用于内存减少的Java整数标志和按位运算

时间:2011-09-14 11:29:04

标签: java performance memory-management bit-manipulation flags

使用整数标志和按位运算是减少高容量对象的内存占用的有效方法吗?

  • 内存占用

    据我了解,通常boolean作为int存储在JVM实现中。它是否正确?在这种情况下,32个标志肯定代表了大量的内存占用减少。

    虽然JVM实现当然有所不同,但情况可能并非总是如此。

  • 性能

    据我所知,CPU是数字驱动的,按位操作与计算中的内容一样高效。

    对布尔运算使用按位运算是否存在性能损失甚至增益?

  • 替代

    有没有更好的方法来完成同样的事情? Enum是否允许组合标记,即FLAGX = FLAG1 | FLAG2


示例代码

注意最后一个方法propogateMove()是递归的,可能每秒被调用数百次,并且直接影响我们应用程序的响应性,因此使用标志来避免逻辑位并调用其他方法。

// FLAGS helper functions
private final void setclear(int mask, boolean set) { if (set) set(mask); else clear(mask); }
private final void set(int mask) { flags |= mask; }
private final void clear(int mask) { flags &= ~mask; }
private final boolean test(int mask) { return ((flags & mask) == mask); }



// Flags //////////////////////////////////////////////////////////////////////

private static final boolean HORIZONTAL          = true;
private static final boolean VERTICAL            = false;

private static final int ORIENT                  = 0x00000001;
private static final int DISPLAY                 = 0x00000002;
private static final int HSHRINK                 = 0x00000004;
private static final int VSHRINK                 = 0x00000008;
private static final int SHRINK = HSHRINK | VSHRINK;

private static final int TILE_IMAGE              = 0x00000010;
private static final int CURSOR                  = 0x00000020;
private static final int MOUSEINSIDE             = 0x00000040;
private static final int MOUSEINSIDE_BLOCKED     = 0x00000080;

private static final int CONSTRAIN               = 0x00000100;
private static final int CONSTRAIN_DESCENDENT    = 0x00000200;
private static final int PLACE                   = 0x00000400;
private static final int PLACE_DESCENDENT        = 0x00000800;
private static final int REFLOW = CONSTRAIN | CONSTRAIN_DESCENDENT | PLACE | PLACE_DESCENDENT;

private static final int PACK                    = 0x00001000;
private static final int CLIP                    = 0x00002000;
private static final int HAS_WIDTH_SLACK         = 0x00004000;
private static final int HAS_HEIGHT_SLACK        = 0x00008000;

private static final int ALIGN_TOP               = 0x00010000;
private static final int ALIGN_BOTTOM            = 0x00020000;
private static final int ALIGN_LEFT              = 0x00040000;
private static final int ALIGN_RIGHT             = 0x00080000;
private static final int ALIGNS = ALIGN_TOP | ALIGN_BOTTOM | ALIGN_LEFT | ALIGN_RIGHT;
private static final int ALIGN_TOPLEFT = ALIGN_TOP | ALIGN_LEFT;
private static final int ALIGN_TOPRIGHT = ALIGN_TOP | ALIGN_RIGHT;
private static final int ALIGN_BOTTOMLEFT = ALIGN_BOTTOM | ALIGN_LEFT;
private static final int ALIGN_BOTTOMRIGHT = ALIGN_BOTTOM | ALIGN_RIGHT;

private static final int ENTER_TRAP              = 0x00100000;
private static final int LEAVE_TRAP              = 0x00200000;
private static final int _MOVE_TRAP              = 0x00400000;
private static final int MOVE_TRAP               = 0x00800000;

private static final int CHILDREN_READ_TRAP      = 0x01000000;
private static final int CHILDREN_TRAP           = 0x02000000;
private static final int PLACE_CLEAN             = 0x03000000;

private static final int SHRINK_TRAP             = 0x04000000;
private static final int HSHRINK_TRAP            = 0x10000000;
private static final int VSHRINK_TRAP            = 0x20000000;

//private static final int UNUSED                = 0x40000000;
//private static final int UNUSED                = 0x80000000;




// Flags in switch ////////////////////////////////////////////////////////////

/** get align value as a string from align flags */
private JS alignToJS() {
    switch(flags & ALIGNS) {
        case (ALIGN_TOPLEFT):
            return SC_align_topleft;
        case (ALIGN_BOTTOMLEFT):
            return SC_align_bottomleft;
        case (ALIGN_TOPRIGHT):
            return SC_align_topright;
        case (ALIGN_BOTTOMRIGHT):
            return SC_align_bottomright;
        case ALIGN_TOP:
            return SC_align_top;
        case ALIGN_BOTTOM:
            return SC_align_bottom;
        case ALIGN_LEFT:
            return SC_align_left;
        case ALIGN_RIGHT:
            return SC_align_right;
        case 0: // CENTER
            return SC_align_center;
        default:
            throw new Error("This should never happen; invalid alignment flags: " + (flags & ALIGNS));
    }
}




// Flags in logic /////////////////////////////////////////////////////////////

private final boolean propagateMove(int mousex, int mousey) throws JSExn {
    // start with pre-event _Move which preceeds Enter/Leave
    if (test(_MOVE_TRAP)) {
        if (Interpreter.CASCADE_PREVENTED == justTriggerTraps(SC__Move, JSU.T)) {
            // _Move cascade prevention induces Leave
            propagateLeave();
            // propagate cascade prevention
            return true;
        }
    }

