关于字节对齐以及内存占用

以你之姓@ 2023-03-13 06:22 27阅读 0赞

参考博文： [http://www.javamex.com/tutorials/memory/object\_memory\_usage.shtml][http_www.javamex.com_tutorials_memory_object_memory_usage.shtml]

本文主要考虑正常情况下一个对象在堆上的内存占用情况：对于下面的特殊情况不作讨论

1、某些情况下，JVM可能不会把对象存储在堆上：比如小的线程私有对象原则上会全部存储在栈或寄存器上，严格意义上说并不存在于java堆上

2、对象的内存占用可能依赖于它当前的状态，比如说它的同步锁是否处于竞争状态、是否正处于垃圾回收阶段（这些额外的“系统”数据不一定存储在java堆上）

在HotSpot虚拟机上，一个java对象的内存占用一般包括如下几部分：

1、一个对象头部信息（包括几字节的基本元信息）

2、原始类型字段的内存占用

3、引用字段的内存占用

4、对齐字节（padding）:为了让每个对象的开始地址是字节的整数倍，减少对象指针占用的比特数，对象数据后面会添加一些“无用”的数据（字节），以实现对齐，即保证最终的字节大小是8的倍数

HotSpot虚拟机的对象头包含两部分信息：1、用于存储对象自身的运行时数据，这部分数据在32位和64位的虚拟机（未开启压缩指针）中分别为32bit和64bit。

5、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。注：如果java对象是一个数组，还必须包含用于记录数组长度的数据，因为java虚拟机可以从普通java对象的元数据信息确定对象的大小，但是从数组的元数据中却无法确定数组的大小。

下图描述了32bit下对象头的存储状态：

![format_png][]

实例数据部分是对象真正存储的有效信息：也即程序代码定义的各种类型的字段内容。

这部分的存储顺序会受到虚拟机的的分配策略参数和字段在java源码中定义的顺序的影响。

java元数据类型占用字节列表：

![format_png 1][]

可能会认为boolean会占用一比特或者占用一个字节的第八位，但是HotSpot虚拟机会为每个Boolean字段分配一个字节的空间。

在HotSpot中，每个对象占用的内存大小是 8 字节的倍数。如果对象所需的内存大小（包括头信息和字段）不是 8 的倍数，则会向上取整到 8 的倍数。

也就是说：

1、一个空对象占用8字节

2、只有一个 boolean 字段的类实例占 16 字节：头信息占 8 字节，boolean 占 1 字节，为了对齐达到 8 的倍数会额外占用 7 个字节

3、包含 8 个 boolean 字段的实例也会占用 16 字节：头信息占用 8 字节，boolean 占用 8 字节；因为已经是 8 的倍数，不需要补充额外的数据来对齐

4、一个包含 2 个 long 字段、3 个 int 字段、1 个 boolean 字段的对象将占用:

*  头信息占 8 字节;
 *  2 个 long 字段占 16 字节（每个 long 字段占用 8 字节）;
 *  3 个 int 字段占 12 字节（每个 int 字段占用 4 字节）;
 *  1 个 boolean 字段占 1 个字节；
 *  为了对齐额外多 3 个字节（上面加起来是 37 字节，为满足对齐 8 的倍数 40）

关于二维数组占用字节数计算：注意数组有一个不同的地方在于，它本身会有一个记录数组长度的int类型，占用4字节，本身又是一个对象，会占用8字节

For example, let's consider a 10x10 int array. Firstly, the "outer" array has its **12-byte object header** followed by space for the 10 elements. Those elements are object references to the 10 arrays making up the rows. That comes to 12+4\*10=52 bytes, which must then be rounded up to the next multiple of 8, giving 56. Then, each of the 10 rows has its own 12-byte object header, 4\*10=40 bytes for the actual row of ints, and again, 4 bytes of padding to bring the total for that row to a multiple of 8. So in total, that gives 11\*56=616 bytes. That's a bit bigger than if you'd just counted on 10\*10\*4=400 bytes for the hundred "raw" ints themselves.

关于java内存占用更为详细的描述可以参考**廖祜秋大神**的博客：[http://www.liaohuqiu.net/cn/posts/caculate-object-size-in-java/][http_www.liaohuqiu.net_cn_posts_caculate-object-size-in-java]

廖神的博文中已经指出对于HotSpot，在32位的JVM中，一个对象引用占用4字节，而在64位的JVM中，一个对象引用占用8字节（在开启指针压缩的话占用4字节），而在Dalvik中则是始终占用4字节。

针对Dalvik，元数据类型的大小分别在作为对象域或变量，以及数组的一个元素时是不同的

![format_png 2][]

在Dalvik中对象对齐边界也是8字节，但是一个对象的内存占用和HotSpot是不同的：

![format_png 3][]

会有一个额外的dlmalloc空间占用，4或8字节

所以一个空对象会占用16字节（12字节的内存占用以及4字节的对齐）

示例演示：

class EmptyClass {
    }

Total size: 8 (Object overhead) + 4 (dlmalloc) = 12 bytes. For 8 bytes alignment, the final total size is 16 bytes.

class Integer {
        int value;  // 4 bytes
    }

The total size is: 8 + 4 + 4 (int) = 16 bytes.

static class HashMapEntry<K, V> {
        final K key;                // 4 bytes
        final int hash;             // 4 bytes
        V value;                    // 4 bytes
        HashMapEntry<K, V> next;    // 4 bytes
    }

The total size: 8 + 4 + 4 \* 4 = 28 bytes. Total aligned is 32 bytes.

详细描述参考廖神博文：[http://www.liaohuqiu.net/posts/android-object-size-dalvik/][http_www.liaohuqiu.net_posts_android-object-size-dalvik]

PS:补充理解

> struct A \{  
>    // int a;  
>     char b;  
>     short c;  
> \};
> 
> struct B \{  
>     char b;  
>    // int a;  
>     short c;  
> \};
> 
> 输出都是4，说明之前的int影响对齐！

![aHR0cDovL2hpLmNzZG4ubmV0L2F0dGFjaG1lbnQvMjAxMTA4LzI5LzBfMTMxNDYwOTAyMHJiUDguZ2lm][]

[http_www.javamex.com_tutorials_memory_object_memory_usage.shtml]: http://www.javamex.com/tutorials/memory/object_memory_usage.shtml
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[http_www.liaohuqiu.net_cn_posts_caculate-object-size-in-java]: http://www.liaohuqiu.net/cn/posts/caculate-object-size-in-java/
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