一個 Java 對象到底有多大？
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作者 |?李小武
編寫Java代碼的時候，大多數(shù)情況下，我們很少關(guān)注一個Java對象究竟有多大(占據(jù)多少內(nèi)存)，更多的是關(guān)注業(yè)務(wù)與邏輯。但是殊不知，在我們不經(jīng)意間，大量的內(nèi)存被無形地浪費了。
一個Java對象到底有多大？
想要精確計算一個Java對象占用的內(nèi)存，首先要了解Java對象的結(jié)構(gòu)表示。
Java對象結(jié)構(gòu)
一個Java對象在Heap的表示，可以分為三部分：
Object Header Class Pointer Fields
每個普通Java對象在堆(heap)中都有一個頭信息(object header)，頭信息是必不可少的，記錄著對象的狀態(tài)。
32位與64位占用空間不同，在32位中：
hash(25)+age(4)+lock(3)=32bit
64位中：
unused(25+1)+hash(31)+age(4)+lock(3)=64bit
我們知道，在Java中，一切皆對象；每個類都有一個父類，Class Pointer就是當前對象父類的一個指針，在32位系統(tǒng)中，這個指針為4byte；在64位系統(tǒng)中，如果開啟指針壓縮(-XX:+UseCompressedOops)或者JVM堆的最大值小于32G，這個指針也是4byte，否則是8byte。
關(guān)于字段(Fields)，這里指的是類的實例字段；也就是說不包括靜態(tài)字段，因為這個字段是共享內(nèi)存的，只會存在一份。
下面以32位系統(tǒng)為例子，計算一下java.lang.Integer到底占用多大內(nèi)存：
Object Header 和 Pointer 都是固定的，4+4=8byte；再看看字段，只有這一個，表示數(shù)值：
/**
?*?The?value?of?the?Integer.
?*
?*?@serial
?*/
private?final?int?value;
一個int在java中占據(jù)4byte，所以Integer的大小為4+4+4=12byte。
這個結(jié)果對嗎？不對！還有一點沒有說：在java，對象占用的heap大小是8位對齊的，上面的12byte沒有對齊，所以需要補位4byte。結(jié)果是16byte！
另外，在Java中還有一種特殊的對象，數(shù)組！沒錯，這個對象有點特殊，它比其他對象多了一個屬性：長度(length)。所以我們計算數(shù)組長度的時候，需要額外加上一個長度的字段，即一個int的大小。
例如：int[] arr = new int[10];
arr的占用heap大小為：
4(object?header)+4(pointer)+4(length)+4*10(10個int大小)=52byte?由于需要8位對齊，所以最終大小為`56byte`。
節(jié)約內(nèi)存原則
在了解了對象的內(nèi)存使用情況后，我們可以簡單算一筆帳。一個java.lang.Integer占用16byte，而一個int占用4byte，4:1的比例！也就是說整數(shù)的類類型是基本類型內(nèi)存的4倍！由此我們得出第一個節(jié)約內(nèi)存的原則：
(1)盡量使用基本類型，而不是包裝類型。
數(shù)據(jù)庫建表的時候字段類型需要仔細推敲，同樣JavaBean中的屬性字段類型也需要仔細斟酌。不要吝嗇使用short，byte，boolean，如果短類型能放下數(shù)據(jù)，盡量不要使用更長的類型。一個long比一個int才多4byte，但是你要想，如果內(nèi)存中有100W個long，那就白白浪費了約4MB空間，不要小看這一點點的空間浪費，因為隨便一個跑著在線應(yīng)用的JVM中，對象都能達到上千萬！內(nèi)存是節(jié)省出來的。所以：
(2)斟酌字段類型，在滿足容量前提下，盡量用小字段。
你知道一個ArrayList集合，如果里面放了10個數(shù)字，占用多少內(nèi)存嗎？讓我們算算：
ArrayList中有兩個字段：
/**
?*?The?array?buffer?into?which?the?elements?of?the?ArrayList?are?stored.
?*?The?capacity?of?the?ArrayList?is?the?length?of?this?array?buffer.
?*/
private?transient?Object[]?elementData;
/**
?*?The?size?of?the?ArrayList?(the?number?of?elements?it?contains).
?*
?*?@serial
?*/
private?int?size;
Object Header占4byte，Pointer占4byte，一個int字段(size)占4byte，elementData數(shù)組本身占12(4+4+4)，數(shù)組中10個Integer對象占10×16。所以整個集合空間大小為4+4+4+12+160=184byte。
如果我們用int[]代替集合呢，12+4×10=52byte，對其后56byte。
集合跟數(shù)組的比例是184:56，超過3:1了！
所以我們的第三個建議是：
(3)如果可能，盡量用數(shù)組，少用集合。
數(shù)組中是可以使用基本類型的，但是集合中只能放包裝類型！
如果實在需要使用集合，推薦一個比較節(jié)約內(nèi)存的集合工具，fastutil。這里面包含了JKD集合中絕大部分的實現(xiàn)，而且比較省內(nèi)存。
(4)小技巧
在上面的三個原則基礎(chǔ)上，提供兩個小技巧。
時間用long/int表示，不用Date或者String。 短字符串如果能窮舉或者轉(zhuǎn)換成ascii表示，可以用long或者int表示。
小技巧跟具體的場景是數(shù)據(jù)有關(guān)系，可以根據(jù)實際情況進行激進優(yōu)化節(jié)省內(nèi)存。
總結(jié)
性能和可讀性向來就有些矛盾，在這里也是，為了節(jié)約內(nèi)存，不得不進行取舍，代碼丑陋了一些，可讀性差了一些，還好能省下一些內(nèi)存。上面的原則在確實需要節(jié)約內(nèi)存的時候，不妨可以試試！
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