Java占用内存的研究

Java占用内存的研究 http://tech.it168.com/jd/2008-05-19/200805192121783.shtml
责任编辑：cynthia

作者：ITPUB论坛 2008-05-22

文本Tag： Java开发 Java

　　【IT168 技术文档】

　　论述针对32位系统，对64位系统不适用，后叙经常你写了一个程序，一测试，功能没问题，一看内存占用也不多，就不去考虑其它的东西了。但可能程序使用了一个什么数据结构，会当数据规模变大时，内存占用激增。

　　基本&&关键的问题是，Java里各种东东占多少内存?

　　对于primitive类型，有8个：byte short int long float double char boolean 它们的长度分别是：1 2 4 8 4 8 2 1

　　这个不罗嗦了，举例来说

　　long[] data=new long[1000];

　　占用内存 8*1000 bytes

　　此外，data本身是一个Object，也占用内存若干，后叙，当然它针对 8*1000来说，忽略不计，再说Object的占用，在说这个之前，先说说引用，一惯的说法是Java里没有指针了，只有引用，引用是安全的。

　　这个说法没错，但是从机理上来说，引用就是指针，只是jvm对指针的使用检查和限制很多，这个引用/指针变得很安全。

　　直接来结论：一个引用占4byte ，在32位系统上

　　Object obj=null; //4byte

　　Object[] objs=new Object[1000]; //至少4*1000byte

　　你看我定义了一个 obj，还是null，就占4byte

　　定义了一个 objs,1000个元素，但都是null啊，就都每个占4byte

　　虽然obj==null，但它已经是 一个引用，或者说一个指针了

　　指针也要占地方

　　接下来，直接给另一个结论： Object占8byte，注意，纯Object

　　Object obj=new Object(); //多少????

　　8byte?? 错!! 12byte，忘了还有一个引用，8byte是Object的内容

　　记住 Object obj=new Object(); 占12byte

　　Object[] objs=new Object[1000];

　　for(int i=0;i<1000;i++) {

　　objs[i]=new Object();

　　}

　　至少占用 12*1000 bytes

　　推论： Object占12bytes，似乎和上面的结论矛盾??!!

　　没有!! 不管Object，没有被垃圾回收之前，总得被别人引用吧?总的有指针指它吧? 既然指，那个引用or指针就要占地方啊 4byte，加起来是12byte，反正一个Object至少 12bytes。还是直接给结论，推导的过程我就都包办了，咱不是脏活累活抢着干么!!

　　一个Integer占 16 bytes

　　这时您可能会有疑问，Integer=Object+int，就是：

　　public class Integer {

　　public int value;

　　}

　　Integer应该占 8+4=12 bytes啊

　　你说的有道理，但是jvm对所有的Object有限制!这个限制被我发现了，就是不管什么Object占的空间，要是8的倍数。12不是8的倍数，只能是16了!

　　推论：Byte也占16bytes!

　　问：Byte[] bytes=new Byte[1000];占用空间多少?

　　答： 约为(至少为) (16+4)*1000 bytes

　　论题：数组空间占用怎么算?

　　我这里直接给结论了，推导这个花了更长的时间，对于数组来说，数组这个Object有一个length属性，数组的元素相当于其成员。

　　public class Array {

　　public int length;

　　//... 其它成员

　　}

　　对于数组，我们不是直接可以取length属性么，源于此

　　public byte[] bytes=new byte[1000];

　　System.out.println(bytes.length); // 看，有length属性

　　上面的bytes换算过来是：

　　public class Array {

　　public int length;

　　public byte byte0;

　　public byte byte1;

　　...

　　public byte byte999;

　　}

　　上面的bytes占用的内存是：

　　4+[8+4 + 1*1000] = 4+ [1012]=4+1016=1020

　　4是 bytes这个引用，8是Object基占的，4是length属性占的1000是1000个成员占的，本来是 1012，但要求是8的倍数，变成 1016了，总共是 1020

　　再如：

　　byte[] bytes=new byte[4];

　　的内存占用是:

　　4+[8+4+4*1]=4+[16]=20;

　　byte[] bytes=new byte[3]; 也是 20

　　对于元素是Object的数组，Object也是当作其成员，(注意只有引用这个数组的空间，这个可以推到普通Class上)

　　Byte[] bytes=new Byte[1000];

　　这个 bytes的定义相当于:

　　public class Array {

　　public int length;

　　public Byte byte0;

　　.....

　　public Byte byte999;

　　}

　　占用空间是：

　　4+[8+4+4*1000]+16*1000= 4+ 4016 + 16000 = 你自己算吧

　　推论：千万不要用 Byte[] 有20倍的差距!你可能一下子没明白过来，没关系多琢磨一下，对于普通的class来说，内容占用就是基加成员的占用，Object成员只记引用。

　　public class Abc {

　　public int n;

　　public byte b;

　　public Object obj;

　　}

　　它的内容占用是： [8+4+1+4]=24

　　所以 Abc one=new Abc()的占用是 4+24=28

　　提醒：对于 Abc的成员 obj没有计，如果要计入的话，循环这个过程就可以了。(琢磨一下)

　　举例：

　　public class Abc {

　　public byte b;

　　public Object obj=null;

　　}

　　public class Def {

　　public int n;

　　public byte b;

　　public Abc obj=new Abc();

　　}

　　问：Def one=new Def(); //占多少?

　　答：4+[8+4+1+4]+[8+1+4]=4+24+16=44

　　public class Abc {

　　public byte b;

　　public Object obj=null;

　　}

　　public class Def {

　　public int n;

　　public byte b;

　　public Abc[] objs=new Abc[100];

　　{

　　for(int i=0;i<10;i++) {

　　objs[i]=new Abc();

　　}

　　}

　　}

　　问：Def one=new Def(); //占多少?

　　答：kao，一下我也算不出来，不过我写了程序，可以算出来，你给它一个Object，它就能递归的算出总共占了多少内存，这个程序不复杂，你也可以写出来。我等机会合适了再放出。单独说一下String，String的结构是：

　　public class String {

　　private final char value[];

　　private final int offset;

　　private final int count;

　　private int hash; // Default to 0

　　}

　　所以，不考虑那个char[]的占用，一个String最少占用 [8+4+4+4+4]=24bytes 加上引用，共28bytes 所以

　　String s="";

　　占用28bytes!!!!! 尽管它的长度为0，如果精确的算，加上引用一个String的占用是：

　　4+24+[8+4+2*length]

　　String s=""; 的占用是 28+16= 44

　　String s="ab" 的占用是 28+16= 44

　　String s="abc" 的占用是 28+24 = 52

　　要说的是，String是常用的类，这么看，String耗内存很多，所以jvm有优化，同样的内容尽量重用，所以除了28是必须的外，那个char[] 很可能一样，比方说：

　　String[] s=new String[1000];

　　for(int i=0;i<1000;i++) {

　　s[i]=new String("abcdefasdjflksadjflkasdfj");

　　}

　　的占用的数量级是 28*1000，那 1000个字符串本身基本上不占内存，只有一份!反正String 至少是 28,最多也可能是28!比较占内存的数据结构，这个很重要。基本上就是 primitive的包装。

　　实例：

　　我以前用一个Hashtable的结构，有100万个元素，改为String[]+int[]后，内存占用改观不少，速度也很快，100万的String[] 快排一下，也就2秒多，查找用2分，和hash也差不多少。