面试：一个Java对象到底有多大？

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2022-04-27 21:06 324阅读 0赞

> 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。
> 
> 这也是一个很基础的 java 面试考点

## 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。

![image][]

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。

## 小技巧 ##

在上面的三个原则基础上，提供两个小技巧。

*  时间用long/int表示，不用Date或者String。
 *  短字符串如果能穷举或者转换成ascii表示，可以用long或者int表示。

注意：小技巧跟具体的场景数据有关系，可以根据实际情况进行激进优化节省内存。

## 总结 ##

**性能和可读性向来就有些矛盾**，在这里也是，为了节约内存，不得不进行取舍，代码丑陋了一些，可读性差了一些，还好能省下一些内存。上面的原则在 **确实需要节约内存的时候** ，不妨可以试试！

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