.NET阵列的开销？

Question

我试图使用以下代码确定.NET数组（在32位进程中）标头的开销：long bytes1 = GC.GetTotalMemory(false);object[] array = new object[10000];    for (int i = 0; i < 10000; i++)        array[i] = new int[1];long bytes2 = GC.GetTotalMemory(false);array[0] = null; // ensure no garbage collection before this pointConsole.WriteLine(bytes2 - bytes1);// Calculate array overhead in bytes by subtracting the size of // the array elements (40000 for object[10000] and 4 for each // array), and dividing by the number of arrays (10001)Console.WriteLine("Array overhead: {0:0.000}",                   ((double)(bytes2 - bytes1) - 40000) / 10001 - 4);Console.Write("Press any key to continue...");Console.ReadKey();结果是    204800    Array overhead: 12.478在32位进程中，object [1]的大小应与int [1]相同，但是实际上开销跳升了3.28个字节，    237568    Array overhead: 15.755有人知道为什么吗？（顺便说一句，如果有人好奇的话，非数组对象（例如，上面循环中的（object）i）的开销约为8个字节（8.384）。我听说在64位进程中为16个字节。）

Answer 1

数组是引用类型。所有引用类型都带有两个附加的单词字段。类型引用和SyncBlock索引字段，除其他外，这些字段用于实现CLR中的锁定。因此，引用类型的类型开销是32位上的8个字节。最重要的是，数组本身还存储了另外4个字节的长度。这使总开销达到12个字节。

我刚刚从乔恩·斯凯特（Jon Skeet）的答案中学到，引用类型的数组还有4个字节的额外开销。可以使用WinDbg确认。事实证明，附加字是存储在数组中的类型的另一个类型引用。所有引用类型的数组都在内部存储为object[]，并附加了对实际类型的类型对象的引用。因此，a string[]实际上只是一个object[]带有对type的附加类型引用的a string。有关详细信息，请参见下文。

存储在数组中的值：引用类型的数组保存对对象的引用，因此数组中的每个条目都是引用的大小（即32位为4字节）。值类型的数组内联存储值，因此每个元素都将占用所讨论类型的大小。

这个问题可能也很有趣：C＃List <double> size vs double [] size

血腥细节

考虑以下代码

var strings = new string[1];

var ints = new int[1];

strings[0] = "hello world";

ints[0] = 42;

附加WinDbg显示以下内容：

首先，让我们看一下值类型数组。

0:000> !dumparray -details 017e2acc 

Name: System.Int32[]

MethodTable: 63b9aa40

EEClass: 6395b4d4

Size: 16(0x10) bytes

Array: Rank 1, Number of elements 1, Type Int32

Element Methodtable: 63b9aaf0

[0] 017e2ad4

    Name: System.Int32

    MethodTable 63b9aaf0

    EEClass: 6395b548

    Size: 12(0xc) bytes

     (C:\Windows\assembly\GAC_32\mscorlib\2.0.0.0__b77a5c561934e089\mscorlib.dll)

    Fields:

          MT    Field   Offset                 Type VT     Attr    Value Name

    63b9aaf0  40003f0        0         System.Int32  1 instance       42 m_value <=== Our value

0:000> !objsize 017e2acc 

sizeof(017e2acc) =           16 (        0x10) bytes (System.Int32[])

0:000> dd 017e2acc -0x4

017e2ac8  00000000 63b9aa40 00000001 0000002a <=== That's the value

首先，我们转储数组和值为42的一个元素。可以看出，大小为16个字节。也就是说，int32值本身为4个字节，常规引用类型的开销为8个字节，数组的长度为另外4个字节。

原始转储显示SyncBlock，方法表int[]，长度和值42（十六进制2a）。请注意，SyncBlock位于对象引用的前面。

接下来，让我们看一下，string[]找出附加词的用途。

0:000> !dumparray -details 017e2ab8 

Name: System.String[]

MethodTable: 63b74ed0

EEClass: 6395a8a0

Size: 20(0x14) bytes

Array: Rank 1, Number of elements 1, Type CLASS

Element Methodtable: 63b988a4

[0] 017e2a90

    Name: System.String

    MethodTable: 63b988a4

    EEClass: 6395a498

    Size: 40(0x28) bytes <=== Size of the string

     (C:\Windows\assembly\GAC_32\mscorlib\2.0.0.0__b77a5c561934e089\mscorlib.dll)

    String:     hello world    

    Fields:

          MT    Field   Offset                 Type VT     Attr    Value Name

    63b9aaf0  4000096        4         System.Int32  1 instance       12 m_arrayLength

    63b9aaf0  4000097        8         System.Int32  1 instance       11 m_stringLength

    63b99584  4000098        c          System.Char  1 instance       68 m_firstChar

    63b988a4  4000099       10        System.String  0   shared   static Empty

    >> Domain:Value  00226438:017e1198 <<

    63b994d4  400009a       14        System.Char[]  0   shared   static WhitespaceChars

    >> Domain:Value  00226438:017e1760 <<

0:000> !objsize 017e2ab8 

sizeof(017e2ab8) =           60 (        0x3c) bytes (System.Object[]) <=== Notice the underlying type of the string[]

0:000> dd 017e2ab8 -0x4

017e2ab4  00000000 63b74ed0 00000001 63b988a4 <=== Method table for string

017e2ac4  017e2a90 <=== Address of the string in memory

0:000> !dumpmt 63b988a4

EEClass: 6395a498

Module: 63931000

Name: System.String

mdToken: 02000024  (C:\Windows\assembly\GAC_32\mscorlib\2.0.0.0__b77a5c561934e089\mscorlib.dll)

BaseSize: 0x10

ComponentSize: 0x2

Number of IFaces in IFaceMap: 7

Slots in VTable: 196

首先，我们转储数组和字符串。接下来，我们转储的大小string[]。请注意，WinDbg在System.Object[]此处列出了类型。在这种情况下，对象大小包括字符串本身，因此总大小是数组中的20加上字符串的40。

通过转储实例的原始字节，我们可以看到以下内容：首先是SyncBlock，然后是的方法表object[]，然后是数组的长度。之后，我们通过引用方法表找到了另外的4个字节。如上所示，可以通过dumpmt命令对此进行验证。最后，我们找到对实际字符串实例的单个引用。

结论

数组的开销可以按如下方式分解（即32位）

4字节的SyncBlock

数组本身的方法表（类型引用）为4个字节

数组长度为4个字节

引用类型的数组又添加了4个字节来保存实际元素类型的方法表（引用类型的数组位于内部object[]）

即，对于值类型数组，开销是12个字节，对于引用类型数组，开销是16个字节。

Answer 2

我们有一个项目，可处理大量数据（最大2GB）。作为主要存储，我们使用Dictionary<T,T>。实际上创建了数千个字典。将其更改List<T>为键和List<T>值（我们IDictionary<T,T>自己实现）后，内存使用量减少了约30-40％。