一个 Java 对象到底有多大？

2022-11-09 21:42:39

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出处：http://u6.gg/swLPg

编写 Java 代码的时候，大多数情况下，我们很少关注一个 Java 对象究竟有多大(占据多少内存)，更多的是关注业务与逻辑。

但是殊不知，在我们不经意间，大量的内存被无形地浪费了。

一个 Java 对象到底有多大？

想要精确计算一个 Java 对象占用的内存，首先要了解 Java 对象的结构表示。

Java 对象结构

一个 Java 对象在 Heap 的表示，可以分为三部分：

Object Header
Class Pointer
Fields

每个普通 Java 对象在堆(heap)中都有一个头信息(object header)，头信息是必不可少的，记录着对象的状态。

32 位与 64 位占用空间不同，在 32 位中：

hash(25)+age(4)+lock(3)=32bit

64 位中：

unused(25+1)+hash(31)+age(4)+lock(3)=64bit

我们知道，在 Java 中，一切皆对象；每个类都有一个父类， ClassPointer 就是当前对象父类的一个指针。

在 32 位系统中，这个指针为 4byte；

在 64 位系统中，如果开启指针压缩(-XX:+UseCompressedOops)或者 JVM 堆的最大值小于 32G，这个指针也是 4byte，否则是 8byte。

关于字段(Fields)，这里指的是类的实例字段；也就是说不包括静态字段，因为这个字段是共享内存的，只会存在一份。

下面以 32 位系统为例子，计算一下 java.lang.Integer 到底占用多大内存：

ObjectHeader 和 Pointer 都是固定的，4+4=8byte 。

再看看字段，只有这一个，表示数值：

/** * The value of the <code>Integer</code>. * * @serial */private final int value;

一个 int 在 java 中占据 4byte，所以 Integer 的大小为 4+4+4=12byte。

这个结果对吗？

不对！

还有一点没有说：在 java，对象占用的 heap 大小是 8 位对齐的，上面的 12byte 没有对齐，所以需要补位 4byte。结果是 16byte！

另外，在 Java中还有一种特殊的对象，数组！

没错，这个对象有点特殊，它比其他对象多了一个属性：长度(length)。

所以我们计算数组长度的时候，需要额外加上一个长度的字段，即一个 int 的大小。

例如：int[] arr = new int[10];

arr 的占用 heap 大小为：

4(object header)+4(pointer)+4(length)+4*10(10个int大小)=52byte 由于需要 8 位对齐，所以最终大小为 56byte。

节约内存原则

在了解了对象的内存使用情况后，我们可以简单算一笔帐。

一个 java.lang.Integer 占用 16byte，而一个 int 占用 4byte，4:1 的比例。

也就是说整数的类类型是基本类型内存的 4 倍！

由此我们得出第一个节约内存的原则：

(1) 尽量使用基本类型，而不是包装类型。

数据库建表的时候字段类型需要仔细推敲，同样 JavaBean 中的属性字段类型也需要仔细斟酌。

不要吝啬使用 short，byte，boolean，如果短类型能放下数据，尽量不要使用更长的类型。

一个 long 比一个 int 才多 4byte，但是你要想，如果内存中有 100W 个 long，那就白白浪费了约 4MB 空间，不要小看这一点点的空间浪费，因为随便一个跑着在线应用的 JVM 中，对象都能达到上千万！

内存是节省出来的。

(2) 斟酌字段类型，在满足容量前提下，尽量用小字段。

你知道一个 ArrayList 集合，如果里面放了 10 个数字，占用多少内存吗？

让我们算算：

ArrayList 中有两个字段：

/** * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored. * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. */private transient Object[] elementData;/** * The size of the ArrayList (the number of elements it contains). * * @serial */private int size;

Object Header 占 4byte，Pointer 占 4byte，一个 int 字段(size)占 4byte，elementData 数组本身占 12(4+4+4)，数组中 10 个 Integer 对象占 10×16。

所以整个集合空间大小为 4+4+4+12+160=184byte。

如果我们用 int[] 代替集合呢，12+4×10=52byte，对其后 56byte。

集合跟数组的比例是 184:56，超过 3:1 了！

(3) 如果可能，尽量用数组，少用集合。

数组中是可以使用基本类型的，但是集合中只能放包装类型！

如果实在需要使用集合，推荐一个比较节约内存的集合工具， fastutil。

这里面包含了 JKD 集合中绝大部分的实现，而且比较省内存。