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Java对象占用内存大小–Java对象的内存结构分析

前言

本文主要介绍Java对象的内存结构。

Java对象的内存结构

Java对象的内存结构包括：

• 对象头

• 实例数据

• 对齐填充

普通对象和数组对象，在内存结构上有一些不同，主要体现在对象头中。普通对象的对象头由Mark Word和Klass Pointer组成，而数组对象，对象头还包括一个数组长度。

具体结构如下图：

对象头

普通对象：

• Mark Word:包含HashCode、分代年龄、锁标志等。

• Klass Pointer:指向当前对象的Class对象的内存地址。

数组对象：

• Mark Word:包含HashCode、分代年龄、锁标志等。

• Klass Pointer:指向当前对象的Class对象的内存地址。

• Length:数组长度

实例数据

存储对象的所有成员变量,static成员变量不包括在内。

对齐填充

Java对象的内存空间是8字节对齐的，因此总大小不是8的倍数时，会进行补齐。

Java对象的内存占用大小分析

工具:JOL

为便于分析对象的内存结构，可以使用JOL(Java Object Layout)工具来查看，地址：https://openjdk.java.net/projects/code-tools/jol/

插件:JOL Java Object Layout

也可以使用IDEA插件，进行可视化分析

https://plugins.jetbrains.com/plugin/10953-jol-java-object-layout

具体分析

64位VM，开启压缩

首先，看下Object的内存结构。

引入JOL的jar包，通过下面代码就可以看到内存结构：

Object object = new Object();
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());

输出结果:

可以看到，对象头中的Mark Word占8个字节，Klass Pointer占4个字节，然后补齐了4个字节，总大小为16个字节。

以上结果是VM的默认配置时的输出。由于测试时的机器为64位HotSpot VM,JDK为1.8，因此是默认开启了指针压缩。

64位VM，关闭压缩

下面通过修改VM参数，来关闭指针压缩：

-XX:-UseCompressedOops

再次执行测试代码，输出结果：

和默认开启指针压缩不同的是，Klass Pointer占用8个字节，由于Mark Word+Klass Pointer=16,因此不需要再补齐。

由于本机是64位的VM，因此在不压缩的情况下，Klass Pointer是占用8个字节。而Mark Word不管是否压缩，都占用8个字节。

32位VM

32位VM，不能开启压缩。

32位的VM对象头对应的内存占用大小如下图：

可以借助JOL Java Object Layout的插件进行查看。

在对象类型上右键，选择Show Object Layout

在弹出的界面中选择32位VM,可以看到Object是占用8个字节，即4个字节的Mark Word+4个字节的Klass Pointer。

引用类型数组的内存结构

执行以下代码

Object[] objects = {new Object(), new Object()};
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(objects).toPrintable());

输出结果

上图是64位VM，开启压缩的内存结构情况。这里只关注数组长度，可以看到长度占4个字节。实际数据占8个字节，即2*4个字节。

关闭压缩后的结果：

可以看到长度占4个字节。实际数据占16个字节，即2*8个字节。

基本类型数组的内存结构

执行以下代码

int[] nums = {1,2};
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(nums).toPrintable());

输出结果

上图是64位VM，开启压缩的内存结构情况。这里只关注数组长度，可以看到长度占4个字节。实际数据占8个字节，即2*4个字节。

关闭压缩后的结果：

可以看到长度占4个字节,由于:(8个字节的Mark Word+8个字节的Klass Pointer+4个字节的Length+8个字节的数据长度)不是8的倍数，因此进行了4个字节的补齐。实际数据占8个字节，即2*4个字节。

小结

• 32位的VM

  Mark Word占用4个字节，Klass Pointer占用4个字节，数组长度占用4个字节。实际数据：引用类型占用4个字节。

• 64位的VM

  • 开启压缩

    Mark Word占用8个字节，Klass Pointer占用4个字节，数组长度占用4个字节。实际数据：引用类型占用4个字节。

  • 关闭压缩

    Mark Word占用8个字节，Klass Pointer占用8个字节，数组长度占用4个字节。实际数据：引用类型占用8个字节。

对象头中锁标识

执行以下代码，分析加锁前后对象头的数据变化

Object object = new Object();
System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());
synchronized (object) {
    System.out.println(ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable());
}

执行结果

可以看到，在执行synchronized代码里，Object的对象头数据发生了变化，这是因为锁标识是存放在对象头中的，在执行synchronized代码时，会对锁进行标识。

JOL常用方法

JOL常用的三个方法

• ClassLayout.parseInstance(object).toPrintable():查看对象内部信息

• GraphLayout.parseInstance(object).toPrintable():查看对象外部信息，包括引用的对象

• GraphLayout.parseInstance(object).totalSize():查看对象总大小

List<Integer> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 15; i++) {
            list.add(i);
        }
        //查看对象内部信息
        String innerInfo = ClassLayout.parseInstance(list).toPrintable();
        System.out.println("对象内部信息");
        System.out.println(innerInfo);
        //查看对象外部信息，包括引用的对象
        String outInfo = GraphLayout.parseInstance(list).toPrintable();
        System.out.println("对象外部信息");
        System.out.println(outInfo);
        //查看对象总大小
        long totalSize = GraphLayout.parseInstance(list).totalSize();
        System.out.println("对象总大小");
        System.out.println(totalSize);

执行结果