摘要：堆內(nèi)存用于存放我們?cè)诔绦蛑袆?chuàng)建的對(duì)象，一旦沒有足夠的空間用于存放這些對(duì)象，即會(huì)拋出異常。當(dāng)我們采用后一種方式時(shí)，我們需要了解一個(gè)對(duì)象是如何占據(jù)堆內(nèi)存空間的，或者說(shuō)是了解一個(gè)對(duì)象是由哪些部分組成的。

JVM將內(nèi)存劃分為程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）、虛擬機(jī)棧（VM Stack）、本地方法棧（Native Method Stack）、堆（Heap）以及方法區(qū)（Method Area）。作為開發(fā)者，我們最關(guān)注的是虛擬機(jī)棧以及堆這兩塊區(qū)域。虛擬機(jī)棧所需要的內(nèi)存空間在編譯期間即可明確，而堆內(nèi)存所需要的空間需要在運(yùn)行時(shí)才可確定。堆內(nèi)存用于存放我們?cè)诔绦蛑袆?chuàng)建的對(duì)象，一旦沒有足夠的空間用于存放這些對(duì)象，即會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。在這種情況下，我們可以調(diào)整堆內(nèi)存的大小，或者對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)我們采用后一種方式時(shí)，我們需要了解一個(gè)對(duì)象是如何占據(jù)堆內(nèi)存空間的，或者說(shuō)是了解一個(gè)對(duì)象是由哪些部分組成的。

在HotSpot虛擬機(jī)中，對(duì)象在內(nèi)存中的布局劃分為3個(gè)區(qū)域：對(duì)象頭（Header），實(shí)例數(shù)據(jù)（Instance Data）以及對(duì)齊填充（Padding）。

HotSpot虛擬機(jī)對(duì)象的對(duì)象頭一般包含兩部分信息，第一部分用于存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)，例如HashCode、GC分代年齡等信息。在32位和64位的JVM中，這部分?jǐn)?shù)據(jù)分別為32bit和64bit，官方稱這部分?jǐn)?shù)據(jù)為Mark Word。

另一部分用于存儲(chǔ)對(duì)象的類型指針，該指針指向它的類元數(shù)據(jù)，JVM通過(guò)這個(gè)指針確定對(duì)象是哪個(gè)類的實(shí)例。在32位JVM中，指針的長(zhǎng)度為32bit，在未開啟壓縮指針的64位JVM中，該指針的長(zhǎng)度為64bit，如果開啟壓縮指針，那么為32bit。

之前提到對(duì)象頭一般包含兩部分信息，這是因?yàn)槿绻麑?duì)象是一個(gè)數(shù)組，那么對(duì)象頭還需要有額外的空間用于存儲(chǔ)數(shù)組的長(zhǎng)度，并且這部分?jǐn)?shù)據(jù)也隨著JVM位數(shù)的不同而不同：32位的JVM上，該區(qū)域的長(zhǎng)度為32bit，在64位未開啟壓縮指針的JVM中，這部分?jǐn)?shù)據(jù)的長(zhǎng)度為64bit，否則為32bit。

實(shí)例數(shù)據(jù)部分是對(duì)象真正存儲(chǔ)有效信息的區(qū)域，存儲(chǔ)了代碼中定義的各種字段的內(nèi)容，包括從父類繼承下來(lái)的字段和子類中定義的字段。

實(shí)例數(shù)據(jù)緊隨對(duì)象頭，為了提高存儲(chǔ)空間的利用率，這部分?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)順序會(huì)受到虛擬機(jī)分配策略參數(shù)和字段在Java源碼中定義順序的影響。HotSpot虛擬機(jī)默認(rèn)的分配策略如下所示。

doubles & longs

ints & floats

shorts & chars

booleans & bytes

references

可以看出，相同寬度的字段總是被分配到一起，并且在滿足這個(gè)條件的前提下，在父類中定義的字段會(huì)出現(xiàn)在子類字段之前。

對(duì)齊填充這部分不是必須存在的，這部分僅僅是起著占位符的作用。由于HotSpot虛擬機(jī)的自動(dòng)內(nèi)存管理系統(tǒng)要求對(duì)象的起始地址必須是8字節(jié)的整數(shù)倍，因此當(dāng)對(duì)象實(shí)例部分?jǐn)?shù)據(jù)沒有對(duì)齊時(shí)，就需要對(duì)剩余的部分進(jìn)行填充。

從JDK 5開始， Java提供了Instrumentation API，通過(guò)getObjectSize方法來(lái)獲取對(duì)象的大小，但是getObjectSize方法存在如下兩個(gè)缺陷，不能準(zhǔn)確的計(jì)算對(duì)象的大小。

不能直接調(diào)用getObjectSize方法，而是需要通過(guò)-javaagent參數(shù)指定一個(gè)特定的jar文件（包含Instrumentation代理）來(lái)啟動(dòng)Instrumentation的代理程序。

如果一個(gè)對(duì)象中包含別的對(duì)象的引用，那么getObjectSize方法僅僅計(jì)算引用的大小，而不包括引用所指向的對(duì)象的大小。

由于上述兩個(gè)缺陷，我們不能直接調(diào)用getObjectSize方法來(lái)計(jì)算對(duì)象的大小，但是利用Java的反射機(jī)制，我們可以完整的計(jì)算一個(gè)對(duì)象的大小。我們解析對(duì)象的每一個(gè)Field（使用getDeclaredFields），并遵從如下規(guī)則。

當(dāng)Field是基本數(shù)據(jù)類型時(shí)，我們不再計(jì)算該Field的大小，因?yàn)樵?b>Field的大小已經(jīng)被包含在getObjectSize方法的返回值中。

當(dāng)Field是靜態(tài)數(shù)據(jù)或者是常量池中包含的數(shù)據(jù)，那么我們忽略這些數(shù)據(jù)，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)并不是屬于對(duì)象的。

我們需要保存我們已經(jīng)計(jì)算過(guò)的對(duì)象的引用，防止重復(fù)計(jì)算。

如果對(duì)象所屬的類存在父類，還需要計(jì)算父類中成員變量的大小。

jvm-obj-size 是以上思想的具體實(shí)現(xiàn)，jvm-obj-size 實(shí)現(xiàn)了基本的獲取對(duì)象本身的大小（sizeOf，僅包含引用本身），以及獲取對(duì)象真正的大小（fullSizeOf，包含引用所指向的對(duì)象）的方法，具體用法以及測(cè)試代碼詳見README文件。

深入理解Java虛擬機(jī)

Again about determining size of Java object

Java SE 6 新特性: Instrumentation 新功能

Java對(duì)象大小內(nèi)幕淺析