Java基礎(chǔ) | 對象在內(nèi)存中的存儲布局以及如何計算對象的大小

總結(jié)圖

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Java 內(nèi)存結(jié)構(gòu)

第一部分：對象頭

markword：用于存儲對象自身的運(yùn)行時數(shù)據(jù)玄货，如哈希碼行嗤、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標(biāo)志嘿架、線程持有的鎖等瓶珊。這部分?jǐn)?shù)據(jù)長度在32位機(jī)器和64位機(jī)器虛擬機(jī)中分別為4字節(jié)和8字節(jié)（64位的JVM為了節(jié)約內(nèi)存可以使用選項+UseCompressedOops開啟指針壓縮，開啟該選項后耸彪，占用字節(jié)數(shù)降為4字節(jié)）伞芹；

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類型指針：即對象指向它的類元數(shù)據(jù)（保存在方法區(qū)）的指針，虛擬機(jī)通過這個指針來確定這個對象屬于哪個類的實例蝉娜，指針占用4個字節(jié)（64位機(jī)器占8個字節(jié)）唱较；
數(shù)組長度（只有數(shù)組對象才有）：如果是 Java 數(shù)組，對象頭必須有一塊用于記錄數(shù)組長度的數(shù)據(jù)召川，用4個字節(jié)int來記錄數(shù)組長度南缓；

第二部分：實例數(shù)據(jù)

實例數(shù)據(jù)是對象真正存儲的有效信息，也是程序代碼中定義的各種類型的字段內(nèi)容荧呐。無論是從父類繼承下來還是在子類中定義
的數(shù)據(jù)汉形，都需要記錄下來。

原生類型的內(nèi)存占用情況如下：

boolean 1
byte 1
short 2
char 2
int 4
float 4
long 8
double 8

引用類型的內(nèi)存占用和系統(tǒng)位數(shù)以及啟動參數(shù)UseCompressedOops有關(guān)

32位系統(tǒng)占4字節(jié)
64位系統(tǒng)倍阐，開啟 UseCompressedOops時概疆，占用4字節(jié)，否則是8字節(jié)

第三部分：對齊填充

對于hotspot迅疾的自動內(nèi)存管理系統(tǒng)要求對象的起始地址必須為8字節(jié)的整數(shù)倍峰搪，這就要求當(dāng)部位8字節(jié)的整數(shù)倍時岔冀，就需要填充數(shù)據(jù)對其填充。原因是訪問未對齊的內(nèi)存概耻，處理器需要做兩次內(nèi)存訪問使套，而對齊的內(nèi)存訪問僅需一次訪問罐呼。

如何計算或者獲取某個 Java 對象的大小?

32 位系統(tǒng)下，當(dāng)使用 new Object() 時童漩，JVM 將會分配 8（Mark Word+類型指針）字節(jié)的空間弄贿，128 個 Object 對象將占用 1KB 的空間。

如果是 new Integer()矫膨，那么對象里還有一個 int 值差凹，其占用 4 字節(jié)，這個對象也就是 8+4=12 字節(jié)侧馅，對齊后危尿，該對象就是 16 字節(jié)。

以上只是一些簡單的對象馁痴，那么對象的內(nèi)部屬性是怎么排布的谊娇？

Class A {
    int i;
    byte b;
    String str;
}

其中對象頭部占用「Mark Word」4 + 「類型指針」4 = 8 字節(jié)；byte 8 位長罗晕，占用 1 字節(jié)济欢；int 32 位長，占用 4 字節(jié)小渊；String 只有引用法褥，占用 4 字節(jié)；

那么對象 A 一共占用了 8+1+4+4=17 字節(jié)酬屉，按照 8 字節(jié)對齊原則半等，對象大小也就是 24 字節(jié)。

這個計算看起來是沒有問題的呐萨，對象的大小也確實是 24 字節(jié)杀饵，但是對齊（padding）的位置并不對：

在 HotSpot VM 中，對象排布時谬擦，間隙是在 4 字節(jié)基礎(chǔ)上的（在 32 位和 64 位壓縮模式下）切距，上述例子中，int 后面的 byte惨远，空隙只剩下 3 字節(jié)蔚舀，接下來的 String 對象引用需要 4 字節(jié)來存放，因此 byte 和對象引用之間就會有 3 字節(jié)對齊锨络，對象引用排布后，最后會有 4 字節(jié)對齊狼牺，因此結(jié)果上依然是 7 字節(jié)對齊羡儿。此時對象的結(jié)構(gòu)示意圖，如下圖所示：

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代碼驗證

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        final List<AAAAA> aaa = new ArrayList<>(100000);
        final List<BBBBB> bbb = new ArrayList<>(100000);
        final List<CCCCC> ccc = new ArrayList<>(100000);
        final List<DDDDD> ddd = new ArrayList<>(100000);

        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            aaa.add(new AAAAA());
            bbb.add(new BBBBB());
            ccc.add(new CCCCC());
            ddd.add(new DDDDD());
        }

        System.in.read();
    }
}

class AAAAA {
}

class BBBBB {
    int a = 1;
}

class CCCCC {
    long a = 1L;
}

class DDDDD {
    String s = "hello";
}

本地的執(zhí)行環(huán)境是64位的JDK8是钥，且使用默認(rèn)的啟動參數(shù)掠归，運(yùn)行之后通過 jmap-dump命令生成dump文件缅叠，用MAT打開

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A對象只包含一個對象頭，大小占12字節(jié)（markword 4 字節(jié)虏冻，類型指針 8 字節(jié)）肤粱，不是8的倍數(shù)，需要4字節(jié)進(jìn)行填充厨相，一共占16字節(jié)
B對象包含一個對象頭和int類型领曼，12+4=16，正好是8的倍數(shù)蛮穿，不需要填充庶骄，占16字節(jié)。
C對象包含一個對象頭和long類型践磅，12+8=20单刁，不是8的倍數(shù)，需要4個字節(jié)進(jìn)行填充府适，占24字節(jié)
D對象包含一個對象頭和引用類型羔飞，12+4=16，正好是8的倍數(shù)檐春，不需要填充逻淌，占16字節(jié)。

因為 UseCompressedOops 在 JDK8 是是默認(rèn)開啟的喇聊，為了驗證不開啟時的內(nèi)存占用情況恍风，可以添加參數(shù) -XX:-UseCompressedOops 主動關(guān)閉指針壓縮，結(jié)果如下

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A對象只包含一個對象頭誓篱，大小占16字節(jié)（markword 8 字節(jié)朋贬，類型指針 8 字節(jié)），一共占16字節(jié)
B對象包含一個對象頭和int類型窜骄，16+4=20锦募，填充后占 24 字節(jié)。
C對象包含一個對象頭和long類型邻遏，16+8=24糠亩，占24字節(jié)
D對象包含一個對象頭和引用類型，16+8=24准验，占 24 字節(jié)赎线。

參考資料

https://www.cnblogs.com/magialmoon/p/3757767.html
https://mp.weixin.qq.com/s/BfWMp-3vPcg1eMgL4D249g