浅析java对象内存大小

冷不防 2022-11-25 13:23 161阅读 0赞

# 1. 前言 #

java程序运行过程中会生成无数的对象，那对象与类关系是怎么样的？可能有部分同学不是很清楚,本文章会介绍统计对象大小的工具，以及借助HSDB分析对象大小

# 2. 本文收获 #

阅读本文后能得到如下收获

*  类方法数量与类的对象大小无关
 *  类的静态字段与类的对象大小无关
 *  父类的成员字段会影响子类的大小

# 3. 简单对象大小分析 #

## 3.1 简单类代码 ##

import org.apache.lucene.util.RamUsageEstimator;
    public class SimpleObject { 
        private int intVal;
        private double doubleVal;
        private Object obj;
        public void method1(){ 
        }
        public void method2(){ 
        }
        public int getIntVal() { 
            return intVal;
        }
        public void setIntVal(int intVal) { 
            this.intVal = intVal;
        }
        public static void main(String[] args) { 
            long size = RamUsageEstimator.shallowSizeOf(new SimpleObject());
            System.out.println("打印对象占堆的大小:"+size);
        }
    }

maven依赖

<dependency>
              <groupId>org.apache.lucene</groupId>
              <artifactId>lucene-core</artifactId>
              <version>4.0.0</version>
            </dependency>

## 3.2 结果输出 ##

64位CPU 且 进程内存小于4G时,默认打印结果如下:

打印对象占堆的大小:32

64位CPU 且 进程内存大于等于4G 或设置 -XX:-UseCompressedOops 参数时,结果如下:

打印对象占堆的大小:40

## 3.3 结果分析 ##

java内存对象由以下三部分组成: 对象头,实例数据,对齐填充

### 3.3.1 对象头 ###

对象头包括两部分,  
第一部分是:存储对象运行数据，如hashCode,GC分代年龄,销信息…,称为"MarkWord"  
第二部分是: 类型指针(klass),即对象指向它的类元数据指针.  
其中 64位系统下,  
如果使用指针压缩的情况下: MarkWord占8字节 ，类型指针(klass)占4个字节 ;  
如果无使用指针压缩的情况下: MarkWord占8字节 ，类型指针(klass)占8个字节 ;

### 3.3.2 实例数据 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>类型</th> 
   <th>占用空间(byte)</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>boolean</td> 
   <td>1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>byte</td> 
   <td>1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>char</td> 
   <td>2</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>short</td> 
   <td>2</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>int</td> 
   <td>4</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>float</td> 
   <td>4</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>long</td> 
   <td>8</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>double</td> 
   <td>8</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

引用类型在开启压缩策略下占用4字节空间 ，否则占8个字节  
以关闭指针压缩配置为例子分析Simple类占的内存空间：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>对象元素</th> 
   <th>大小(byte)</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>MarkWord</td> 
   <td>8</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>类型指针(klass)</td> 
   <td>8</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>intVal:int</td> 
   <td>4</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>doubleVal:double</td> 
   <td>8</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>obj:Object</td> 
   <td>8</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

共计：36字节

### 3.3.3 对齐填充 ###

按 对象头 和 实例数据 所占的空间大小累计是: 36个字节，而我们上面类打印出来的结果是: 40个字节.  
主要原因是java对象一定要以8字节对齐,而36个字节不是8的倍数，所以要补位补到40个字节.

## 3.4 HSDB查看对象 ##

![在这里插入图片描述][20200810000030844.png]  
通过HSDB可以查看SimpleObject,从上图可看出:  
\_mark为MarkWord对象  
\_metadata为类型指针(klass)  
其他几项对应为类的实例数据

# 4. 含静态字段对象大小分析 #

## 4.1 含静态字段类代码 ##

import org.apache.lucene.util.RamUsageEstimator;
    public class SimpleObjectWithStaticField {
        public final static String STATIC_FIELD = "static";
        private int intVal;
        private double doubleVal;
        private Object obj;
        public void method1(){
        }
        public void method2(){
        }
        public int getIntVal() {
            return intVal;
        }
        public void setIntVal(int intVal) {
            this.intVal = intVal;
        }
        public static void main(String[] args) {
            long size = RamUsageEstimator.shallowSizeOf(new SimpleObjectWithStaticField());
            System.out.println("打印对象占堆的大小:"+size);
        }
    }

## 4.2 结果输出 ##

在64位,关闭指针压缩情况下，打印如下：

打印对象占堆的大小:40

## 4.3 结果分析 ##

类含有静态字段与不含静态字段，不影响其内存大小

## 4.4 HSDB查看对象 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3ZpcHNob3BfZmluX2Rldg_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
从HSDB中可以看出SimpleObjectWithStaticField所增加的STATIC\_FIELD只在 SimpleObjectWithStaticField类型实例\_metadata 的\_java\_mirror上新增一个STATIC\_FIELD实例，对创建的SimpleObjectWithStaticField对象所占的内存大小是不影响的。

# 5. 有继承关系的对象大小分析 #

## 5.1 继承关系类代码 ##

import org.apache.lucene.util.RamUsageEstimator;
    public class SimpleObjectChildren extends SimpleObject{
    	private long longVal;
    
    	public static void main(String[] args) {
    		long size = RamUsageEstimator.shallowSizeOf(new SimpleObjectChildren());
    		System.out.println("打印对象占堆的大小:"+size);
    	}
    }

## 5.2 结果输出 ##

在64位,关闭指针压缩情况下，打印如下：  
···  
打印对象占堆的大小:48  
···

## 5.3 结果分析 ##

原本 SimpleObject是占36个字节空间,而SimpleObjectChildren类的成员字段是long类型，本身是占8个字节,所以加起来44个字节，经字节补齐后便为48个字节.

## 5.4 HSDB查看对象 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3ZpcHNob3BfZmluX2Rldg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
从SimpleObjectChildren对象图可以看出其父类的private字段也占用其空间

[20200810000030844.png]: /images/20221124/a9b80c41add04362a443a4afd0ff9bab.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3ZpcHNob3BfZmluX2Rldg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221124/93e6d1ca1af842caa30de95ead12f2cd.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3ZpcHNob3BfZmluX2Rldg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221124/872e33ce182b421fb58176af5aaa3fda.png