JVM技术专题 Java各种类型对象占用内存情况分析「上篇」

Posted 2022-11-29 浩宇の天尚

前言

只有当你到了一定层次，需要了解JVM内部运行机制，或者高并发多线程下，你写的代码对内存有影响，你想做性能优化。当你想深入了解java对象在内存中，如何存储，或者每个对象占用多大空间时。

内存公式

Java对象的内存布局=对象头(Header)+实例数据(Instance Data)+补齐填充(Padding)。

补齐填充

Java对象占用空间是8字节对齐的，即所有Java对象占用bytes数必须是8的倍数。

Shallow Size

1. 对象自身占用的内存大小，不包括它引用的对象。

2. 针对非数组类型的对象，它的大小就是对象与它所有的成员变量大小的总和。当然这里面还会包括一些java语言特性的数据存储单元。

3. 针对数组类型的对象，它的大小是数组元素对象的大小总和。

Retained Size

Retained Size=当前对象大小+当前对象可直接或间接引用到的对象的大小总和。(间接引用的含义：A->B->C，C就是间接引用)

换句话说，Retained Size就是当前对象被GC后，从Heap上总共能释放掉的内存。

不过，释放的时候还要排除被GC Roots直接或间接引用的对象。他们暂时不会被被当做Garbage。

接下来用JProfiler验证：

1. 新建一个空对象，观察空对象内存占用

public class TestObject 

对象占用内存 16byte，如图：

结论

一般自建空对象占用内存 16Byte，16byte = 12Byte(Header) + 4Byte(Padding)

2. 在TestObj中新增一个int属性，观察对象内存占用

public class TestObj 
    private int i;

对象占用内存16byte，如图

结论

int 占用 4byte，16byte = 12byte(Header) + 4byte(int)+0byte(padding)

3. 在TestObj中新增一个 long 属性，观察对象内存占用

public class TestObj 
    private long i;

对象占用内存 24b，如图

结论

long 占用 8byte， 24byte = 12(Header) + 8(long) + 4(Padding)

其余基本类型可以参照以上自行验证，原理一样

包装类型占用

• 包装类（Boolean/Byte/Short/Character/Integer/Long/Double/Float）占用内存的大小 = 对象头大小 + 底层基础数据类型的大小。

• 包装类和其他引用类一样，会产生一个引用（reference）

1. 在TestObj中新增一个Integer属性，观察对象内存占用

public class TestObj 
   private Integer  i =128;

对象占用内存 32b，如图

结论

Integer 占用16b， 32 = 12 (Header) + 16(Integer) + 4(reference)

特别的：-128~127在常量池，只占用4b，且不产生引用（reference）

2. 在TestObj中新增一个 Long属性，观察对象内存占用

public class TestObj 
   private Long  l = new Long(1);

对象占用内存 40b，如图

结论

Long 占用 24b， 40 = 12 (Header) + 24(Long) + 4(reference)

其余包装类型可以参照以上自行验证，原理一样

基本类型数组占用

64位机器上，数组对象的对象头占用24 bytes，启用压缩后占用16字节。比普通对象占用内存多是因为需要额外的空间存储数组的长度（普通16b-12b）。

对象数组本身的大小=数组对象头 + length * 存放单个元素大小

在TestObj中新增一个 char[] 属性，观察对象内存占用

public class TestObj 
   private char[] c = 'a','b','c';

char[] c占用内存 40b，如图

结论

char[3] 占用 24b， 24 = 40 - 16，24 = 16(Header) + 3 * 2(char) + 2(Padding)

封装类型数组占用

封装类型数组比基本类型的数组，需要多管理元素的引用

对象数组本身的大小=数组对象头+length * 引用指针大小 + length * 存放单个元素大小。

在TestObj中新增一个 Integer[] 属性，观察对象内存占用。

public class TestObj 
    private Integer[] i = 128,129,130;

Integer[] i占用内存 80b，如图

结论

Integer[3] 占用 80b， 80 = 96 - 16, 80 = 16(Header) + 3 * 4 (reference)+ 3 * 16(Integer) +4(padding)

String占用内存

在TestObj中新增一个空String属性，观察对象内存占用。

public class TestObj 
    private String s = new String("");

对象占用内存 40b，如图

结论

String本身占用24byte，24=40-16，也就是说空""，也需要16byte。

注意

这里为什么要写String s = new String(“”)？请自己思考，不写会怎么样？

答：如果写成String s = “”，是不会再堆中开辟内存的，也就看不到String占用的空间，你看到的将会是下面的，至于为什么，都是因为final。