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什么是Java中的内存布局:空对象与有属性对象的内存大小对比

P粉602998670

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发布时间:2026-02-25 01:49:13

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来源于php中文网

原创

new object()在64位hotspot jvm(开启指针压缩)下实际占16字节:12字节对象头(mark word+class pointer)+4字节对齐填充;关闭指针压缩则为24字节。

什么是java中的内存布局:空对象与有属性对象的内存大小对比

Java空对象占多少字节?new Object() 真的只占 8 字节吗?

不是。在主流 HotSpot JVM(64 位、开启指针压缩)下,new Object() 实际占用 16 字节:12 字节对象头(Mark Word + Class Pointer)+ 4 字节对齐填充。对象头本身不固定——关闭指针压缩后 Class Pointer 从 4 字节涨到 8 字节,对象头变成 16 字节,总大小就变成 24 字节。

常见错误是直接查文档或网上“Object 占 8 字节”的过时说法,没考虑 JVM 版本、是否启用 -XX:+UseCompressedOops、以及内存对齐强制补齐规则。

  • 对象大小必须是 8 字节的整数倍,不足则填充(padding)
  • JDK 8 及以后默认开启指针压缩;JDK 15+ 开始逐步废弃,但 64 位小堆仍默认开
  • java -XX:+PrintCommandLineFlags 可确认是否启用压缩
  • 精确测量要用 Instrumentation.getObjectSize(),不能靠手动加字段估算

一个 int 字段会让对象变大多少?Integer 呢?

加一个 int 字段,在指针压缩开启时,对象从 16 字节 → 24 字节:12 字节头 + 4 字节 int + 4 字节对齐填充(12+4=16,未满 24,但 HotSpot 对齐粒度是 8,所以补到 24)。但如果字段是 Integer(引用类型),只增加 4 字节引用(压缩后),对象仍是 24 字节——实际对象实例另存堆上,不计入当前对象布局。

容易踩的坑是误以为 Integer i = 1 的值内联进对象里。它只是个指向堆中 Integer 实例的指针,而那个实例自己还有 16 字节开销(头 + int + padding)。

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  • boolean/byte 单独存在也占 4 字节(对齐需要),和 int 一样
  • 多个小字段会打包进同一缓存行,比如 byte a; byte b; byte c; 还是占 4 字节(+ padding 后共 24)
  • 字段声明顺序影响布局:JVM 会按大小重排(long/doubleintshort/byteboolean → 引用),但子类字段一定在父类之后

为什么 ArrayList 初始容量为 0 时,new ArrayList() 却不是空对象?

因为 ArrayList 有 3 个字段:Object[] elementData(4 字节)、int size(4 字节)、int modCount(4 字节),加上 12 字节对象头,共 24 字节——和单 int 对象一样大。但关键在于:elementData 默认指向共享的空数组 EMPTY_ELEMENTDATA,这个数组对象本身另占 16 字节(Object[] 是对象,不是栈上值)。

所以“空”是逻辑上的,内存上至少有两个对象:ArrayList 实例 + 一个共享的空数组实例。别被构造函数没传参就当成零开销。

  • new ArrayList(0) 也会分配新数组(非共享),多出一次 16 字节分配
  • 频繁创建空 ArrayList 会触发大量小对象分配,GC 压力比想象中高
  • 如果确定只读且为空,复用 Collections.emptyList()(返回不可变单例,0 额外对象)

怎么验证自己代码里的对象真实大小?别信 IDE 的“估算”

IDE 显示的“size”通常是基于字段粗略加总,没算对象头、没考虑对齐、更不处理继承链和 JVM 内部优化(如扁平化嵌套记录类)。唯一靠谱方式是走 JVM Instrumentation API。

步骤很简单:写一个 agent,调用 Instrumentation.getObjectSize(),但注意它只返回“浅大小”(shallow size),不含引用指向的对象。要总内存占用得递归遍历——这时候建议直接用 JOL(Java Object Layout)工具,一行命令就能出结构图。

  • 用 JOL:mvn compile exec:java -Dexec.mainClass="org.openjdk.jol.vm.VM" # 查 JVM 参数,再运行 GraphLayout.parseInstance(obj).toPrintable()
  • getObjectSize() 在 JDK 9+ 需通过 --add-exports java.base/jdk.internal.vm=ALL-UNNAMED 才能访问
  • 同一对象在不同 GC 算法下布局可能微调(如 ZGC 引入元数据区),但对象头+字段+对齐规则不变

真正难的不是算单个对象,而是理解字段排列如何影响 CPU 缓存行利用率——比如把热点字段和冷字段混在一起,会导致伪共享(false sharing),这种问题光看字节数根本发现不了。

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