wavファイルの情報読み込み

Question

###前提・実現したいこと
今、eclipseを使っていてwavファイルの波形表示をしているのですが、容量の多いwavファイルを読み込もうとするとOutOfMemoryのエラーが出力されてしまいます。エラーを発生させないようにするにはどうしたらいいでしょうか？
###発生している問題・エラーメッセージ

Caused by: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at sample.SoundReader.getIntFromFrameByte(SoundReader.java:100)
	at sample.SoundReader.OneSecondRead(SoundReader.java:90)
	at sample.SoundReader.readFileFromTitle(SoundReader.java:38)
	at sample.SampleController3.lineview(SampleController3.java:627)
	at sample.SampleController3.hirakusyori(SampleController3.java:2198)
	at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
	at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
	at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
	at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
	at sun.reflect.misc.Trampoline.invoke(MethodUtil.java:71)
	at sun.reflect.GeneratedMethodAccessor1.invoke(Unknown Source)
	at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
	at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
	at sun.reflect.misc.MethodUtil.invoke(MethodUtil.java:275)
	at javafx.fxml.FXMLLoader$MethodHandler.invoke(FXMLLoader.java:1771)
	at javafx.fxml.FXMLLoader$ControllerMethodEventHandler.handle(FXMLLoader.java:1657)
	at com.sun.javafx.event.CompositeEventHandler.dispatchBubblingEvent(CompositeEventHandler.java:86)
	at com.sun.javafx.event.EventHandlerManager.dispatchBubblingEvent(EventHandlerManager.java:238)
	at com.sun.javafx.event.EventHandlerManager.dispatchBubblingEvent(EventHandlerManager.java:191)
	at com.sun.javafx.event.CompositeEventDispatcher.dispatchBubblingEvent(CompositeEventDispatcher.java:59)
	at com.sun.javafx.event.BasicEventDispatcher.dispatchEvent(BasicEventDispatcher.java:58)
	at com.sun.javafx.event.EventDispatchChainImpl.dispatchEvent(EventDispatchChainImpl.java:114)
	at com.sun.javafx.event.BasicEventDispatcher.dispatchEvent(BasicEventDispatcher.java:56)
	at com.sun.javafx.event.EventDispatchChainImpl.dispatchEvent(EventDispatchChainImpl.java:114)
	at com.sun.javafx.event.BasicEventDispatcher.dispatchEvent(BasicEventDispatcher.java:56)
	at com.sun.javafx.event.EventDispatchChainImpl.dispatchEvent(EventDispatchChainImpl.java:114)
	at com.sun.javafx.event.BasicEventDispatcher.dispatchEvent(BasicEventDispatcher.java:56)
	at com.sun.javafx.event.EventDispatchChainImpl.dispatchEvent(EventDispatchChainImpl.java:114)
	at com.sun.javafx.event.EventUtil.fireEventImpl(EventUtil.java:74)
	at com.sun.javafx.event.EventUtil.fireEvent(EventUtil.java:49)
	at javafx.event.Event.fireEvent(Event.java:198)
	at javafx.scene.Node.fireEvent(Node.java:8411)

###該当のソースコード

        try{
            File soundFile = new File(wavファイル);
            AudioInputStream audioInputStream = AudioSystem.getAudioInputStream(soundFile);
            AudioFormat audioFormat = audioInputStream.getFormat();
            DataLine.Info info = new DataLine.Info(SourceDataLine.class,audioFormat);
            SourceDataLine line = (SourceDataLine) AudioSystem.getLine(info);
            //---//
            //---//
            line.open(audioFormat);
//            line.start();
            nowPlaying=true;
            //--start
            OneSecondRead(audioInputStream,line,audioFormat);
            //end--
            line.drain();
            line.close();
        }catch(Exception e){e.printStackTrace();}
    }
    private void OneSecondRead(AudioInputStream in,SourceDataLine dl,AudioFormat af)throws Exception
    {
    	System.out.println("OneSecond");
        BigDecimal bd = new BigDecimal(in.getFrameLength()/af.getSampleRate());
        BigDecimal bd5 = bd.setScale(1, BigDecimal.ROUND_UP); 
        double d = bd5.doubleValue();

    	System.out.println("d.length");
    	System.out.println(d);
        int size=(int)(af.getSampleRate()*af.getFrameSize()*d);
        System.out.println("size");
        System.out.println(size);


        byte[] data=new byte[size];
        in.read(data);

        WavePanel.display(getIntFromFrameByte(data,af,true),af);
//        return false;
    }
    private int[] getIntFromFrameByte(byte[] b,AudioFormat af,boolean isSecond){
    	System.out.println("getIntFrom");
        int ch=0;if(isSecond && af.getChannels()==2)ch=2;
        int bytesize=af.getSampleSizeInBits()/8;
        int framesize=af.getFrameSize();
    	System.out.println("b.length");
    	System.out.println(b.length);
        int[] to=new int[b.length/framesize];  //ここでOutOfMemoryが発生してしまいます。
        for(int i=0;i<to.length;i++){
            to[i]=(int)b[i*framesize+ch];
            if(bytesize==2)to[i]+=(int)b[i*framesize+ch+1]*256;
        }

        return to;
    }

###試したこと
eclipseから実行していてiniファイルを使い使用容量の変更等をしましたが、改善されませんでした。

Answer 1

１ギガバイト前後のオーダーであればVMのメモリーサイズを調整してなんとか全体を読み込むということをしてもありかとは思います。しかし実装メモリーが4GB,8GB程度しかない普通のPCだともっと少ないサイズにしないと厳しい気がします。最小限読み込むwavファイルの数倍程度のVMサイズにすることで１回の処理はいけるように思いますが、巨大なデータ構造は通常のGCエリアではなくうまくコンパクションができない領域に確保されてしまうといった記事を見たような気がするのであまりに巨大なデータ(配列)を確保することはなるべく避けた方がよいと思います。

wavファイルのフォーマットは確か圧縮されてないと思うので任意の位置へシークしやすいはずです。そこで、画面に表示する部分のみを読み込んでその範囲の波形のみ表示する工夫が考えられます。

また表示上任意の縮尺で長い時間区間の波形を概観したいといった場合は、wavファイルを読み込む際に表示に必要な縮尺への圧縮も同時に行い(例えば1/4にするなら連続した4つの波形データを平均して)圧縮済みのデータのみ配列へ格納する工夫が必要であろうと思います。

波形を画面にスクロール表示しながら再生というようなプログラムにするならば表示の遅延を軽減するために、画面の幅より広い範囲の配列サイズにして再生している近辺の次の画面用の波形データを随時別スレッドで読み込みつつ表示データを用意するなどのさらなる工夫が必要になりそうです。

補足：
巨大なサイズの配列を扱う場合メソッドの中で毎回newするのではなく一度確保した配列実体を使いまわすインターフェースにするといった工夫も必要になってくると思います。GCが頻発してパフォーマンスに著しく不利になるので。