Java 为什么这段代码需要这么多内存

我目前正试图解决一个在线编程竞赛的问题。在这次比赛中，该程序的限制是64兆字节

我用Java编写了一个程序，在类声明中有一部分字段，其工作方式如下：

private int[] sizes = new int[1024]; // 4096 bytes
private boolean[][] compat = new boolean[1024][1024]; // 128 kb
private boolean[][] compat2 = new boolean[1024][1024]; // 128 kb

private long[][][] dp = new long[29000][51][2]; // About 3*8 = 24 megabytes
private int [][] masks  = new int[29000][2]; // About 240 kb
private int avail = 0; 
private int avail2 = 0;
private int[] positions = new int[500000]; // About 2 megabytes
private int[][] ranges = new int[29000][2]; // About 240 kb
private int[][] maskToPos = new int[1024][1024]; // About 4 megabytes
private int[][][] init = new int[29000][51][2]; // About 3*4 = 12 megabytes

private long[][][] dp = new long[51][2][29000];

现在，该类中只有一个主过程和一些循环，没有声明任何附加数组（只有一些变量可以在循环中迭代）。然而，当我尝试在本地机器上使用键-Xmx64m运行此代码时，我遇到了一个OutOfMemoryError。它只使用密钥Xmx128m执行

我还尝试在在线服务器上启动，它给出了相同的错误，还提供了额外的信息，我的程序使用了大约148460KB

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但为什么这么多？据我从上面的片段计算，它应该只使用大约40兆字节。注释中的这种计算有问题吗？

问题是Java中的多维数组不是真正的多维数组；如果是，那么Java将支持[x，y]符号。但事实并非如此。因为Java中的多维数组是作为数组的数组实现的。因此，

newboolean[1024][1024]

实际上是1024个数组对象，每个对象包含1024个布尔值。（每个1KB）

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我不记得哪个维度是主维度，哪个维度是次维度，但根据程序内存不足的事实判断，第一个维度可能是主维度。因此，

new long[29000][51][2]

是29000*51=1479000个数组对象，每个对象包含2个长值。所以，有这么多对象，考虑到每个对象的开销，忘掉它吧

这两个是最大的杀手：

private long[][][] dp = new long[29000][51][2]; // About 3*8 = 24 megabytes
private int[][][] init = new int[29000][51][2]; // About 3*4 = 12 megabytes

看看第二个，例如。。。这不是12兆字节。您有29000个

int[]]

对象，每个对象都包含对51个

int[]

对象的引用，每个对象都包含2个整数

假设数组本身有32位参考大小和16字节的开销（长度+公共对象开销），这意味着

int[][]

对象的大小都是51*4+16=220字节，然后

int[]

对象的大小都是24字节。但是你有29000*51个24字节的对象-这本身就是35MB。。。然后是29000个

int[][]

对象，这是另一个6MB。。。（然后是顶级阵列本身，但仅为120K左右。）

基本上，您需要记住Java没有多维数组：它有数组的数组，每个数组都是一个对象，有单独的开销。我建议您可以使用：

private int[] init = new int[29000 * 51 * 2];

取而代之的是，自己制定适当的补偿。（dp也是如此，它的

long

值比

int

值更糟糕，这使得29000*51数组中的每个数组至少占用32字节，而不是24字节。）

即使只是颠倒处理尺寸的顺序也会有所帮助：

现在，对于这些变量中的每一个，都有一个顶级数组，两个数组，和102个

long

或

int

数组。这相当于大大减少了开销

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你的其他计算也不正确，但我认为这两个数组的数组是最差的。

如上所述，

long[29000][51][2]

需要超过24兆字节。您可以尝试通过将最大维度移动到数组末尾来减少内存量，如下所示：

private int[] sizes = new int[1024]; // 4096 bytes
private boolean[][] compat = new boolean[1024][1024]; // 128 kb
private boolean[][] compat2 = new boolean[1024][1024]; // 128 kb

private long[][][] dp = new long[29000][51][2]; // About 3*8 = 24 megabytes
private int [][] masks  = new int[29000][2]; // About 240 kb
private int avail = 0; 
private int avail2 = 0;
private int[] positions = new int[500000]; // About 2 megabytes
private int[][] ranges = new int[29000][2]; // About 240 kb
private int[][] maskToPos = new int[1024][1024]; // About 4 megabytes
private int[][][] init = new int[29000][51][2]; // About 3*4 = 12 megabytes

private long[][][] dp = new long[51][2][29000];

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这可能足以让您的程序在编程竞赛中勉强通过。

一个小建议：我会尝试让您的所有声明都成为“最终声明”。大数组会导致内存分配问题，因为不仅必须找到空间，还必须找到连续空间。Java可以移动东西来腾出空间，但如果移动时间过长，即使理论上空间可用，它也会抛出内存不足异常。你似乎是在回避这个问题，把你所有的内存都提前抓起，一直保存到程序结束。使用“final”会让JVM知道您对此很认真，也许会让它以一种帮助您的方式分配空间

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这可能对JVM没有帮助。我发现Java在最近几年变得非常聪明，它可能不需要你告诉它什么是最终的，什么不是。然而，人们确实需要被告知。使用“final”可以防止您和其他更改代码的人意外地重新分配空间，比如使用

positions=newint[500010]这样的语句在你的代码中的其他地方，并压倒了JVM/垃圾收集器。
不要忘记JVM本身也需要内存。为什么它需要这么多内存来存储所有这些变量？我要在这里冒一个险，说这对于任何在线网站来说看起来都太过了（主要是因为我在很多网站上解决了大约300-500个问题，从来没有写过这样的东西）此外，Java在存储元数据方面也有开销，您没有考虑到这一点。重新考虑您的解决方案可能是您最好的选择，因为您永远不需要那么多内存。如果需要，我将重新考虑我的解决方案。那么，元数据中存储的哪些内容会导致这样的开销呢？
new boolean[1024][1024]
是1 MB，不是128 KB。我认为布尔值是1位，不是1字节？很少（如果有的话）JVM实现优化了布尔的内存使用。他们喜欢用像所有其他原语一样的字节地址来处理布尔，并将内存压缩留给像BitSet这样的对象。我想我的黑暗C++过去对我起了一个坏的把戏，我曾经习惯于int [29000 ] [51 ] [2 ]和int [29000×51 *2 ]一样多的内存。谢谢你的回答。这也是一个很好的理由来考虑使用<代码> int [29000 ] [ 51×2 ] < /代码>或<代码> int [ 29000×51＊2 ] < /代码>。