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Java对象占用内存大小--Java对象的内存结构分析

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 WordKlass 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:

Java对象内存结构

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:

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

输出结果:

Java对象内存结构-对象头

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:

Code
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-XX:-UseCompressedOops

再次执行测试代码,输出结果:

Java对象内存结构-对象头2

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。

Java对象内存结构-对象头3

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:

Java对象内存结构-对象头4

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

Java对象内存结构-JOL

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。

Java对象内存结构-JOL2

引用类型数组的内存结构

执行以下代码

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

输出结果

Java对象内存结构-对象头5

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:

Java对象内存结构-对象头6

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

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

输出结果

Java对象内存结构-对象头7

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:

Java对象内存结构-对象头8

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

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

执行结果

Java对象内存结构-对象头9

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

java
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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

Java对象内存结构-对象头10

文章作者: milovetingting
文章链接: http://www.milovetingting.cn/2020/05/20/Java/Java%E5%AF%B9%E8%B1%A1%E5%8D%A0%E7%94%A8%E5%86%85%E5%AD%98%E5%A4%A7%E5%B0%8F--Java%E5%AF%B9%E8%B1%A1%E7%9A%84%E5%86%85%E5%AD%98%E7%BB%93%E6%9E%84%E5%88%86%E6%9E%90/
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