java - 结构数组总是比数组结构快？

Question

我想知道数据布局是否 Structs of Arrays ( SoA ) 总是比 Array of Structs 快( AoS ) 或 Array of Pointers ( AoP ) 用于仅适合 RAM 的输入的问题编入 C/JAVA .

几天前，我正在改进分子动力学算法(用 C 语言)的性能，总结在这个算法中，它是根据粒子的力和位置计算粒子之间的力相互作用。

原始粒子由包含 9 个不同 double 值的结构体表示，3 个表示粒子力 (Fx,Fy,Fz) ，3 个表示位置，3 个表示速度。该算法有一个数组，其中包含指向所有粒子的指针 ( AoP )。我决定从 更改布局奥普至索阿提高缓存使用率。

所以，现在我有一个包含 9 个数组的 Struct，其中每个数组存储每个粒子的力、速度和位置 (x,y,z)。每个粒子都通过它自己的数组索引来访问。

我获得了大约 的性能提升(对于仅适合 RAM 的输入) 1.9x ，所以我想知道是否通常从 更改奥普或 服务端 至索阿它总是会表现得更好，如果不是在哪些类型的算法中不会发生这种情况。

Answer 1

这将取决于您访问数据的方式。
试着想象一下，当您在 SoA 或 AoS 中访问数据时，硬件中究竟发生了什么。

要推理您的问题，您必须考虑以下事项 -

如果没有缓存，性能应该是相同的，假设所有数据元素的内存访问延迟是相等的。

现在有了缓存，如果你访问连续的地址位置，你肯定会得到性能提升。这在您的情况下完全有效。当你有 AoS 时，这些位置在内存中是不连续的，所以你必须在那里失去一些性能。

您必须在 for 循环中访问您的数据，例如 for(int i=0;i<1000000;i++) Fx[i] = 0 .因此，如果数据量很大，您将很容易看到小的性能优势。如果您的数据很小，这无关紧要。

最后，您也不知道您正在使用的 DRAM。当您访问连续数据时，它将有一些好处。例如要了解为什么会这样，您可以引用 wiki .