计算 java对象 内存占用大小

前言

作为小白，关于Java对象的大小还停留在 8种基本类型和其包装类占用几个字节的
阶段。最近，突然发现Java对象的内存大小似乎不这么简单，就想暂且写点东西，记录一下新知识。

Java对象内存结构

总体上，提到java对象内存大小，主要分为 数组类型和非数组类型 两大类来探究。
就如同下图一样，所有的java对象一般包括 对象头（Header），实例数据(Instance data)，对齐填充（padding）三部分，其中padding根据需要而存在。

不同的操作系统，其对象头的各部分大小如下：
32位操作系统

区域	大小（B）
klass	4
mark	4
数组长度	4

64位操作系统（指针无压缩）

区域	大小（B）
klass	8
mark	8
数组长度	4

64位操作系统（指针有压缩）

区域	大小（B）
klass	4
mark	8
数组长度	4

Java对象大小的计算公式

根据上一小节，我们可知：
Java对象大小=对象头(klass+mark+ 数组长度)+实例数据+对齐填充区

再结合一个原则，即对象属性按照 “long/double(8B) –> int/float(4B) –> short/char(2B) –> byte/boolean(1B) –> reference” 排序，我们可得出万能公式
Java对象大小=klass+mark+array_length+实例数据（字段排序且加补齐填充）

64位操作系统实例：

public class UserVo {
    private String name;//4
    private int id;//4
    private double money;//8
    private byte health;//1
    private boolean isGirl;//1
    private short age;//2
}
@Test
public void testaa() {
    UserVo userVo = new UserVo();

    long size = RamUsageEstimator.sizeOf(userVo);
    //32 = 8 +4+4(padding) +8 +4+2+1+1
    //name为null，故没有值
    System.out.println(size);
}

计算Java对象大小的工具

以下实例均以UserVo作为对比

public class UserVo {
    private String name;
    private int id;
    private double money;
    private byte health;
    private boolean isGirl;
    private short age;
}

1.sun.misc.unsafe
该法主要是反射获取unsafe实例，进而计算各字段的offset，找到最大的offset加上这个字段的占用大小，最后可能需要再加上padding，就得到了该对象的size。

    private static Unsafe UNSAFE;

    static {
        try {
            Field field = Unsafe.class.getField("theUnsafe");
            field.setAccessible(true);
            UNSAFE = (Unsafe) field.get(null);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Test
    public void test() {
        UserVo userVo = new UserVo();

        long start = System.currentTimeMillis();
        Field[] fields = UserVo.class.getDeclaredFields();
        for (Field field : fields) {
            System.out.println(field.getName() + "   offSet:" + UNSAFE.objectFieldOffset(field));
        }
        long end = System.currentTimeMillis() - start;
        System.out.println("耗时： " + end + " ms");
    }

name   offSet:28
id   offSet:12
money   offSet:16
health   offSet:26
isGirl   offSet:27
age   offSet:24
耗时： 1 ms

结果如上，找到具有最大offset的字段(name)，计算为 28+4(padding)正好等于32.
2.ObjectSizeCalculator
该法需要jvm是HotSpot VM，效率很高

    @Test
    public void test() {
        UserVo userVo = new UserVo();

        long start = System.currentTimeMillis();
        long size = ObjectSizeCalculator.getObjectSize(userVo);
        long end = System.currentTimeMillis() - start;
        //耗时： 14 ms
        System.out.println("耗时： " + end + " ms");
        //32
        System.out.println(size);
    }

3.com.carrotsearch.sizeof.RamUsageEstimator
改法主要是需要初始化静态块，即 不同操作系统中，各种对象头，数组长度等所占内存大小，耗时较久，待第一次初始化后，计算时长就会短很多。

 compile group: 'com.carrotsearch', name: 'java-sizeof', version: '0.0.3'

    @Test
    public void test() {
        UserVo userVo = new UserVo();

        long start = System.currentTimeMillis();
        long size = RamUsageEstimator.sizeOf(userVo);
        long end = System.currentTimeMillis() - start;
        //耗时： 59 ms
        System.out.println("耗时： " + end + " ms");
        //32
        System.out.println(size);
    }