new一个Object对象占用多少内存？

Java的自动内存管理机制（automatic storage management system known as a garbage collector）省却了很多编码工作，大大地提高了Java的生产力，而且JVM的性能也越来越好，特别是G1的出现，改善了垃圾回收中stop the world的状况。

 

也许很多人都没有考虑过这个问题，new一个Object对象到底占用多少内存呢( Object obj = new Object() )？

 

这里很明确的是obj是一个指向对象的引用（reference - there are three kinds of reference types: class types,array types, and interface types），引用的长度决定了Java的寻址能力，32位的JDK是4字节，64位的JDK是8字节（指针未被压缩的情况下）。

 

因为obj对象没有任何数据（field），会在堆上为它分配空间吗？如果分配空间，里面存储了什么内容？

 

以面向对象的思维来分析，对象封装了数据和行为，是一个统一的整体，虽然obj对象没有数据，但是有行为（Object类定义了12个方法）。当我们执行完new操作后，obj的值为堆内存的地址，既然obj都指向一块内存了，说明是会在堆上为其分配空间的。

 

那么分配的空间有多大，存储了什么内容呢？在The Java Virtual Machine Specification Java SE 7 Edition和The Java Language Specification Java SE 7 Edition里面没有找到相关的描述，这很可能是属于JVM实现自由控制的范畴了。我们可以利用JDK自带的工具jvisualvm.exe来查看分配的空间有多大。为了方便在jvisualvm中查看对象占多少内存，这里使用一个私有的静态内部类EmptyObject来替代Object，因为类定义为空，所以可以等同对待EmptyObject和Object。

 

/**
 * 构造一个无任何字段的空对象占多少内存
 * @author 杨尚川
 */
public class EmptyTest {
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
        //加到集合中，使垃圾无法回收
        List emptys = new ArrayList<>();
        for(int i=0;i<100;i++){
            emptys.add(new EmptyObject());
        }
        //打开jvisualvm,查看EmptyObject的大小为16字节
        Thread.sleep(60*1000);
    }
    private static class EmptyObject{}
}

 

 

我们在这里面通过new不同的对象数（for循环次数），来分析内存占用，new 1个对象是16字节，new 2个对象是32字节，new 100个对象是1600字节，通过很多次的尝试，我们从jvisualvm里面可以看到 字节数=对象数*16 ，我们有理由相信对象数跟字节数的线性关系。从这里可以看出，jvisualvm显示的内存占用跟引用的4字节或8字节是没有关系的，也就是说，jvisualvm显示的是堆内存占用，这也很好理解，毕竟所有引用的字节占用是固定的。8字节是引用，16字节是堆内存，总共是8+16=24字节，所以new一个Object对象占用8+16=24字节（64位JDK）。

 

如果JDK是32位，按如上分析方法可知new一个Object对象占用4+8=12字节（32位JDK），如下图所示：

 

64位JDK:

32位JDK:

 

 

那么分配的16字节（8字节）的堆内存中存储了什么内容呢？当我们Object obj = new Object()；的时候，在栈内存中有一个引用obj，他可能是32位也可能是64位，obj实质只是一个内存地址，那么当我们调用obj.xxx()的时候，JVM怎么知道obj是哪个类的实例呢？所以，可以大胆地推测，obj对象的16字节（8字节）的堆内存中记录了对象属于哪个类的信息，问题是这16字节（8字节）的结构是什么样的？不清楚！

 

不过我们仍然可以大胆地猜测一下，通过上面的64位和32位的堆内存大小对比分析发现，堆内存分配的大小是引用的两倍，上面我们已经猜测堆内存中会记录对象是哪个类的实例，如何记录呢？因为类对象是放置在方法区的，类对象本身也是一个对象，因此可以通过一个引用指向它，所以堆内存有可能就是放置了两个引用，指向两个对象。分析到这里，事情就比较明朗了，堆内存中可能就放置了两个内存地址，一个指向EmptyObject.class（在实验代码中用EmptyObject来代替Object），一个指向什么呢？不清楚！

 

在Inside the Java 2 Virtual Machine 2nd by Bill Venners的5.3.5中有这么一段描述：

 

The Java virtual machine specification is silent on how objects should be represented on the heap. Object representation--an integral aspect of the overall design of the heap and garbage collector--is a decision of implementation designers. 

 

好了，事情最终清楚了，JVM规范并没有规定Java对象在堆中是如何表示的，对象的表示是堆和垃圾收集器的整体设计的一个组成部分，这是由JVM实现的设计师来决定的。 因此，如果我们真的想搞清楚对象是如何表示的，那么需要查询HotSpot VM或是其他JVM实现的相关资料。

 

在淘宝工程师莫枢（撒迦）的《JVM分享》PPT的第112页介绍了“HotSpot中的Java对象布局”，这真是现在关心的内容，通过PPT的介绍说明前面的猜测是对的，如下图所示：

 

 

 

 

 

 

 

我们研究new一个Object对象占多少内存可能没什么实际意义，因为我们在编程的时候就可以确定对象树，基本可以确定对象大小，除了变长字段，当然，变长字段我们一般也会有长度限制。所以我们真正关心的是所有数据最终的大小，也就是数据库的大小。

 

面向对象的分析、设计和编程都把“封装”奉为圭臬，“分层”更是架构设计中至关重要的设计准则。因为只有这样，才能实现基本的解耦、让协作分工成为可能，满足工业要求的最大化生产力的最终目标。

 

那么这种没有什么实际意义的问题为什么要研究呢？我觉得只能用三个字来形容：好奇心。好奇心是驱使我们研究技术的强大推力，当我们工作了很多年，尤其是在不重视技术的公司，我们对技术还有激情吗？保持一颗敏感好奇的心，也许技术之路可以走的更长更远。

 

这篇文章的重点是展示一种分析问题的思路，要大胆猜测，小心求证，追本溯源，引经据典。求证方式：查找标准规范、查找经典权威书籍、自己做实验、查找源代码等。

 

参考资料：

1、Java™ Virtual Machine Technology

2、The Java Virtual Machine Specification Java SE 7 Edition

3、The Java Language Specification Java SE 7 Edition

4、Inside the Java 2 Virtual Machine 2nd by Bill Venners

5、JVM分享