Java 排列导致堆空间错误

Question

我有一个程序可以生成数字组合的排列。排列具有给定的大小（在本例中为 6）。我的问题是我得到一个 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space error 具有更大的数字组合。例如，如果我计算 18 个数字的排列，我会得到这个异常：

Exception in thread "AWT-EventQueue-0" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at javax.swing.text.GapContent.allocateArray(Unknown Source)
at javax.swing.text.GapVector.resize(Unknown Source)
at javax.swing.text.GapVector.shiftEnd(Unknown Source)
at javax.swing.text.GapContent.shiftEnd(Unknown Source)
at javax.swing.text.GapVector.open(Unknown Source)
at javax.swing.text.GapVector.replace(Unknown Source)
at javax.swing.text.GapContent.insertString(Unknown Source)
at javax.swing.text.AbstractDocument.handleInsertString(Unknown Source)
at javax.swing.text.AbstractDocument.insertString(Unknown Source)
at javax.swing.text.PlainDocument.insertString(Unknown Source)
at javax.swing.JTextArea.append(Unknown Source)
at test.permute(test.java:48)
at test.permute(test.java:52)
at test.permute(test.java:52)
at test.permute(test.java:52)
at test.permute(test.java:52)
at test.permute(test.java:52)
at test.permute(test.java:52)
at test.actionPerformed(test.java:74)
at javax.swing.AbstractButton.fireActionPerformed(Unknown Source)
at javax.swing.AbstractButton$Handler.actionPerformed(Unknown Source)
at javax.swing.DefaultButtonModel.fireActionPerformed(Unknown Source)
at javax.swing.DefaultButtonModel.setPressed(Unknown Source)
at javax.swing.plaf.basic.BasicButtonListener.mouseReleased(Unknown Source)
at java.awt.Component.processMouseEvent(Unknown Source)
at javax.swing.JComponent.processMouseEvent(Unknown Source)
at java.awt.Component.processEvent(Unknown Source)
at java.awt.Container.processEvent(Unknown Source)
at java.awt.Component.dispatchEventImpl(Unknown Source)
at java.awt.Container.dispatchEventImpl(Unknown Source)
at java.awt.Component.dispatchEvent(Unknown Source)
at java.awt.LightweightDispatcher.retargetMouseEvent(Unknown Source)

现在这似乎是由打印出 JTextArea 中的排列引起的，因为如果您查看异常的第一行，您可以在 javax.swing.text 中看到错误。

这是我使用的代码：

import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
import javax.swing.JScrollPane;
import javax.swing.JTextArea;
import javax.swing.ScrollPaneConstants;

public class test extends JFrame implements ActionListener {

    private JPanel panel;
    private JButton ok;
    private JTextArea text;
    private String str;
    private JScrollPane scroll;

    public test() { 
        panel = new JPanel();
        ok = new JButton("OK");
        ok.addActionListener(this);
        str = ("1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, ");
        text = new JTextArea(str, 16, 16);
        text.setEditable(true); 
        scroll = new JScrollPane(text);
        scroll.setVerticalScrollBarPolicy(ScrollPaneConstants.VERTICAL_SCROLLBAR_AS_NEEDED);


        panel.add(scroll);
        panel.add(ok);
        add(panel); 

        pack();
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        setVisible(true);
    }

    public static void main(String[] args) {
        new test();
    }

    //-----------------------------------------------------------------------------------
    public void permute(java.util.List<Integer> intList, int k, int max) {
          if(k == max) {
            text.append(Arrays.toString(intList.subList(0, max).toArray()).replaceAll( "\\[|\\]", "") + ", \n");
          } else {
            for(int i = k; i < intList.size(); i++){
              java.util.Collections.swap(intList, i, k);
              permute(intList, k+1, max);
              java.util.Collections.swap(intList, k, i);
            }
          }
    }
    //-----------------------------------------------------------------------------------

    @Override
    public void actionPerformed(ActionEvent arg0) {
        String a = text.getText();  
        text.setText("");

        String[] zahlenstring = a.split(", ");
        int[] zahlenint = new int[zahlenstring.length];

        for(int i = 0; i < zahlenstring.length ;i++) {
            zahlenint[i] = Integer.parseInt(zahlenstring[i]); }

        ArrayList<Integer> intList = new ArrayList<Integer>();
        for (int i = 0; i < zahlenint.length; i++) {
            intList.add(zahlenint[i]); }

        permute(intList, 0, 6);    
    }
}

我寻找了解决方案，但我主要找到了将 ram 添加到 java 或使用多线程的建议，我不想在这里使用它们。

现在我的问题是：我怎样才能改进这段代码，让它不再给我那个例外？这里还有什么需要改进的地方吗？

如果您还有问题，可以在 cmets 中提问。提前致谢。

Answer 1

当您处理大量元素时，最好提前计算它们将消耗多少内存。

您的排列将消耗 字节，假设每个组合消耗 12 个字节。因此消耗的内存总量将在 160MB 左右。此内存量仅用于将组合存储为字符串。将它们添加到 TextArea 时，至少需要双倍的内存量。

解决内存问题的最简单方法是在计算排列后立即输出排列。您可以将其写入控制台或文件。在这种情况下，您不需要任何额外的内存。

但是，如果您唯一的选择是创建 GUI 应用程序，那么您可以执行以下操作。首先，您需要意识到您至少需要 (13366080 * k) 字节来存储排列字符串（其中 k 是每个排列作为字符串的大小），13366080 * 16 字节用于存储字符串数组和一些额外的内存使应用程序顺利运行（防止 GC 暂停）。如果我的计算是正确的，它将是大约 500Mb 的堆内存。

接下来，您不应将字符串直接添加到 TextArea。相反，创建排列的ArrayList<String>，创建 ScrollBar，使用结果数组的大小对其进行初始化。在 ScrollBar 的位置发生变化时，使用 ScrollBar 位置的元素重新初始化 TextArea（从滚动条的位置获取少量元素并将它们作为行添加到 TextArea）。

Answer 2

您需要处理每个确定的排列，而不是构建一个使用非常大（或不切实际）内存的字符串。

public static void permute(List<Integer> intList,  Consumer<List<Integer>> permutationConsumer) {
    permute(intList, 0, intList.size(), permutationConsumer);
}

public static void permute(List<Integer> intList, int k, int max, Consumer<List<Integer>> permutationConsumer) {
   if(k == max) {
        permutationConsumer.accept(intList.subList(0, max));
        return;
   }
   for(int i = k; i < intList.size(); i++) {
        Collections.swap(intList, i, k);
        permute(intList, k + 1, max, permutationConsumer);
        Collections.swap(intList, k, i);
   }
}

此解决方案将不再使用任何内存。

要随时显示此结果，您可以这样做

permute(intList, System.out::println);

这不会在显示之前建立一个大字符串，所以你不会耗尽内存。