成员顺序是否会像 C 或 C++ 那样在 Java 中产生性能差异？

Question

在 C 和 C++ 中，编译器不允许对结构的数据成员进行重新排序，因此如果您不注意如何对它们进行排序，最终会浪费空间。例如：

struct S {
    int i;
    void *p;
    int i2;
};

在具有 32 位 ints 和 64 位指针的平台上，i 将首先放置，然后是 32 位填充，以便 p 可以 64 位对齐。 i2 然后占据下一个字的一半，然后是另外 32 位的填充。生成的结构是 24 字节长，而如果首先声明 p，它将只有 16 字节长。如果数组中有很多这样的结构，查找和删除填充有时可能是一项重要的优化，以节省内存并减少缓存流失。

我很想知道 Java 是否具有相同的功能。未装箱的类型（例如int 和boolean）是否与引用的大小相同或更小？如果它们更小，是否允许编译器重新排序它们以避免插入填充以对齐后续字段？最后，如果是的话，有没有编译器会这样做？

我现在对此没有特别的优化需求，我只是想知道在选择声明字段的顺序时是否应该记住这一点，就像我在 C 中所做的那样。

Answer 1

int 类型始终为 32 位，引用通常为 32 位，即使在 64 位 JVM 中也是如此。

不利的一面是，Java 在每个对象的开头都有一个 8-12 字节的标头，并使用 8 字节对齐。顺便说一句，一些 C++ 环境有 16 字节对齐。

未装箱的类型（例如 int 和 boolean）是否与引用的大小相同或更小？

对于 boolean、byte、char 和 short，您可以期望它们更小，但对于 long 和 double，原语可以比引用更大。

如果它们更小，编译器是否允许重新排序它们以避免插入填充以对齐后续字段？

JIT 可以重新组织字段，甚至优化它们。

最后，如果是的话，有编译器会这样做吗？

javac 编译几乎没有优化，查看字节码会给你一点关于运行时会发生什么的线索。 JIT 可以任意选择优化对象中的字段。

我只是想知道在选择声明字段的顺序时是否应该记住这一点，就像我在 C 中所做的那样。

恕我直言，您可以假设您在 C 中使用的几乎所有优化技巧都不再适用于 Java。在少数这样做的情况下，它们可能并不完全相同。

您应该假设 JIT 会根据需要优化代码并使用分析器来确定您是否以及何时遇到问题。然后才考虑出于性能原因更改代码。

Answer 2

在java中有这样的问题。编译器处理变量声明，程序员无法控制它们在内存中的分配位置

Answer 3

Java 没有结构，只有类。 Java 中的类并不一定意味着该类也在 C++ 后端。你甚至不知道 JVM 是否是用 C/C++ 实现的。它可以使用任何其他语言。

但对于 C++ JVM，我认为他们会尝试优化。原始（它们不称为未装箱）类型，例如 int 或 boolean，通常映射到它们的原始对应物（就我的 JNI 经验而言），但由于没有结构，它们不需要排列。

我几乎可以肯定，重新排列类字段不会对内存消耗产生任何影响。只是因为它们没有映射到结构。

Answer 4

正如其他人所指出的，您确实无法控制 java 中的这种详细程度。但是，如果您真的需要对内存进行如此多的控制，您可以通过索引到 byte[] 甚至直接在ByteBuffer 中的堆外来自己管理它。