java對象在內存的大小

前言

一直以來，對java對象大小的概念停留在基礎數據類型，比如byte占1字節，int占4字節，long占8字節等，但是一個對象包含的內存空間肯定不只有這些。

假設有類A和B，當new A()或者new B()后，實際占用的java內存是多大呢？下面就對此進行詳細分析。

static class A{
    String s = new String();
    int i = 0;
}

static class B{
    String s;
    int i;
}

 

對象大小分析

如圖1，java對象在內存中占用的空間分為3類， 1. 對象頭（Header）； 2. 實例數據（Instance Data）; 3. 對齊填充（Padding）。而我們常說的基礎數據類型大小主要是指第二類實例數據。

 

圖1

對象頭

HotSpot虛擬機的對象頭包括兩部分信息：

markword和klass 。第一部分markword，用於存儲對象自身的運行時數據，如哈希碼（HashCode）、GC分代年齡、鎖狀態標志、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳等。 另外一部分是klass類型指針，即對象指向它的類元數據的指針，虛擬機通過這個指針來確定這個對象是哪個類的實例。

 

數組長度

如果對象是一個數組, 那在對象頭中還必須有一塊數據用於記錄數組長度，也就是一個int類型的對象，占4字節。

 

對象頭占用空間

1. 在32位系統下，存放Class指針的空間大小是4字節，MarkWord是4字節，對象頭為8字節。

2. 在64位系統下，存放Class指針的空間大小是8字節，MarkWord是8字節，對象頭為16字節。

3. 在64位開啟指針壓縮的情況下 -XX:+UseCompressedOops，存放Class指針的空間大小是4字節，MarkWord是8字節，對象頭為12字節。

4. 如果對象是數組，那么額外增加4個字節

 

實例數據

實例數據部分是對象真正存儲的有效信息，也是在程序代碼中所定義的各種類型的字段內容。無論是從父類繼承下來的，還是在子類中定義的，都需要記錄起來。

 

對齊填充

最后一塊對齊填充空間並不是必然存在的，也沒有特別的含義，它僅僅起着占位符的作用。這是由於HotSpot VM的自動內存管理系統要求對象起始地址必須是8字節的整數倍，換句話說，就是對象的大小必須是8字節的整數倍。

 

如何查看java對象大小

1. 基於JDK1.8

JDK1.8有一個類`jdk.nashorn.internal.ir.debug.ObjectSizeCalculator`可以評估出對象的大小

// 直接調用靜態方法即可使用

ObjectSizeCalculator.getObjectSize(obj)

 

2. spark庫

spark庫中有一個類`org.apache.spark.util.SizeEstimator`

// 直接調用靜態方法即可使用

SizeEstimator.estimate(obj)

 

3. 基於JDK1.5的Instrumentation

// 需要編譯成jar調用，沒有前者方便

 

案例

分析完對象的組成結構后，再回頭來看那個問題

// 對象A： 對象頭12B + 內部對象s引用 4B + 內部對象i 基礎類型int 4B + 對齊 4B = 24B
// 內部對象s 對象頭12B + 2個內部的int類型8B + 內部的char[]引用 4B + 對齊0B = 24B
// 內部對象str的內部對象char數組 對象頭12B + 數組長度4B + 對齊0B = 16B
// 總： 對象A 24+ 內部對象s 24B + 內部對象s的內部對象char數組 16B =64B
class A {
  String s = new String();
  int i = 0;
}

// 對象B：對象頭12B + 內部對象s引用 4B + 內部對象i 基礎類型int 4B + 對齊 4B = 24B
// s沒有被分配堆內存空間
// 總： 對象B 24B
class B {
  String s;
  int i = 0;
}

 

總結

對象在jvm中不是完全連續的，這是由於GC的原因，總會出現散亂的內存。這就導致了jvm必須為每個對象分配一段內存空間來存儲其引用的指針，再結合對象的其他必須的元數據，使得對象在持有真實數據的基礎上還需要維護額外的數據。

在寫java代碼需要小心這些jvm內存陷阱。

 

參考

// stackoverflow給出的幾種計算對象大小方法

https://stackoverflow.com/questions/52353/in-java-what-is-the-best-way-to-determine-the-size-of-an-object