new一個Object對象佔用多少內存？

Java的自動內存管理機制（automatic storage management system known as a garbage collector）省卻了不少編碼工做，大大地提升了Java的生產力，並且JVM的性能也愈來愈好，特別是G1的出現，改善了垃圾回收中stop the world的情況。

 

也許不少人都沒有考慮過這個問題，new一個Object對象到底佔用多少內存呢( Object obj = new Object() )？

 

這裏很明確的是obj是一個指向對象的引用（reference - there are three kinds of reference types: class types,array types, and interface types），引用的長度決定了Java的尋址能力，32位的JDK是4字節，64位的JDK是8字節（指針未被壓縮的狀況下）。

 

由於obj對象沒有任何數據（field），會在堆上爲它分配空間嗎？若是分配空間，裏面存儲了什麼內容？

 

以面向對象的思惟來分析，對象封裝了數據和行爲，是一個統一的總體，雖然obj對象沒有數據，可是有行爲（Object類定義了12個方法）。當咱們執行完new操做後，obj的值爲堆內存的地址，既然obj都指向一塊內存了，說明是會在堆上爲其分配空間的。

 

那麼分配的空間有多大，存儲了什麼內容呢？在The Java Virtual Machine Specification Java SE 7 Edition和The Java Language Specification Java SE 7 Edition裏面沒有找到相關的描述，這極可能是屬於JVM實現自由控制的範疇了。咱們能夠利用JDK自帶的工具jvisualvm.exe來查看分配的空間有多大。爲了方便在jvisualvm中查看對象佔多少內存，這裏使用一個私有的靜態內部類EmptyObject來替代Object，由於類定義爲空，因此能夠等同對待EmptyObject和Object。

 

/**
 * 構造一個無任何字段的空對象佔多少內存
 * @author 楊尚川
 */
public class EmptyTest {
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
        //加到集合中，使垃圾沒法回收
        List<EmptyObject> emptys = new ArrayList<>();
        for(int i=0;i<100;i++){
            emptys.add(new EmptyObject());
        }
        //打開jvisualvm,查看EmptyObject的大小爲16字節
        Thread.sleep(60*1000);
    }
    private static class EmptyObject{}
}

 

 

咱們在這裏面經過new不一樣的對象數（for循環次數），來分析內存佔用，new 1個對象是16字節，new 2個對象是32字節，new 100個對象是1600字節，經過不少次的嘗試，咱們從jvisualvm裏面能夠看到 字節數=對象數*16 ，咱們有理由相信對象數跟字節數的線性關係。從這裏能夠看出，jvisualvm顯示的內存佔用跟引用的4字節或8字節是沒有關係的，也就是說，jvisualvm顯示的是堆內存佔用，這也很好理解，畢竟全部引用的字節佔用是固定的。8字節是引用，16字節是堆內存，總共是8+16=24字節，因此new一個Object對象佔用8+16=24字節（64位JDK）。

 

若是JDK是32位，按如上分析方法可知new一個Object對象佔用4+8=12字節（32位JDK），以下圖所示：

 

64位JDK:

32位JDK:

 

 

那麼分配的16字節（8字節）的堆內存中存儲了什麼內容呢？當咱們Object obj = new Object()；的時候，在棧內存中有一個引用obj，他多是32位也多是64位，obj實質只是一個內存地址，那麼當咱們調用obj.xxx()的時候，JVM怎麼知道obj是哪一個類的實例呢？因此，能夠大膽地推測，obj對象的16字節（8字節）的堆內存中記錄了對象屬於哪一個類的信息，問題是這16字節（8字節）的結構是什麼樣的？不清楚！

 

不過咱們仍然能夠大膽地猜想一下，經過上面的64位和32位的堆內存大小對比分析發現，堆內存分配的大小是引用的兩倍，上面咱們已經猜想堆內存中會記錄對象是哪一個類的實例，如何記錄呢？由於類對象是放置在方法區的，類對象自己也是一個對象，所以能夠經過一個引用指向它，因此堆內存有可能就是放置了兩個引用，指向兩個對象。分析到這裏，事情就比較明朗了，堆內存中可能就放置了兩個內存地址，一個指向EmptyObject.class（在實驗代碼中用EmptyObject來代替Object），一個指向什麼呢？不清楚！

 

在Inside the Java 2 Virtual Machine 2nd by Bill Venners的5.3.5中有這麼一段描述：

 

The Java virtual machine specification is silent on how objects should be represented on the heap. Object representation--an integral aspect of the overall design of the heap and garbage collector--is a decision of implementation designers. 

 

好了，事情最終清楚了，JVM規範並無規定Java對象在堆中是如何表示的，對象的表示是堆和垃圾收集器的總體設計的一個組成部分，這是由JVM實現的設計師來決定的。 所以，若是咱們真的想搞清楚對象是如何表示的，那麼須要查詢HotSpot VM或是其餘JVM實現的相關資料。

 

在淘寶工程師莫樞（撒迦）的《JVM分享》PPT的第112頁介紹了「HotSpot中的Java對象佈局」，這真是如今關心的內容，經過PPT的介紹說明前面的猜想是對的，以下圖所示：

 

 

 

 

 

 

 

咱們研究new一個Object對象佔多少內存可能沒什麼實際意義，由於咱們在編程的時候就能夠肯定對象樹，基本能夠肯定對象大小，除了變長字段，固然，變長字段咱們通常也會有長度限制。因此咱們真正關心的是全部數據最終的大小，也就是數據庫的大小。

 

面向對象的分析、設計和編程都把「封裝」奉爲圭臬，「分層」更是架構設計中相當重要的設計準則。由於只有這樣，才能實現基本的解耦、讓協做分工成爲可能，知足工業要求的最大化生產力的最終目標。

 

那麼這種沒有什麼實際意義的問題爲何要研究呢？我以爲只能用三個字來形容：好奇心。好奇心是驅使咱們研究技術的強大推力，當咱們工做了不少年，尤爲是在不重視技術的公司，咱們對技術還有激情嗎？保持一顆敏感好奇的心，也許技術之路能夠走的更長更遠。

 

這篇文章的重點是展現一種分析問題的思路，要大膽猜想，當心求證，追本溯源，引經據典。求證方式：查找標準規範、查找經典權威書籍、本身作實驗、查找源代碼等。

 

參考資料：

一、Java™ Virtual Machine Technology

二、The Java Virtual Machine Specification Java SE 7 Edition

三、The Java Language Specification Java SE 7 Edition

四、Inside the Java 2 Virtual Machine 2nd by Bill Venners

五、JVM分享

六、http://www.javamex.com/classmexer/