Java对象结构及大小计算

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jvm系列

本文主要简述Java对象的内存布局以及其大小的计算。

Java对象内存布局

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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)。

对象头

HotSpot虚拟机的对象头包括两部分信息:

  • 第一部分markword,用于存储对象自身的运行时数据,如哈希码(HashCode)、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等,这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机(未开启压缩指针)中分别为32bit和64bit,官方称它为“MarkWord”。

  • 对象头的另外一部分是klass,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.

实例数据

实例数据部分是对象真正存储的有效信息,也是在程序代码中所定义的各种类型的字段内容。无论是从父类继承下来的,还是在子类中定义的,都需要记录起来。

对齐填充

第三部分对齐填充并不是必然存在的,也没有特别的含义,它仅仅起着占位符的作用。由于HotSpot VM的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍,换句话说,就是对象的大小必须是8字节的整数倍。而对象头部分正好是8字节的倍数(1倍或者2倍),因此,当对象实例数据部分没有对齐时,就需要通过对齐填充来补全。

对象大小计算

要点

  • 在32位系统下,存放Class指针的空间大小是4字节,MarkWord是4字节,对象头为8字节。

  • 在64位系统下,存放Class指针的空间大小是8字节,MarkWord是8字节,对象头为16字节。

  • 64位开启指针压缩的情况下,存放Class指针的空间大小是4字节,MarkWord是8字节,对象头为12字节。

  • 数组长度4字节+数组对象头8字节(对象引用4字节(未开启指针压缩的64位为8字节)+数组markword为4字节(64位未开启指针压缩的为8字节))+对齐4=16字节。

  • 静态属性不算在对象大小内。

实例

import java.util.HashMap;
/**
 * 64位开启指针压缩的话,markword变成8字节,压缩了class指针为4字节,故对象头12字节
 * 64位没有开启指针压缩的话,markword8字节,class指针8字节,对象头16字节
 * 32位markword为4字节,class指针为4字节,对象头8字节
 *
 * 另外,静态属性所占用的空间通常不算在对象本身,因为它的引用是在方法区。
 *
 * @author xixicat
 * @created 2014-10-03
 */
public class ObjectSize {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new A(),SizeEnum.B));
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new B(),SizeEnum.B));
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new C(),SizeEnum.B));
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new D(),SizeEnum.B));
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new E(),SizeEnum.B));
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new Q(),SizeEnum.B));
        /**
         * 64位压缩指针下,对象头12字节,数组长度描述4字节,数据4*100 =16+400 = 416
         */
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new int[100],SizeEnum.B));
        /**
         * 属性4位对齐
         * 64位压缩指针下,对象头12字节,数组长度描述4字节,数据1*100,对齐后104 = 16+104 = 120
         */
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new byte[100],SizeEnum.B));
        /**
         * 二维数组
         * 64位指针压缩下
         * 第1维数组,对象头12字节,数组长度描述4字节,2个数组引用共8字节,共24字节
         * 第2维数组,对象头12字节,数组长度描述4字节,100个数组引用共400字节,对齐后共416字节
         *         第1维的2个引用所指对象大小 = 2*416 = 832 字节
         *         共24+832 = 856字节
         */
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new int[2][100],SizeEnum.B));
        /**
         * 二维数组
         * 64位指针压缩下
         * 第1维数组,对象头12字节,数组长度描述4字节,100个数组引用共400字节,共416字节
         * 第2维数组,对象头12字节,数组长度描述4字节,2个数组引用共8字节,共24字节
         *         第1维的100个引用所指对象大小 = 100*24 = 2400 字节
         *         共416+2400 = 2816字节
         */
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new int[100][2],SizeEnum.B));
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new Object(),SizeEnum.B));
        /**
         * 不算static属性
         * private final char value[];
         * private int hash; // Default to 0
         * private transient int hash32 = 0;
         *
         * 32位下,String对象头8字节,2个int类型8字节,char数组引用占4字节,共占24字节
         *        另外,还要算上value[]数组的占用,数组对象头部8字节,数组长度4字节,对齐后共占16字节
         *    =》String对象对象大小24+16 = 40字节
         * 64位开启指针压缩下(压缩指针),String对象头12字节,2个int类型8字节,char数组引用占4字节,共占24字节
         *        另外,还要算上value[]数组的占用,数组对象头部12字节,数组长度4字节,对齐后共占16字节
         *    =》String对象大小24+16=40字节
         */
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new String(),SizeEnum.B));
        /**
         *  transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
         *  transient int size;
         *  int threshold;
         *  final float loadFactor;
         *  transient int modCount;
         *
         * 64位开启指针压缩下,对象头部12字节,数组引用4字节,3个int12字节,float4字节,共32字节
         *                 另外,算上Entry<K,V>[] = 对象头12 +属性16字节+数组长度4字节 = 32字节
         *
         *                 final K key;
         *                 V value;
         *                 Entry<K,V> next;
         *                 int hash;
         *
         *                 对象头12字节,3个引用共12字节,1个int4字节  =》 一个entry至少占用28字节
         *
         *             =》32+32=64字节
         */
        System.out.println(SizeOfTool.getObjectSize(new HashMap(),SizeEnum.B));
    }
}
//32位下对象头8字节,byte占1字节,对其填充后,总占16字节
//64位开启指针压缩下对象头12字节,byte1字节,对齐后占16字节
class A{
    byte b1;
}
//32位下对象头8字节,8个byte8字节,总16字节
//64位开启指针压缩下对象头12字节,8个byte8字节,对齐后占24字节
class B{
    byte b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8;
}
//32位下对象头8字节,9个byte9字节,对其填充后,总24字节
//64位开启指针压缩下对象头12字节,9个byte9字节,对齐后占24字节
class C{
    byte b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8,b9;
}
//32位下对象头8字节,int占4字节,引用占4字节,共16字节
//64位开启指针压缩下对象头12字节,int占4字节,引用占4字节,对齐后占24字节
class D{
    int i;
    String str;
}
//32位下对象头8字节,int4字节,byte占1字节,引用占4字节,对其后,共24字节
//64位开启指针压缩下对象头12字节,int占4字节,引用占4字节,byte占1字节,对齐后占24字节
class E{
    int i;
    byte b;
    String str;
}
/**
 * 对齐有两种
 * 1、整个对象8字节对齐
 * 2、属性4字节对齐   ****
 *
 * 对象集成属性的排布
 * markword     4          8
 * class指针     4          4
 * 父类的父类属性  1         1
 * 属性对齐       3         3
 * 父类的属性     1          1
 * 属性对齐       3          3
 * 当前类的属性    1         1
 * 属性对齐填充    3          3
 * 整个对象对齐   8+12 =》 24    12+12=》24
 */
class O{
    byte b;
}
class P extends O{
    byte b;
}
class Q extends P{
    byte b;
}

参考


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belivem · 2017年05月11日

你好,请确认对象头部分的 markword部分在64bit情况下是否真正与指针压缩有关,我感觉指针压缩与指针有关,应该是class指针。

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请问 SizeOfTool 是哪个jar包提供的

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基于

<groupId>com.carrotsearch</groupId>
<artifactId>java-sizeof</artifactId>  

这个封装的

codecraft 作者 · 3月22日
0

顺便再求教一下,对象填充,用什么填?

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