java 内存中的二维数组如何表示？

Question

我正在尝试使用键、值对实现数据结构，并且正在研究数组实现。

实现此目的的一种方法是为键和值声明单独的一维数组。

  private int[] keys = new int[N];
private int[] values = new int[N];

但是通过如下声明二维数组并且不影响数据局部性，是否可以实现同样的效果？

private int[][] keysAndValues = new int[2][N];

Java 以行优先顺序实现多维数组在这里似乎很重要？以这种方式声明数组是否有任何性能优势，或者这是否会降低代码的可读性？

Answer 1

Java 中的二维数组实际上是一个对象引用数组，每个引用指向一个一维数组。 2D 数组和每个 1D 数组都是独立的堆对象，并且可以（理论上）位于堆中的任何位置。

（有关原因的讨论，请参阅：Why doesn't Java have true multidimensional arrays?）

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但是通过如下声明二维数组并且不影响数据局部性，是否可以实现同样的效果？

可以。

两个版本之间的数据局部性差异很小，特别是如果我们可以假设N 与2 相比较大。 （如果我们不能，那么数据局部性很可能是无关紧要的；即性能差异将太小而不会显着。）

Java 以行优先顺序实现多维数组在这里似乎很重要？

这是一个问题吗？如果是的话，那我猜是的。这当然是相关的......虽然如果 Java 实现了它们主要是列，那么你只需翻转行和列并获得等效的解决方案

以这种方式声明数组是否有任何性能优势，或者这是否会降低代码的可读性？

性能问题可能无关紧要。但如果它真的很重要，那么最好的建议是为自己分析和优化代码......在真实的输入数据集上。

至于可读性，这取决于您自己的判断。我无法预测你的代码会是什么样子。

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如果您真的想控制内存局部性，那么最好的方法是使用单个一维数组，并以一种总体上为您提供最佳局部性的方式映射索引。 （这取决于您的应用程序以及它如何引用数组中的数据。）

Answer 2

总结自quick google

“一维数组有通常的对象头。但是，这个对象头是 12 个字节来容纳一个 4 字节的数组长度。然后是数组数据（1 个字节用于布尔值，4 个字节用于引用或原始类型使用）

在 Java 中，多维数组实际上是一组嵌套数组。这意味着二维数组的每一行都有一个对象的开销，因为它实际上是一个单独的对象！”（编辑/解释）

所以本质上，int[2][10] 对 int[2]（12 个字节）和每个 int[10] 都有开销。 （2 * 12 字节）。这比您使用的情况多出 12 个字节： 诠释[10]一个； 整数[10] b;

除非您计划使用大量数组，否则这可能永远不会成为问题。我个人会追求可读性，因为这更有可能成为一个问题。事后优化，因为事前优化不太可能产生您期望的结果。

Answer 3

您可以使用java.util 中的众多映射类型之一来实现更好的 OOP 解决方案。

但是，要在java中创建一个未知长度的数组，你需要使用。

private int[][] keysAndValues;

然后在你的构造函数中

this.keysAndValues = new int[2][N];