探究Java对象的大小

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对象的内存布局

在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

本文不讨论对象头中里面有什么，在32位系统中，对象头占8字节；在64位系统中（未开启指针压缩），对象头占16字节。

第二部分实例数据就是对象真正存储的有效数据，也就是咱们在类中定义的变量。之前在这篇 为什么short、byte会被提升为int，及基本类型的真实大小 文章中讨论过，short、byte、boolean 等类型在栈中实际也都是占用4字节，但是在堆中不必哦，例如 byte 数组，每个元素就占一字节，在其它对象中，byte也只占一字节。

第三部分对齐填充并不一定是必需存在的，仅仅是占位符的作用。由于虚拟机都要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，所以对象的大小也必须是8字节的整数倍。当对象实例数据部分没有对齐时，就需要对齐填充来补全。（64位开启指针压缩后，对象头只有12字节，也可能会对齐填充，哪不齐就填哪，不是一定在末尾）

JOL工具

本文使用 JOL 工具测量对象的大小，JOL全称为Java Object Layout，是分析JVM中对象布局的工具，添加依赖：

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implementation("org.openjdk.jol:jol-core:0.14")

使用方式，可以传 类 或者 实例对象。

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System.out.println(ClassLayout.parseInstance(yourObject).toPrintable());
// or
System.out.println(ClassLayout.parseClass(Test.class).toPrintable());

影响对象大小的启动参数

这节会讨论一些会影响对象大小的启动参数，所有启动参数的解释都可以在源码中找到： http://hg.openjdk.java.net/jdk8/jdk8/hotspot/file/tip/src/share/vm/runtime/globals.hpp?utm_source=ld246.com

CompactFields

-XX:+CompactFields ：在前一个字段之间的空白处分配非静态字段，默认开启。

开启该参数后，比较窄的变量可能会打破原有顺序，插入到更前的空隙位置中。

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// 测试类
class A {
    private boolean a;
    private char b;
    private long e;
}

开启CompactFields

关闭CompactFields

UseCompressedOops

由于在32位系统中，最大获取的空间地址为 4GB，对于有些应用而言不够，因此需要使用64位系统。

之前说了，在64位系统中，对象头所占空间更大，有16字节，不仅如此，原本占4字节的对象指针在64位系统中（未开启指针压缩）也膨胀了一倍，变为8字节，因此在64位系统下，会着实浪费不少内存空间。

此时，我们就可以开启指针压缩了。
-XX:+UseCompressedOops：开启指针压缩，只对 64 位系统有效，默认开启

以下是测试类A

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class A {
    private short a;
    private char b;
    private long e;
    private Object f;
    
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ClassLayout.parseInstance(new A()).toPrintable());
    }
}

类A 不开启指针压缩

类A 开启指针压缩

再看看数组对象的压缩情况：

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public static void main(String[] args) {
    System.out.println(ClassLayout.parseInstance(new Object[10]).toPrintable());
}

数组对象不开启指针压缩

数组对象开启指针压缩
发现开启压缩后，对象头的大小由20字节（比普通对象大是因为要多存储数组大小）变为16字节，且少了一个4字节的对齐填充。

64位系统下开启指正压缩后，有以下变化：

  • 对象头由 16 字节变为 12 字节。
  • 对象引用由 8 字节变为 4 字节。
  • 数组对象的对象头由20字节变为16字节。（由于还少了一次对齐填充，能压缩8字节对象头）