ArrayLists 比数组慢 2 倍

我正在测试一种分子动力学算法，该算法除其他外，还有一个 Particle 类，由9 双精度数组存储粒子分量（3D 环境中的速度、力和位置）。

我使用 5 个输入大小测试算法：

Size (MB) Time (s)
0.06      0.36     (fits in cache L2)
0.14      1.79     (fits in cache L2)
0.60      36.86    (fits in cache L3)
1.35      182.24   (fits in cache L3)
17.38     566.55   (it only fits in RAM)

比我改变Particles布局来自array to ArrayList。为了拥有连续的内存块，我创建了 arrayList ，其大小将占用：

ArrayList <Double> px = new ArrayList <Double>(Input_Size);

我在上述睾丸的相同条件下运行该版本，结果是：

Size (MB) Time (s)
0.06      0.608
0.14      2.78
0.60      57.15
1.35      299.24
17.38     1436,42

测试环境为：

AMD Opteron 处理器 6174，800 MHz，12 MB 三级缓存，24 核；

我的速度降低了大约 2 倍。这是正常的吗？不应该期望两个版本的时间几乎相同，因为ArrayList是像数组一样在内存中分配连续的吗？

EDIT:

Running with the option **-XX:+PrintCompilation**

  WITH ARRAY:

 1       java.util.jar.Manifest$FastInputStream::readLine (167 bytes)
  2       sun.nio.cs.UTF_8$Decoder::decodeArrayLoop (553 bytes)
  3       java.lang.String::hashCode (60 bytes)
  4       java.lang.String::charAt (33 bytes)
  5       sun.security.util.ManifestDigester::findSection (180 bytes)
  6       java.lang.Object::<init> (1 bytes)
  7       moldyn.random::update (104 bytes)
  8       moldyn.random::seed (80 bytes)
---   n   java.lang.StrictMath::log (static)
  9       java.lang.Math::log (5 bytes)
 10       moldyn.md::scalingVelocity (82 bytes)
 11       moldyn.Particles::distance (192 bytes)
  1%      moldyn.Particles::force @ 42 (211 bytes)
 12       moldyn.Particles::force (211 bytes)
 13       moldyn.Particles::domove (163 bytes)
 14       moldyn.Particles::domove_out (160 bytes)
  2%      moldyn.Particles::cicle_domove @ 5 (23 bytes)
 15       moldyn.Particles::update_force (49 bytes)
  3%      moldyn.Particles::cicle_forces @ 6 (27 bytes)
 16       moldyn.Particles::mkekin (141 bytes)
  4%      moldyn.Particles::cicle_mkekin @ 9 (33 bytes)
 17       moldyn.Particles::velavg (70 bytes)
  5%      moldyn.Particles::cicle_velavg @ 9 (37 bytes)
 18       moldyn.Particles::cicle_domove (23 bytes)
 19       moldyn.Particles::cicle_forces (27 bytes)
 20       moldyn.Particles::cicle_mkekin (33 bytes)
 21       moldyn.Particles::cicle_velavg (37 bytes)
36.763

WITH ArrayList <Double>....
----

  1       java.util.jar.Manifest$FastInputStream::readLine (167 bytes)
  2       sun.nio.cs.UTF_8$Decoder::decodeArrayLoop (553 bytes)
  3       java.lang.String::hashCode (60 bytes)
  4       java.lang.String::charAt (33 bytes)
  5       sun.security.util.ManifestDigester::findSection (180 bytes)
  6       java.lang.Object::<init> (1 bytes)
---   n   java.lang.System::arraycopy (static)
  7       java.lang.Number::<init> (5 bytes)
  8       java.util.ArrayList::ensureCapacity (58 bytes)
  9       java.lang.Double::valueOf (9 bytes)
 10       java.lang.Double::<init> (10 bytes)
 11       java.util.ArrayList::add (100 bytes)
 12       java.util.ArrayList::RangeCheck (48 bytes)
 13       java.util.ArrayList::set (21 bytes)
 14       moldyn.random::update (104 bytes)
 15       moldyn.random::seed (80 bytes)
---   n   java.lang.StrictMath::log (static)
 16       java.lang.Math::log (5 bytes)
 17       java.util.ArrayList::get (12 bytes)
 18       java.lang.Double::doubleValue (5 bytes)
 19       moldyn.md::scalingVelocity (120 bytes)
 20       moldyn.Particles::distance (240 bytes)
  1%      moldyn.Particles::force @ 42 (211 bytes)
 21       moldyn.Particles::force (211 bytes)
 22       moldyn.Particles::domove (337 bytes)
 23       moldyn.Particles::domove_out (292 bytes)
  2%      moldyn.Particles::cicle_domove @ 5 (23 bytes)
 24       moldyn.Particles::update_force (91 bytes)
  3%      moldyn.Particles::cicle_forces @ 6 (27 bytes)
 25       moldyn.Particles::mkekin (297 bytes)
  4%      moldyn.Particles::cicle_mkekin @ 9 (33 bytes)
 26       moldyn.Particles::velavg (118 bytes)
  5%      moldyn.Particles::cicle_velavg @ 9 (37 bytes)
 27       moldyn.Particles::cicle_domove (23 bytes)
 28       moldyn.Particles::cicle_forces (27 bytes)
 29       moldyn.Particles::cicle_mkekin (33 bytes)
 30       moldyn.Particles::cicle_velavg (37 bytes)
55.98

我有一些想法，但没有明确的答案：

1. A java.lang.Double与 a 不一样double原始。可能是自动装箱开销和额外的机械伴随着Double对象有所作为。我会比较字节码，看看这是否属实。
2. 听起来像是选择double [] or List<Double>对您内部的客户隐藏Particle班级。如果是这种情况，请使用数组，因为它是内部实现细节。
3. 我会小心不要用基准测试来欺骗自己。
4. 我想知道你的Particle类是否可变。这可能会有所作为。您的对象中的位置、速度和力是否不断变化并更新？