Java 对象占用内存大小

Java 对象

如果想要了解java对象在内存中的大小，必须先要了解java对象的结构。

HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为三块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）

java 对象头

• Mark Word
  HotSpot虚拟机的对象头(Object Header)包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的运行时数据， 如哈希值（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等等，这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机（暂 不考虑开启压缩指针的场景）中分别为32个和64个Bits，官方称它为“Mark Word”。

• Class Metadata Address
  存储该对象的 Class 对象的地址。就是该对象属于那个Class。

• ArrayList
  存储数组的长度。
  如果是数组对象才会有此数据。非数组对象没有此数据。

具体对象头占用的大小如下：

长度	内容	说明
32/64 bit	Mark Word	存储对象的 hashCode 或锁信息等
32/64 bit	Class Metadata Address	存储到对象类型数据的指针
32/64 bit	ArrayList	数组的长度（如果当前对象是数组）

从上面表格中，我们可以推断出：

32位系统：

• 对象头占用：32+32=64bit。 64bit/8=8byte。
• 数组对象头占用：32+32+32=96bit。 96bit/8=12byte。

64位系统：

对象头占用：64+64=128bit。128bit/8=16byte。
数组对象头占用：64+64+64=192bit。 192bit/8=24byte。

实例数据

实例数据就是，对象中的实例变量。
实例变量类型分为：基本类型和引用类型。

类型	32位系统占用空间	64位系统占用空间
boolean	1 byte	1 byte
byte	1 byte	1 byte
char	2 byte	2 byte
short	2 byte	2 byte
int	4 byte	4 byte
float	4 byte	4 byte
long	8 byte	8 byte
double	8 byte	8 byte
ref	4 byte	8 byte

对齐填充

对象在堆中分配的最新存储单位是8byte。如果存储的数据不够8byte的倍数，则对齐填充够8的倍数个字节。

Java 对象大小分析

下面我们以 64 位的 JDK 进行分析 Java 对象在堆中的占用空间大小

代码示例一

public class StrObj1 {
    private String a;
}
public class StrObj2 {
    private String a;
    private String b;
}
public class StrObj3 {
    private String a;
    private String b;
    private String c;
}
public class StrObj4 {
    private String a;
    private String b;
    private String c;
    private String d;
}
public class NumObj {
    private int a;
    private int b;
    private int c;
    private int d;
}
public class Obj {
    public static void main(String[] args) {
        Obj obj = new Obj();
        StrObj1 s1 = new StrObj1();
        StrObj2 s2 = new StrObj2();
        StrObj3 s3 = new StrObj3();
        StrObj4 s4 = new StrObj4();
        Obj[] arrObj = new Obj[10];
        NumObj num = new NumObj();
                //System.gc()  会出发 FullGC。
        System.gc();
    }
}

运行程序

java -XX:+HeapDumpBeforeFullGC -XX:HeapDumpPath=D:\hprof\test2.hprof -XX:-UseCompressedOops cn.com.infcn.jmat.ObjectAnalyze

启动参数说明：

-XX:+UseCompressedOops
开启指针压缩。（默认开启，该参数对64位虚拟机有用）
-XX:-UseCompressedOops
关闭指针压缩。
其它参数具体 JVM 参数解释详见：生成 Heap Dump 的几种方式

因为 System.gc(); 会出发FullGC，配合-XX:+HeapDumpBeforeFullGC 参数，会在 FullGC 前会在生成一个堆dump文件：D:\hprof\test2.hprof

分析dump

本案例，使用 jmat 工具进行分析 dump 文件。

cn.com.infcn.jmat.Obj 对象分析

从图中我们发现 cn.com.infcn.jmat.Obj 对象占用 16 byte 空间。
非数组64位的对象头 占用16字节，而且改对象没有属性，16字节正好也是8的倍数，不需要填充，所以占用堆空间久违16字节。

cn.com.infcn.jmat.StrObj1

图中可以看出 cn.com.infcn.jmat.StrObj1 对象占用 24 byte 空间。

对象头 16 byte
1 个引用类型实例变量
16 + 8 = 24 byte

cn.com.infcn.jmat.StrObj2

图中可以看出 cn.com.infcn.jmat.StrObj1 对象占用 32 byte 空间

对象头 16 byte
2 个引用类型实例变量
16 + 2 * 8 = 32 byte

cn.com.infcn.jmat.StrObj3

图中可以看出 cn.com.infcn.jmat.StrObj1 对象占用 40 byte 空间

对象头 16 byte
3 个引用类型实例变量
16 + 3 * 8 = 40 byte

cn.com.infcn.jmat.StrObj4

图中可以看出 cn.com.infcn.jmat.StrObj1 对象占用 48 byte 空间

对象头 16 byte
4个引用类型实例变量
16 + 4 * 8 = 48 byte

cn.com.infcn.jmat.NumObj

图中可以看出 cn.com.infcn.jmat.NumObj 对象占用 32 byte 空间

4个 int 类型实例变量
16 + 4 * 4 = 32 byte

cn.com.infcn.jmat.Obj[] 数组

图中可以看出 cn.com.infcn.jmat.Obj[] 对象占用 104 byte 空间

数组对象头 24 byte
10 个 Obj 的引用。
24 + 8 * 10 = 104 byte

对象数组中存储的是对象的引用，而不是实际的数据。

代码示例 二

public class BooleanObj1 {
    boolean a;
}

......

public class BooleanObj8 {
    boolean a;
    boolean b;
    boolean c;
    boolean d;
    boolean e;
    boolean f;
    boolean g;
    boolean h;
}
public class BooleanObj9 {
    boolean a;
    boolean b;
    boolean c;
    boolean d;
    boolean e;
    boolean f;
    boolean g;
    boolean h;
    boolean i;
}

以指针非压缩方式执行，然后分析dump。

从图中我们发现 BooleanObj1 和 BooleanObj8 大小一样都是24。
而 BooleanObj9 的大小为32。

BooleanObj1

对象头 16 byte
1 个 boolean 实例变量。

16 + 1 = 17 byte。
因为 17 byte 不是 8 的倍数，需要 对齐填充。
所以BooleanObj1 所占空间为 24 byte。

BooleanObj8

对象头 16 byte
8 个 boolean 实例变量。

16 + 8 = 24 byte。

BooleanObj9

对象头 16 byte
9 个 boolean 实例变量

16 + 9 =25 byte
对齐填充 后为 32 byte

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