有没有办法在没有初始化的情况下创建原始数组？

Question

我们知道Java总是在创建时初始化数组.即new int[1000000]总是返回一个所有元素都为0的数组.我知道它对于Object数组是必须的,但对于原始数组(除了可能是布尔值),在大多数情况下我们并不关心初始值.

有人知道避免这种初始化的方法吗？

Answer 1

我做了一些调查.没有合法的方法在Java中创建未初始化的数组.甚至JNI NewXxxArray也会创建初始化数组.所以不可能确切地知道阵列归零的成本.不过我做了一些测量:

1)创建具有不同数组大小的1000字节数组

        long t0 = System.currentTimeMillis();
        for(int i = 0; i < 1000; i++) {
//          byte[] a1 = new byte[1];
            byte[] a1 = new byte[1000000];
        }
        System.out.println(System.currentTimeMillis() - t0);

在我的PC上,它为字节[1]提供<1ms,为字节[1000000]提供约500ms.听起来令我印象深刻.

2)我们在JDK中没有用于填充数组的快速(本机)方法,Arrays.fill太慢了,所以让我们看看至少1000个大小数组的1000次复制需要使用本机System.arraycopy

    byte[] a1 = new byte[1000000];
    byte[] a2 = new byte[1000000];
    for(int i = 0; i < 1000; i++) {
        System.arraycopy(a1, 0, a2, 0, 1000000);
    }

这是700毫秒.

它让我有理由相信a)创建长数组是昂贵的b)由于无用的初始化它似乎很昂贵.

3)让我们带sun.misc.Unsafe http://www.javasourcecode.org/html/open-source/jdk/jdk-6u23/sun/misc/Unsafe.html.它不受外部使用的影响,但不会太多

    Field f = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
    f.setAccessible(true);
    Unsafe unsafe = (Unsafe)f.get(null);

这是内存分配测试的成本

    for(int i = 0; i < 1000; i++) {
        long m = u.allocateMemory(1000000);
    }

如果你还记得,它需要<1 ms,新字节[1000000]需要500ms.

4)Unsafe没有直接的方法来处理数组.它需要知道类字段,但反射显示数组中没有字段.有关阵列内部的信息不多,我想这是特定于JVM /平台的.然而,它与任何其他Java对象一样,是头+字段.在我的PC/JVM上看起来像

header - 8 bytes
int length - 4 bytes
long bufferAddress - 8 bytes

现在,使用Unsafe,我将创建byte [10],分配一个10字节的内存缓冲区并将其用作我的数组元素:

    byte[] a = new byte[10];
    System.out.println(Arrays.toString(a));
    long mem = unsafe.allocateMemory(10);
    unsafe.putLong(a, 12, mem);
    System.out.println(Arrays.toString(a));

它打印

[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
[8, 15, -114, 24, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

您可以看到数组的数据未初始化.

现在我将改变我们的数组长度(虽然它仍然指向10字节内存)

    unsafe.putInt(a, 8, 1000000);
    System.out.println(a.length);

它显示了1000000.这只是为了证明这个想法是有效的.

现在进行性能测试 我将创建一个空字节数组a1,分配一个1000000字节的缓冲区,将此缓冲区分配给a1 a set a1.length = 10000000

    long t0 = System.currentTimeMillis();
    for(int i = 0; i < 1000; i++) {
        byte[] a1 = new byte[0];
        long mem1 = unsafe.allocateMemory(1000000);
        unsafe.putLong(a1, 12, mem);
        unsafe.putInt(a1, 8, 1000000);
    }
    System.out.println(System.currentTimeMillis() - t0);

需要10毫秒.

5)在C++中有malloc和alloc,malloc只分配内存块,calloc也用零初始化它.

CPP

...
JNIEXPORT void JNICALL Java_Test_malloc(JNIEnv *env, jobject obj, jint n) {
     malloc(n);
} 

java的

private native static void malloc(int n);

for (int i = 0; i < 500; i++) {
    malloc(1000000);
}

结果malloc - 78毫秒; calloc - 468毫秒

结论

1. 由于无用的元素归零,Java数组创建似乎很慢.

2. 我们不能改变它,但Oracle可以.无需在JLS中更改任何内容,只需将本机方法添加到java.lang.reflect.Array中即可

   public static native xxx [] newUninitialziedXxxArray(int size);

适用于所有原始数字类型(byte - double)和char类型.它可以在整个JDK中使用,就像在java.util.Arrays中一样

    public static int[] copyOf(int[] original, int newLength) {
        int[] copy = Array.newUninitializedIntArray(newLength);
        System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength));
        ...

或java.lang.String

   public String concat(String str) {
        ...   
        char[] buf = Array.newUninitializedCharArray(count + otherLen);
        getChars(0, count, buf, 0);
        ...