Java對象結構及大小計算

時間 2019-11-09

標籤 java 對象結構大小計算欄目 Java 简体版

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jvm系列java

序

本文主要簡述Java對象的內存佈局以及其大小的計算。

Java對象內存佈局

在HotSpot虛擬機中，對象在內存中存儲的佈局能夠分爲3塊區域：對象頭（Header）、實例數據（Instance Data）和對齊填充（Padding）。

對象頭

HotSpot虛擬機的對象頭包括兩部分信息：

第一部分markword,用於存儲對象自身的運行時數據，如哈希碼（HashCode）、GC分代年齡、鎖狀態標誌、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳等，這部分數據的長度在32位和64位的虛擬機（未開啓壓縮指針）中分別爲32bit和64bit，官方稱它爲「MarkWord」。
對象頭的另一部分是klass,類型指針，即對象指向它的類元數據的指針，虛擬機經過這個指針來肯定這個對象是哪一個類的實例.

實例數據

實例數據部分是對象真正存儲的有效信息，也是在程序代碼中所定義的各類類型的字段內容。不管是從父類繼承下來的，仍是在子類中定義的，都須要記錄起來。

對齊填充

第三部分對齊填充並非必然存在的，也沒有特別的含義，它僅僅起着佔位符的做用。因爲HotSpot VM的自動內存管理系統要求對象起始地址必須是8字節的整數倍，換句話說，就是對象的大小必須是8字節的整數倍。而對象頭部分正好是8字節的倍數（1倍或者2倍），所以，當對象實例數據部分沒有對齊時，就須要經過對齊填充來補全。

對象大小計算

要點

在32位系統下，存放Class指針的空間大小是4字節，MarkWord是4字節，對象頭爲8字節。
在64位系統下，存放Class指針的空間大小是8字節，MarkWord是8字節，對象頭爲16字節。
64位開啓指針壓縮的狀況下，存放Class指針的空間大小是4字節，MarkWord是8字節，對象頭爲12字節。
數組長度4字節+數組對象頭8字節(對象引用4字節（未開啓指針壓縮的64位爲8字節）+數組markword爲4字節（64位未開啓指針壓縮的爲8字節）)+對齊4=16字節。
靜態屬性不算在對象大小內。

實例

import java.util.HashMap;
/**
 * 64位開啓指針壓縮的話，markword變成8字節，壓縮了class指針爲4字節，故對象頭12字節
 * 64位沒有開啓指針壓縮的話，markword8字節，class指針8字節，對象頭16字節
 * 32位markword爲4字節，class指針爲4字節，對象頭8字節
 *
 * 另外，靜態屬性所佔用的空間一般不算在對象自己，由於它的引用是在方法區。
 *
 * @author xixicat
 * @created 2014-10-03
 */
public class ObjectSize {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new A(),SizeEnum.B));
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new B(),SizeEnum.B));
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new C(),SizeEnum.B));
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new D(),SizeEnum.B));
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new E(),SizeEnum.B));
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new Q(),SizeEnum.B));
        /**
         * 64位壓縮指針下，對象頭12字節，數組長度描述4字節，數據4*100 =16+400 = 416
         */
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new int[100],SizeEnum.B));
        /**
         * 屬性4位對齊
         * 64位壓縮指針下，對象頭12字節，數組長度描述4字節，數據1*100，對齊後104 = 16+104 = 120
         */
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new byte[100],SizeEnum.B));
        /**
         * 二維數組
         * 64位指針壓縮下
         * 第1維數組，對象頭12字節，數組長度描述4字節，2個數組引用共8字節，共24字節
         * 第2維數組，對象頭12字節，數組長度描述4字節，100個數組引用共400字節，對齊後共416字節
         *         第1維的2個引用所指對象大小 = 2*416 = 832 字節
         *         共24+832 = 856字節
         */
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new int[2][100],SizeEnum.B));
        /**
         * 二維數組
         * 64位指針壓縮下
         * 第1維數組，對象頭12字節，數組長度描述4字節，100個數組引用共400字節，共416字節
         * 第2維數組，對象頭12字節，數組長度描述4字節，2個數組引用共8字節，共24字節
         *         第1維的100個引用所指對象大小 = 100*24 = 2400 字節
         *         共416+2400 = 2816字節
         */
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new int[100][2],SizeEnum.B));
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new Object(),SizeEnum.B));
        /**
         * 不算static屬性
         * private final char value[];
         * private int hash; // Default to 0
         * private transient int hash32 = 0;
         *
         * 32位下，String對象頭8字節，2個int類型8字節，char數組引用佔4字節，共佔24字節
         *        另外，還要算上value[]數組的佔用，數組對象頭部8字節，數組長度4字節，對齊後共佔16字節
         *    =》String對象對象大小24+16 = 40字節
         * 64位開啓指針壓縮下（壓縮指針），String對象頭12字節，2個int類型8字節，char數組引用佔4字節，共佔24字節
         *        另外，還要算上value[]數組的佔用，數組對象頭部12字節，數組長度4字節，對齊後共佔16字節
         *    =》String對象大小24+16=40字節
         */
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new String(),SizeEnum.B));
        /**
         *  transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
         *  transient int size;
         *  int threshold;
         *  final float loadFactor;
         *  transient int modCount;
         *
         * 64位開啓指針壓縮下，對象頭部12字節，數組引用4字節，3個int12字節，float4字節，共32字節
         *                 另外，算上Entry<K,V>[] = 對象頭12 +屬性16字節+數組長度4字節 = 32字節
         *
         *                 final K key;
         *                 V value;
         *                 Entry<K,V> next;
         *                 int hash;
         *
         *                 對象頭12字節，3個引用共12字節，1個int4字節  =》 一個entry至少佔用28字節
         *
         *             =》32+32=64字節
         */
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new HashMap(),SizeEnum.B));
    }
}
//32位下對象頭8字節，byte佔1字節，對其填充後，總佔16字節
//64位開啓指針壓縮下對象頭12字節，byte1字節，對齊後佔16字節
class A{
    byte b1;
}
//32位下對象頭8字節，8個byte8字節，總16字節
//64位開啓指針壓縮下對象頭12字節，8個byte8字節，對齊後佔24字節
class B{
    byte b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8;
}
//32位下對象頭8字節，9個byte9字節，對其填充後，總24字節
//64位開啓指針壓縮下對象頭12字節，9個byte9字節，對齊後佔24字節
class C{
    byte b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8,b9;
}
//32位下對象頭8字節，int佔4字節，引用佔4字節，共16字節
//64位開啓指針壓縮下對象頭12字節，int佔4字節，引用佔4字節，對齊後佔24字節
class D{
    int i;
    String str;
}
//32位下對象頭8字節，int4字節，byte佔1字節，引用佔4字節，對其後，共24字節
//64位開啓指針壓縮下對象頭12字節，int佔4字節，引用佔4字節，byte佔1字節，對齊後佔24字節
class E{
    int i;
    byte b;
    String str;
}
/**
 * 對齊有兩種
 * 一、整個對象8字節對齊
 * 二、屬性4字節對齊   ****
 *
 * 對象集成屬性的排布
 * markword     4          8
 * class指針     4          4
 * 父類的父類屬性  1         1
 * 屬性對齊       3         3
 * 父類的屬性     1          1
 * 屬性對齊       3          3
 * 當前類的屬性    1         1
 * 屬性對齊填充    3          3
 * 整個對象對齊   8+12 =》 24    12+12=》24
 */
class O{
    byte b;
}
class P extends O{
    byte b;
}
class Q extends P{
    byte b;
}