整数数组如何在JVM内部存储？

Question

java中的一个int数组存储为内存中32位值的块。如何存储整数对象数组？即。

int[] vs. Integer[]

我认为Integer数组中的每个元素都是对Integer对象的引用，并且Integer对象具有对象存储开销，就像任何其他对象一样。

我希望JVM在整个引擎中做一些神奇的聪明，因为整数是不可变的，并且就像一个整数数组一样存储它。

我的希望是天真的吗？在每个最后一盎司性能都很重要的应用程序中，Integer数组是否比int数组慢得多？

Answer 1

我知道没有VM会将int []数组存储为Integer []数组，原因如下：

1. 数组中可能有 null 整数对象，并且没有剩下的位用于在int数组中指示它。 VM可以将这个1位信息存储在hiden位阵列中。
2. 您可以在Integer数组的元素中进行同步。这是第一点要克服的难度，因为你必须为每个数组插槽存储一个监视器对象。
3. 可以比较Integer []的元素的身份。例如，您可以通过 new 创建值为1的两个Integer对象，并将它们存储在不同的数组槽中，然后检索它们并通过==进行比较。这必然会导致错误，因此您必须将此信息存储在某处。或者你在某处保留对其中一个Integer对象的引用并使用它进行比较，你必须确保其中一个==比较是假的，一个是真的。这意味着对于优化的整数数组，对象标识的整个概念很难处理。
4. 您可以将Integer []转换为例如Object []并将其传递给期望只有Object []的方法。这意味着处理Object []的所有代码现在也必须能够处理特殊的Integer []对象，使其变得越来越大。

考虑到所有这些因素，可能会创建一个特殊的Integer []，与 naive 实现相比可以节省一些空间，但额外的复杂性可能会影响很多其他代码，最终使它变慢。

使用Integer []代替int []的开销可能在空间和时间上都很安静。在典型的32位VM上，Integer对象将消耗16个字节（对象头为8个字节，有效载荷为4个，对齐为4个额外字节），而Integer []使用的空间与int []相同。在64位VM中（使用64位指针，并非总是如此），Integer对象将消耗24个字节（标头为16，有效负载为4，对齐为4）。另外，Integer []中的一个插槽将使用8个字节而不是int []中的4个字节。这意味着每个插槽可能会产生 16到28 字节的开销，与普通的int数组相比，这是因子4到7 。

性能开销也很大，主要有两个原因：

1. 由于使用了更多内存，因此对内存子系统施加了更大的压力，使其在Integer []的情况下更容易出现缓存未命中。例如，如果以线性方式遍历int []的内容，则缓存将在您需要时已经获取大部分条目（因为布局也是线性的）。但是对于Integer数组，Integer对象本身可能会在堆中随机分散，这使得缓存很难猜到下一个内存引用指向的位置。
2. 由于使用了额外的内存，垃圾收集必须做更多的工作，因为它必须分别扫描和移动每个Integer对象，而在int []的情况下，它只是一个对象和对象的内容不必扫描（它们不包含对其他对象的引用）。

总而言之，在性能关键工作中使用int []将比在当前VM中使用Integer数组更快且内存效率更高，并且在不久的将来这种情况不会发生太大变化。

Answer 2

John Rose在JVM中fixnums工作以解决此问题。

Answer 3

我认为你的希望非常天真。具体来说，它需要处理Integer可能为null的问题，而int不能。仅这一点就足以存储对象指针。

也就是说，实际的对象指针将是一个不可变的int实例，特别是对于一个选择的整数子集。

Answer 4

它不会慢得多，但因为Integer []必须接受“null”作为条目而int []不必，所以会涉及一些书记，即使Integer []是由int []支持。

因此，如果每一次性能都很重要，那么用户int []

Answer 5

Integer可以为null，而int不能的原因是因为Integer是一个成熟的Java对象，包含所有开销。因为你可以写

，所以有价值

Integer foo = new Integer();
foo = null; 

这对于说foo会有一个值有好处，但它还没有。

另一个区别是int不执行溢出计算。例如，

int bar = Integer.MAX_VALUE;
bar++;

会快乐地增加条形，你最终得到一个非常负数，这可能不是你想要的第一个。

foo = Integer.MAX_VALUE;
foo++;

会抱怨，我认为这会是更好的行为。

最后一点是，作为Java对象的Integer带有对象的空间开销。我认为其他人可能需要在这里加入，但我相信每个对象消耗12个字节用于开销，然后用于数据存储本身的空间。如果你追求性能和空间，我想知道Integer是否是正确的解决方案。