Integer数组如何在JVM内部存储？

Question

java中的一个int数组作为一个32位值块存储在内存中。如何存储整数对象数组？即

int[] vs. Integer[]

我以为Integer数组中的每个元素都是对Integer对象的引用，并且Integer对象与其他任何对象一样都具有对象存储开销。

但是，我希望JVM能够在底层实现一些神奇的功能，因为Integer是不可变的，并且像整数数组一样存储它。

我的希望真是天真吗？在性能至关重要的应用程序中，整数数组是否比整数数组要慢得多？

Answer 1

我所知的任何VM都不会像int []数组那样存储Integer []数组，原因如下：

1. 数组中可以 有空的 Integer对象，并且在int数组中没有剩余的用于指示此对象的位。但是，VM可以将每个阵列插槽的1位信息存储在隐藏位数组中。
2. 您可以在Integer数组的元素中进行同步。首先，这很难克服，因为您必须为每个阵列插槽存储一个监视对象。
3. 可以比较Integer []的元素的身份。例如，您可以通过 new 创建两个值为1的Integer对象，并将它们存储在不同的数组插槽中，然后检索它们并通过==比较它们。这必须导致错误，因此您必须将此信息存储在某处。或者，您在某处保留对一个Integer对象的引用，并使用该引用进行比较，并且必须确保==比较之一为false，而另一为true。这意味着对于 优化的 Integer数组，对象标识的整个概念很难处理。
4. 您可以将Integer []强制转换为例如Object []，并将其传递给仅需要Object []的方法。这意味着所有处理Object []的代码现在也必须能够处理特殊的Integer []对象，从而使其变慢和变大。

考虑到所有这些因素，可能有可能制作一个特殊的Integer []，相比于 朴素的
实现，它可以节省一些空间，但是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
[]的开销在空间和时间上可能非常安静。在典型的32位VM上，一个Integer对象将消耗16字节（对象头为8字节，有效负载为4字节，对齐时为4个其他字节），而Integer
[]则使用与int
[]一样多的空间。在64位VM（使用64位指针，并非总是如此）中，一个Integer对象将消耗24个字节（标头为16个字节，有效负载为4个字节，对齐方式为4个字节）。另外，Integer
[]中的插槽将使用8个字节，而不是int []中的4个字节。这意味着您可以预期每个插槽的开销为 16到28 个字节，与普通int数组相比，这是
4到7倍 。

性能开销也可能很重要，主要有两个原因：

1. 由于使用了更多的内存，因此给内存子系统带来了更大的压力，在Integer []的情况下，它更有可能发生高速缓存未命中。例如，如果您以线性方式遍历int []的内容，则高速缓存将在需要时已提取大多数条目（因为布局也是线性的）。但是在使用Integer数组的情况下，Integer对象本身可能会随机分散在堆中，这使缓存很难猜测下一个内存引用将指向的位置。
2. 由于使用了额外的内存，垃圾收集必须做更多的工作，并且必须分别扫描和移动每个Integer对象，而对于int []来说，它只是一个对象，而对象的内容不必须进行扫描（它们不包含对其他对象的引用）。

综上所述，在当前性能要求较高的工作中使用int []会比在当前VM中使用Integer阵列更快，内存效率更高，而且在不久的将来这种变化不太可能发生。