new一个对象到底占了多少内存

本文详细探讨了Java对象的创建过程,包括空间分配的指针碰撞与空闲列表策略,以及TLAB的使用。此外,介绍了对象的内存布局,如对象头、实例数据和对齐填充。同时,讲解了对象的访问定位方式、内存分配与回收策略,如Minor GC、对象年龄判定和空间分配担保。最后,提到了对象内存回收的可达性分析算法以及Java的四种引用类型。

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一.对象的创建

当Java虚拟机遇到一条字节码new指令时,首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到 一个类的符号引用,并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有,那必须先执行相应的类加载过程。

1.空间分配

指针碰撞

假设Java堆中内存是绝对规整的,所有被使用过的内存都被放在一 边,空闲的内存被放在另一边,中间放着一个指针作为分界点的指示器,那所分配内存就仅仅是把那 个指针向空闲空间方向挪动一段与对象大小相等的距离(Serial、ParNew使用)

空间列表

但如果Java堆中的内存并不是规整的,已被使用的内存和空闲的内存相互交错在一起,那 就没有办法简单地进行指针碰撞了,虚拟机就必须维护一个列表,记录上哪些内存块是可用的,在分 配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例,并更新列表上的记录(CMS使用)

2.创建时并发

TLAB(Thread Local Allocation Buffer 线程本地分配缓存)

把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进 行,即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存(实际上是Eden区中划出的)。(-XX: +UseTLAB默认开启,关闭后则使用CAS)

内存分配完成之后,虚拟机必须将分配到的内存空间(但不包括对象头)都初始化为零值。接着创建设置对象头的信息,最后执行构造方法。

3.栈上分配

因为一旦分配在堆空间中,当方法调用结束,没有了引用指向该对象,该对象就需要被gc回收,而如果存在大量的这种情况,对gc来说无疑是一种负担。(逃逸分析:-XX:+DoEscapeAnalysis、标量替换:-XX:+EliminateAllocations默认开启)
可通过循环调用某个方法创建对象但堆空间不会发生变化

二.对象的内存布局

在HotSpot虚拟机里,对象在堆内存中的存储布局可以划分为三个部分:对象头(Header)、实例数据(Instance Data)和对齐填充(Padding)。

对象头

第一部分是用于存储对象自身的运行时数据,如哈希码(HashCode)、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等,这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机(未开启压缩指针)中分别为32个比特和64个比特

在这里插入图片描述

对象头的另外一部分是类型指针,即对象指向它的类型元数据的指针,Java虚拟机通过这个指针 来确定该对象是哪个类的实例

实例数据

即我们在程序代码里面所定义的各种类型的字段内容,无论是从父类继承下来的,还是在子类中定义的字段都必须记录起来。

对齐填充

由于HotSpot虚拟机的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍

三.对象的访问定位

句柄访问
在这里插入图片描述
直接指针访问(HotSpot使用,可以减少一次指针开销)
在这里插入图片描述

四.内存分配与回收策略

对象优先在Eden分配

大多数情况下,对象在新生代Eden区中分配。当Eden区没有足够空间进行分配时,虚拟机将发起 一次Minor GC。Hotspot默认为8:1:1

大对象直接进入老年代

-XX:PretenureSizeThreshold ,默认关闭开启的优势在于避免新生代在使用复制算法时效率降低

长期存活的对象将进入老年代

-XX:MaxTenuringThrehold,CMS以前都是15岁,CMS默认6岁

动态对象年龄判定

-XX:TargetSurvivorRatio 默认50%,年龄1+年龄2+年龄n的多个年龄对象总和超过了Survivor区域的50%,此时就会 把年龄n(含)以上的对象都放入老年代,会在minar gc后触发

空间分配担保

在回收前检查老年代空间确保有足够的空间存放年轻代,如果不够的话则触发full gc。老年代默认使用2/3。

五.对象内存回收

引用计数法

给对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它,计数器就加1;当引用失效,计数器就减1;任何时候计数器为0 的对象就是不可能再被使用的。互相引用则无法确定。Hotspot未采用。

可达性分析算法

GC Roots根节点:线程栈的本地变量、静态变量、本地方法栈的变量等等,依次向下寻找

六.扩展知识

java常见引用类型

java的引用类型一般分为四种:强引用(不可回收,new的时候直接引用)、软引用(SoftReference包裹,收集后还不够则再行回收,可用于缓存)、弱引用(WeakReference包裹,会被直接回收)、虚引用(仅作标示)

finalize

在被回收前执行该方法,但只会执行一次,开发代码中禁止使用

七.补充知识对象大小计算

也可以使用jvisualvm(高版本jdkbin目录下)
代码如下

public static void main(String[] args) {
   
        ClassLayout layout = ClassLayout.parseInstance(new Object());
        System.out.println("------------------layout------------------");
        System.out.println(layout.toPrintable());
        ClassLayout layout1 = ClassLayout.parseInstance(new Parent());
        System.out.println("------------------layout1------------------");
        System.out.println(layout1.toPrintable());
        Parent parent = new Parent().setChild(new Child());
        ClassLayout layout2 = ClassLayout.parseInstance(parent);
        System.out.println("------------------layout2------------------");
        System.out.println(layout2.toPrintable());
        ClassLayout layout3 = ClassLayout.parseInstance(new Child());
        System.out.println("------------------layout3------------------");
        System.out.println(layout3.toPrintable());
        char c1 = '1';
        ClassLayout layout4 = ClassLayout.parseInstance(c1);
        System.out.println("------------------layout4------------------");
        System.out.println(layout4.toPrintable());
        char c2 = '你';
        ClassLayout layout5 = ClassLayout.parseInstance(c2);
        System.out.println("------------------layout5------------------");
        System<
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