JVM系列之:String,陣列和集合類的記憶體佔用大小
阿新 • • 發佈：2020-07-21
[toc]
# 簡介
之前的文章中，我們使用JOL工具簡單的分析過String,陣列和集合類的記憶體佔用情況，這裡再做一次更詳細的分析和介紹，希望大家後面再遇到OOM問題的時候不再抱頭痛哭，而是可以有章可循，開始吧。
# 陣列
先看下JOL的程式碼和輸出：
~~~java
//byte array
log.info("{}",ClassLayout.parseInstance("www.flydean.com".getBytes()).toPrintable());
~~~
輸出結果：
~~~java
INFO com.flydean.CollectionSize - [B object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 01 00 00 00 (00000001 00000000 00000000 00000000) (1)
4 4 (object header) 00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
8 4 (object header) 22 13 07 00 (00100010 00010011 00000111 00000000) (463650)
12 4 (object header) 0f 00 00 00 (00001111 00000000 00000000 00000000) (15)
16 15 byte [B. N/A
31 1 (loss due to the next object alignment)
Instance size: 32 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 1 bytes external = 1 bytes total
~~~
> 注意，本文的結論都在64位的JVM中執行得出了，並且開啟了COOPs壓縮物件指標技術。
可以看到陣列物件的物件頭大小是16位元組，再加上數組裡面的內容長度是15位元組，再加上1位補全。最後得到的大小是32位元組。
同樣的，我們計算存有100個物件的陣列，可以得到下面的結論：
> 注意最後面的Object陣列，如果陣列中儲存的不是基礎型別，那麼實際上儲存的是執行該物件的指標，該指標大小是4個位元組。
# String
String是一個非常特殊的物件，它的底層是以byte陣列儲存的。
> 注意，在JDK9之前，String的底層儲存結構是char[],一個char需要佔用兩個位元組的儲存單位。
>
> 因為大部分的String都是以Latin-1字元編碼來表示的，只需要一個位元組儲存就夠了，兩個位元組完全是浪費。
>
> 於是在JDK9之後，字串的底層儲存變成了byte[]。
同樣的我們還是用JOL來分析：
~~~java
//String
log.info("{}",ClassLayout.parseInstance("www.flydean.com").toPrintable());
~~~
輸出結果：
~~~java
INFO com.flydean.CollectionSize - java.lang.String object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 05 00 00 00 (00000101 00000000 00000000 00000000) (5)
4 4 (object header) 00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
8 4 (object header) 77 1a 06 00 (01110111 00011010 00000110 00000000) (399991)
12 4 byte[] String.value [119, 119, 119, 46, 102, 108, 121, 100, 101, 97, 110, 46, 99, 111, 109]
16 4 int String.hash 0
20 1 byte String.coder 0
21 1 boolean String.hashIsZero false
22 2 (loss due to the next object alignment)
Instance size: 24 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 2 bytes external = 2 bytes total
~~~
可以看到String中的物件頭是12位元組，然後加上4位元組的指標指向一個byte陣列。再加上hash，coder，和hasIsZero屬性，最後的大小是24位元組。
我這裡使用的是JDK14的String版本，不同的版本可能有所不同。
當然這只是這個String物件的大小，不包含底層陣列的大小。
我們來計算一下String物件的真實大小：
String物件的大小+byte陣列的大小=24+32=56位元組。
# ArrayList
我們構建一個非常簡單的ArrayList：
~~~java
//Array List
log.info("{}",ClassLayout.parseInstance(new ArrayList()).toPrintable());
~~~
輸出結果：
~~~java
INFO com.flydean.CollectionSize - java.util.ArrayList object internals:
OFFSET SIZE TYPE DESCRIPTION VALUE
0 4 (object header) 05 00 00 00 (00000101 00000000 00000000 00000000) (5)
4 4 (object header) 00 00 00 00 (00000000 00000000 00000000 00000000) (0)
8 4 (object header) 87 81 05 00 (10000111 10000001 00000101 00000000) (360839)
12 4 int AbstractList.modCount 0
16 4 int ArrayList.size 0
20 4 java.lang.Object[] ArrayList.elementData []
Instance size: 24 bytes
Space losses: 0 bytes internal + 0 bytes external = 0 bytes total
~~~
畫個圖來直觀的表示：
這裡modCount和size的初始值都是0。
# HashMap
因為文章篇幅的限制，這裡就不把程式碼列出來了，我只貼個圖上來：
# HashSet
# LinkedList
# treeMap
來個比較複雜的TreeMap：
# 總結
本文用圖形的形式形象的展示了集合物件，陣列和String在記憶體中的使用情況。
後面的幾個集合我就沒有一一計算，有興趣的朋友可以在下方回覆你計算的結果喲。
> 本文作者：flydean程式那些事
>
> 本文連結：[http://www.flydean.com/jvm-collections-size/](http://www.flydean.com/jvm-collections-size/)
>
> 本文來源：flydean的部落格
>
> 歡迎關注我的公眾號:程式那些事，更多精彩等著您！