java对象在内存的大小

前言

一直以来，对java对象大小的概念停留在基础数据类型，比如byte占1字节，int占4字节，long占8字节等，但是一个对象包含的内存空间肯定不只有这些。

假设有类A和B，当new A()或者new B()后，实际占用的java内存是多大呢？下面就对此进行详细分析。

static class A{
    String s = new String();
    int i = 0;
}

static class B{
    String s;
    int i;
}

对象大小分析

如图1，java对象在内存中占用的空间分为3类， 1. 对象头（Header）； 2. 实例数据（Instance Data）; 3. 对齐填充（Padding）。而我们常说的基础数据类型大小主要是指第二类实例数据。

图1

对象头

HotSpot虚拟机的对象头包括两部分信息：

markword和klass 。第一部分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。 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。

数组长度

如果对象是一个数组, 那在对象头中还必须有一块数据用于记录数组长度，也就是一个int类型的对象，占4字节。

对象头占用空间

1. 在32位系统下，存放Class指针的空间大小是4字节，MarkWord是4字节，对象头为8字节。

2. 在64位系统下，存放Class指针的空间大小是8字节，MarkWord是8字节，对象头为16字节。

3. 在64位开启指针压缩的情况下 -XX:+UseCompressedOops，存放Class指针的空间大小是4字节，MarkWord是8字节，对象头为12字节。

4. 如果对象是数组，那么额外增加4个字节

实例数据

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

最后一块对齐填充空间并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。这是由于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，换句话说，就是对象的大小必须是8字节的整数倍。

如何查看java对象大小

1. 基于JDK1.8

JDK1.8有一个类`jdk.nashorn.internal.ir.debug.ObjectSizeCalculator`可以评估出对象的大小

// 直接调用静态方法即可使用

ObjectSizeCalculator.getObjectSize(obj)

2. spark库

spark库中有一个类`org.apache.spark.util.SizeEstimator`

// 直接调用静态方法即可使用

SizeEstimator.estimate(obj)

3. 基于JDK1.5的Instrumentation

// 需要编译成jar调用，没有前者方便

案例

分析完对象的组成结构后，再回头来看那个问题

// 对象A： 对象头12B + 内部对象s引用 4B + 内部对象i 基础类型int 4B + 对齐 4B = 24B
// 内部对象s 对象头12B + 2个内部的int类型8B + 内部的char[]引用 4B + 对齐0B = 24B
// 内部对象str的内部对象char数组 对象头12B + 数组长度4B + 对齐0B = 16B
// 总： 对象A 24+ 内部对象s 24B + 内部对象s的内部对象char数组 16B =64B
class A {
  String s = new String();
  int i = 0;
}

// 对象B：对象头12B + 内部对象s引用 4B + 内部对象i 基础类型int 4B + 对齐 4B = 24B
// s没有被分配堆内存空间
// 总： 对象B 24B
class B {
  String s;
  int i = 0;
}

总结

对象在jvm中不是完全连续的，这是由于GC的原因，总会出现散乱的内存。这就导致了jvm必须为每个对象分配一段内存空间来存储其引用的指针，再结合对象的其他必须的元数据，使得对象在持有真实数据的基础上还需要维护额外的数据。

在写java代码需要小心这些jvm内存陷阱。

参考

// stackoverflow给出的几种计算对象大小方法

https://stackoverflow.com/questions/52353/in-java-what-is-the-best-way-to-determine-the-size-of-an-object