    // REMARK: anything from here on in is a partial interruption relative
    // to this box so we can not call propagateLeave() directly upon it
    int i;
    boolean interrupted = false;

    if (!test(PACK)) {
        // absolute layout - allows for interruption by overlaying siblings
        for (Box b = getChild(i=treeSize()-1); b != null; b = getChild(--i)) {
            if (!b.test(DISPLAY)) {
                continue;
            }
            if (interrupted) {
                b.propagateLeave();
                continue;
            }
            int b_mx = mousex-getXInParent(b);
            int b_my = mousey-getYInParent(b);
            if (b.inside(b_mx, b_my)) {
                if (b.propagateMove(b_mx, b_my)) {
                    interrupted = true;
                }
            } else {
                b.propagateLeave();
            }
        }
    } else {
        // packed layout - interrupted still applies, plus packedhit shortcut
        boolean packedhit = false;
        for (Box b = getChild(i=treeSize()-1); b != null; b = getChild(--i)) {
            if (!b.test(DISPLAY)) {
                continue;
            }
            if (packedhit) {
                b.propagateLeave();
                continue;
            }
            int b_mx = mousex-getXInParent(b);
            int b_my = mousey-getYInParent(b);
            if (b.inside(b_mx, b_my)) {
                packedhit = true;
                if (b.propagateMove(b_mx, b_my)) {
                    interrupted = true;
                }
            } else {
                b.propagateLeave();
            }
        }
    }

    // child prevented cascade during _Move/Move which blocks
    // Enter on this box - invoking Leave if necessary
    if (interrupted) {
        if (test(MOUSEINSIDE)) {
            if (!test(MOUSEINSIDE_BLOCKED)) {
                // mouse previously inside, now blocked so invoke Leave
                set(MOUSEINSIDE_BLOCKED);
                if (test(LEAVE_TRAP)) {
                    justTriggerTraps(SC_Leave, JSU.T);
                }
            }
        } else {
            // mouse not previously inside, Enter not yet triggered, so
            // do not invoke Leave
            set(MOUSEINSIDE);
            set(MOUSEINSIDE_BLOCKED);
        }
        // propagate cascade prevention 
        return true;
    }

    // set cursor if applicable to this box
    if (test(CURSOR)) {
        Surface s = getSurface();
        if (s!=null && !s.cursorset) {
            s.cursor = JSU.toString(getAndTriggerTraps(SC_cursor));
            s.cursorset = true;
        }
    }

    // fire Enter traps
    if (!test(MOUSEINSIDE)) {
        set(MOUSEINSIDE);
        if (test(ENTER_TRAP)) {
            justTriggerTraps(SC_Enter, JSU.T);
        }
    }

    // finish post-event Move which follows Enter/Leave
    if (test(MOVE_TRAP)) {
        if (Interpreter.CASCADE_PREVENTED == justTriggerTraps(SC_Move, JSU.T)) {
            // propagate cascade prevention
            return true;
        }
    }

    // propagation uninterrupted
    return false;
}

4 个答案:

答案 0 :(得分:13)

  

我的理解是,通常在JVM实现中将布尔值存储为int。它是否正确?

当然,这取决于JVM的实现,但对于主流CPU的实现可能也是如此。

  

在这种情况下,32个标志肯定会减少大量的内存占用。

如果一个类中实际有32个标志,并且该类的实例数量很多,那么。如果你从来没有超过几百个实例,那就不值得担心了。

  

据我所知,CPU是数字驱动的,按位操作与计算中的内容一样高效。

这是真的。

  

对布尔运算使用按位运算会有性能损失 - 甚至是增益吗?

这还取决于内存使用情况。如果只使用少量对象进行非常密集的操作,按位操作可能会减慢速度。如果你有很多对象,由于更好的缓存行为,减少的内存可能会大大提高性能。

  

有没有更好的方法来完成同样的事情? Enum是否允许组合标志,即FLAGX = FLAG1 | FLAG2?

您可以(并且应该)使用BitSet,而不是自己进行按位操作。是的,如果你可以使用枚举和EnumSet,它会更加清晰,但是如果你有许多枚举,每个枚举都有一些元素,那么由于开销,它可能不会产生所需的内存节省。适用于多个EnumSet个实例。

答案 1 :(得分:3)

是的,布尔值存储为32位int。方法签名区分布尔值和整数,但是否则它们被视为相同。这是JVM字节代码规范的一部分。

Java上的按位操作直接映射到CPU上执行相同按位操作的单个指令,因此确实非常快。当然,将每个值保存在自己的32位字中会更快(那么您根本不需要执行任何按位操作)。您将使用您的方法节省内存并花费更多的CPU周期。

Java没有结合枚举的运算符,我也看不出它有什么意义......

答案 2 :(得分:2)

  

使用整数标志和按位运算是减少高容量对象的内存占用的有效方法吗?

如果一个对象有大量的这些标志并且有大量的这些对象(或减少堆使用是一个关键问题),那么这可能是一个值得的微优化。否则没有(IMO)。

这样做的问题在于它使您的代码更难以阅读并且更加脆弱。所以,如果内存使用是一个关键问题,你真的应该只考虑它。

答案 3 :(得分:1)

因为你不能相信布尔值存储为位或整数(我认为后者是实际的实现),是的,我认为位掩码和标志确实提高了性能。

我在一些项目中使用过它们。它们的可读性较差,但我从不介意,因为我认为每个程序员都应该理解二进制表示法和算术。

只是一个建议:对于java 7,我们可以像这样定义数字文字:

   private static final int ENTER_TRAP = 0b00000000000100000000000000000000;

即便如此:

   private static final int ENTER_TRAP = 0b0000_0000_0001_0000_0000_0000_0000_0000;