20210608 对象的内存大小计算

Posted 2021-06-26 陈如水

1，对象在堆内存中的存储格式；

2，数据类型的大小；

3，使用工具获取对象大小；

 

1，对象在堆内存中的存储格式；

在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

对象头(Header)

1）MarkWord: 用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（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，这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机（未开启压缩指针）中分别为4个字节和8个字节，官方称它为“MarkWord”。

2）klass指针：对象头的另外一部分是klass,类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例.

3）length : 普通对象内存结构和数组对象的内存结构不同，如果对象是java数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据。所以会用4个字节的int来记录数组的长度。

实例数据区

实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也是在程序代码中所定义的各种类型的字段内容。无论是从父类继承下来的，还是在子类中定义的，都需要记录起来。

对齐填充（如何理解对齐填充？）

由于HotSpot VM的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，这就要求当不为8字节整数倍时，就需要填充数据对齐填充。如此规定的原因在于，为了访问未对齐的内存，处理器需要作两次内存访问；而对齐的内存访问仅需要一次访问。

 

2，数据类型的大小；

在虚拟机中，对象的字段是有基本数据类型和引用数据类型组成的，其所占用的空间大小如下：

如果有字段是引用类型，并且64位开启指针压缩，占用四个字节。

对于引用的大小，不同位数JVM会有区别。在 32 位的 JVM 上，一个对象引用占用 4 个字节；在 64 位上，占用 8 个字节，开启指针压缩情况下占用4个字节。

是否开启指针压缩？

 

3，使用工具获取对象大小；

 通过计算Java对象头、实例数据、引用等的大小，相加而得，如果有引用，还能递归计算引用对象的大小。

RamUsageEstimator的源码并不多，几百行，清晰可读。这里不进行一一解读了。

它在初始化的时候会根据当前JVM运行环境、CPU架构、运行参数、是否开启指针压缩、JDK版本等综合计算对象头的大小，而实例数据部分则按照java基础数据类型的标准大小进行计算。

public class ObjectSize {
    String str;  //引用类型  4
    int a;       //int     4
    byte b1;     //1
    byte b2;     //1
    int i2;      //4
    Object obj;  //4
    byte b3;     //1
    //总的大小40：  8（对象头）+4（指针）+4（String）+4（int）+1（byte）+1（byte）+2（padding）+4（int）+4（int）+1（byte）+7（padding）
    //不足8位，补足8位。
    //我们计算的大小是40，但是通过代码测出的是32？
}  

我们计算的大小是40，但是通过代码测出的是32？

这是因为hotspot创建对象时进行了排序，HotSpot创建的对象的字段会先按照给定顺序排列,默认的顺序为：从长到短排列，引用排最后:
long/double –> int/float –> short/char –> byte/boolean –> Reference。

我们重新计算对象所占内存大小得：

Size(ObjectA) = Size(对象头(_mark)) + size(oop指针) + size(排序后数据区)
Size(ObjectA) = 8 + 4 + 4(int) + 4(int) + byte(1) + byte(1) + 2(padding) + 4(String) + 4(ObjectB指针)
Size(ObjectA) = 32

与上面计算结果一致。