在 Java 中节省内存：实现最小的内存占用

本文将介绍接下来的技巧和主题：

 

• 在包装器上使用基元字段（例如，布尔值 ->布尔值）
• 减少形成平面结构的类的数量（在一个或多个类中折叠类）
• 尽可能使用窄数据类型（例如，代替，代替等）short``int``long``Date
• 使用掩码将一种类型隐藏在另一种类型中（例如，短内有许多布尔值）

引入要简化的类结构

 

让我们切入正题，回顾一下我们将在示例中使用的类。我们将改变其结构并逐步估计其大小四次。

 

计算第一个快照大小

如上所述，我建议查看之前的文章以了解内存计算过程。在我们的例子中，我们将使用基于 64 位 JAVA 的计算。我们将使用Alexey Shipilev开发的JOL核心库验证所有计算。您可以在本手册中找到此库的示例。

启动用户对象

首先，让我们创建 3 个对象并设置所有字段。在我们的示例中，我们将使用所有唯一对象，甚至对于布尔值，我们也将使用新实例（通过使用）。在这种情况下，我们的计算将是最悲观的（从大小的角度来看），但完全正确：new boolean

 

现在让我们计算每个对象的大小（再次考虑到甚至所有布尔实例都是唯一的）：

 

所以毕竟，总大小的实例是 320 字节（包括和实例一起）。为了验证它，让我们使用 JOL 核心库并打印它们的大小：User``UserSalary``UserPayment

 

打印结果为 56 字节、136 字节和 320 字节。

现在让我们改进这个荒谬的例子并正确启动布尔值。

在前面的示例中，我将布尔值作为唯一对象启动。在这里，我们将以重用sameandreferences的方式启动（这也是你经常初始化它们的方式）。通过这样的初始化，我们的例子将更加现实。（此步骤不是优化，它只是解释内存计算如何工作的附加步骤。Boolean.true``Boolean.false

 

现在我们必须重新计算所有对象，因为我们基本上改变了布尔初始化：

 

打印结果符合预期：56 字节、136 字节和 208 字节（从 320 字节减少）。

第一个内存优化：用基元替换所有包装器

在这里，我们通过仅使用原语而不是包装器对象来进行第一次真正的优化。在这种情况下，我们将失去空收益选项，默认情况下将初始化所有值。

 

现在，让我们重新计算快照大小，考虑到所有基元值都没有额外的引用并保留在其容器对象中：

 

如您所见，所有包装器对象都会添加 16 个额外的字节。这种转换将总大小从 208 字节减少到 112 字节，几乎减少了 2 倍。

第二次内存优化：在一个类中折叠数据

在大多数情况下，这种优化是不可能的，或者至少使 OOP 结构的可读性和可维护性降低;但是在某些内存不足的紧急情况下，您别无选择。因此，让我们将所有字段移动到一个类上，并查看改进：

 

现在只有一个用户对象，我们也失去了在引用上花费的额外内存。是的，代码更具可读性和可维护性，但我们几乎将大小提高了 2 倍。JOL-Core 库还确认现在的总大小为 64 字节！

第三个内存优化：使用窄类型

如果您检查我们使用的所有类型，您可能会提到其中一些涵盖的范围比我们需要的要大：例如，isvalue 和覆盖范围从 -2147483648 到 -2，147，483，647，但根据我们的业务需求，它不会超过每月 32，767 美元。因此，我们可以使用数据类型而不是整数。同样，我们可以替换**java.sql.Date并只保留长**值（已经是未来和过去的数千年）。salary``int``Short

因此，在我们的例子中，我们将进行以下更改：

 

现在，快照总大小为 40 字节大小。我们能进一步改进它吗？是的！

第四个内存优化：使用窄类型

在此步骤中，我们将在较大的类型中“隐藏”较小的数据类型。整数值由 2^32 个值覆盖。布尔值由 2^1 覆盖。所以在一个整数中，我们可以“隐藏”32个布尔值。同样的事情可以应用于这些示例：

 

• 1 个整数 （2^32） 内的 32 个布尔值 （2^1）
• 1 个整数 （2^32） 内的 4 个字节 （2^7）
• 1 个整数 （2^32） 内的 2 个短裤 （2^16）
• 2 个整数 （2^32） 在一个长 （2^64） 内
• 等。

编写逻辑以隐藏和揭示布尔值和短线值的掩蔽值

 

在我们的示例中，我们将所有 9 个布尔值封装在一个短时间内。我们将使用按位运算（向右、向左移动等）。您可以在本文中找到更多示例。

从布尔值到短线的转换：

转换包括 3 个后续步骤：boolean``short

 

1. 转换。boolean``1 (true)``0 (false)
2. 使用左移运算符将该值向左移动。N``(<<)
3. 使用运算符合并所有值。OR (|)

 

因此，使用定义的标志顺序如下：

 

并在一种方法中实现所有步骤：

 

现在有了这个函数，我们可以在一个单一中隐藏值：boolean``short

 

从短值中揭示隐藏的布尔值

为了识别哪个标志具有什么值，我们需要进行向后转换：

 

1. 将值移动到右边的步骤（取决于标志顺序）。results``N
2. 进行比较以“削减”正确的数字。
3. 将此数字与 1 进行比较，如果为 1，则值为 true。1``=> flags

 

所有步骤如下所示：

 

现在使用所有这些函数，我们可以尝试隐藏下一个值：

我们的最终值是229，或者可以用二进制格式表示为011100101并表示下一个值，如下所示：

 

现在有了这个结果值，我们可以使用并得到一个特定的封装布尔值：mask

 

最终的计算是 我们类的总大小为 32 字节。User

 

结论

在我们的示例中进行了四次转换之后，我们得到了下一个足迹改进：

 

完成所有转换后，我们将类的大小从 208 字节减少到 32 字节，几乎减少了7 倍。我们的对象更难读取和维护，但内存消耗急剧下降。在节省 1000 万用户的情况下，我们只需要 320MB 而不是 2.1GB。