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『』你写的Java对象究竟占多少内存?( 二 )


上面这行代码会解析你新建一个NullObject对象 ， 占用了多少内存 。我们执行看看结果如何：
『』你写的Java对象究竟占多少内存?
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这里我们发现结果显示：Instance size：16 bytes,结果就是16字节 ， 我们之前预测的12字节不一样 ， 为什么会这样呢？我们看到上图中有3行 object header ， 每个占用4字节 ， 所以头部就是12字节 ， 这里和我们的计算是一致的 ， 最后一行是虚拟机填充的4字节 ， 那为什么虚拟机要填充4个字节呢？内存对齐
想要知道为什么虚拟机要填充4个字节 ， 我们需要了解什么是内存对齐？
我们程序员看内存是这样的：
『』你写的Java对象究竟占多少内存?
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上图表示一个坑一个萝卜的内存读取方式 。但实际上 CPU 并不会以一个一个字节去读取和写入内存 。相反 CPU 读取内存是一块一块读取的 ， 块的大小可以为 2、4、6、8、16 字节等大小 。块大小我们称其为内存访问粒度 。如下图：
『』你写的Java对象究竟占多少内存?
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假设一个32位平台的 CPU ， 那它就会以4字节为粒度去读取内存块 。那为什么需要内存对齐呢？主要有两个原因：
平台（移植性）原因：不是所有的硬件平台都能够访问任意地址上的任意数据 。例如：特定的硬件平台只允许在特定地址获取特定类型的数据 ， 否则会导致异常情况 。
性能原因：若访问未对齐的内存 ， 将会导致 CPU 进行两次内存访问 ， 并且要花费额外的时钟周期来处理对齐及运算 。而本身就对齐的内存仅需要一次访问就可以完成读取动作 。
我用图例来说明 CPU 访问非内存对齐的过程：
『』你写的Java对象究竟占多少内存?
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在上图中 ， 假设CPU 是一次读取4字节 ， 在这个连续的8字节的内存空间中 ， 如果我的数据没有对齐 ， 存储的内存块在地址1 ， 2 ， 3 ， 4中 ， 那CPU的读取就会需要进行两次读取 ， 另外还有额外的计算操作：
CPU 首次读取未对齐地址的第一个内存块 ， 读取 0-3 字节 。并移除不需要的字节 0 。
CPU 再次读取未对齐地址的第二个内存块 ， 读取 4-7 字节 。并移除不需要的字节 5、6、7 字节 。
合并 1-4 字节的数据 。
合并后放入寄存器 。
所以 ， 没有进行内存对齐就会导致CPU进行额外的读取操作 ， 并且需要额外的计算 。如果做了内存对齐 ， CPU可以直接从地址0开始读取 ， 一次就读取到想要的数据 ， 不需要进行额外读取操作和运算操作 ， 节省了运行时间 。我们用了空间换时间 ， 这就是为什么我们需要内存对齐 。
回到Java空对象填充了4个字节的问题 ， 因为原字节头是12字节 ， 64位机器下 ， 内存对齐的话就是128位 ， 也就是16字节 ， 所以我们还需要填充4个字节 。非空对象占用内存计算
我们知道了一个空对象是占用16字节 ， 那么一个非空对象究竟占用多少字节呢？我们还是写一个普通类来验证下：public class TestNotNull {private NullObject nullObject=new NullObject();private int a; }
这个演示类中引入了别的对象 ， 我们知道int类型是占用4个字节,NullObject对象占用16字节 ， 对象头占12字节 ， 还有一个很重要的情况 NullObject在当前这个类中是一个引用 ， 所以不会存真正的对象 ， 而只存引用地址 ， 引用地址占4字节 ， 所以总共就是12+4+4=20字节 ， 内存对齐后就是24字节 。我们来验证下是不是这个结果：public static void main(String[] args) {//打印实例的内存布局System.out.println(ClassLayout.parseInstance(new TestNotNull()).toPrintable());//打印对象的所有相关内存占用System.out.println(GraphLayout.parseInstance(new TestNotNull()).toPrintable());//打印对象的所有内存结果并统计System.out.println(GraphLayout.parseInstance(new TestNotNull()).toFootprint());}


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