[[381290]]

作者個人研發(fā)的在高并發(fā)場景下，提供的簡單、穩(wěn)定、可擴展的延遲消息隊列框架，具有精準的定時任務和延遲隊列處理功能。自開源半年多以來，已成功為十幾家中小型企業(yè)提供了精準定時調(diào)度方案，經(jīng)受住了生產(chǎn)環(huán)境的考驗。為使更多童鞋受益，現(xiàn)給出開源框架地址：https://github.com/sunshinelyz/mykit-delay

寫在前面

對于Java中的String類占用多大的內(nèi)存空間這個問題，是最近面試中問的比較多的一個問題。很多小伙伴的回答的都不是很正確，有說不占空間的，有說1個字節(jié)的，有說2個字節(jié)的，有說3個字節(jié)的，有說不知道的，更讓人哭笑不得的是竟然還有人說是2的31次方。那如果真是這樣的話，服務器的內(nèi)存空間還放不下一個字符串呀!作為程序員的我們，可不能鬧這種笑話呀。今天，我們就一起來聊聊Java中的String到底占用多大的內(nèi)存空間!

Java對象的結(jié)構(gòu)

首先，我們來下Java對象在虛擬機中的結(jié)構(gòu)，這里，以HotSpot虛擬機為例。

注：圖片來源http://r6d.cn/wp7q

從上面的這張圖里面可以看出，對象在內(nèi)存中的結(jié)構(gòu)主要包含以下幾個部分：

• Mark Word(標記字段)：對象的Mark Word部分占4個字節(jié)，其內(nèi)容是一系列的標記位，比如輕量級鎖的標記位，偏向鎖標記位等等。
• Klass Pointer(Class對象指針)：Class對象指針的大小也是4個字節(jié)，其指向的位置是對象對應的Class對象(其對應的元數(shù)據(jù)對象)的內(nèi)存地址
• 對象實際數(shù)據(jù)：這里面包括了對象的所有成員變量，其大小由各個成員變量的大小決定，比如：byte和boolean是1個字節(jié)，short和char是2個字節(jié)，int和float是4個字節(jié)，long和double是8個字節(jié)，reference是4個字節(jié)
• 對齊：最后一部分是對齊填充的字節(jié)，按8個字節(jié)填充。

換種說法就是：

• 對象頭(object header)：8 個字節(jié)(保存對象的 class 信息、ID、在虛擬機中的狀態(tài))
• Java 原始類型數(shù)據(jù)：如 int, float, char 等類型的數(shù)據(jù)
• 引用(reference)：4 個字節(jié)
• 填充符(padding)

Java中的String類型

空String占用的空間

這里，我們以Java8為例進行說明。首先，我們來看看String類中的成員變量。

/** The value is used for character storage. */ 
private final char value[]; 
  
/** Cache the hash code for the string */ 
private int hash; // Default to 0 
  
/** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */ 
private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L; 

在 Java 里數(shù)組也是對象，因此數(shù)組也有對象頭。所以，一個數(shù)組所占的空間為對象頭所占的空間加上數(shù)組長度加上數(shù)組的引用，即 8 + 4 + 4= 16 字節(jié) 。

所以，我們可以得出一個空String對象所占用的內(nèi)存空間，如下所示。

對象頭（8 字節(jié)）+ 引用 (4 字節(jié) )  + char 數(shù)組（16 字節(jié)）+ 1個 int（4字節(jié)）+ 1個long（8字節(jié)）= 40 字節(jié) 

所以，小伙伴們，你們的回答正確嗎?

非空String占用的空間

如果String字符串的長度大于0的話，我們也可以得出String占用內(nèi)存的計算公式，如下所示。

40 + 2 * n 

其中，n為字符串的長度。

這里，可能有小伙伴會問，為什么是 40 + 2 * n 呢?這是因為40是空字符串占用的內(nèi)存空間，這個我們上面已經(jīng)說過了，String類實際上是把數(shù)據(jù)存儲到char[]這個成員變量數(shù)組中的，而char[]數(shù)組中的一個char類型的數(shù)據(jù)占用2個字節(jié)的空間，所以，只是String中的數(shù)據(jù)就會占用 2 * n(n為字符串的長度)個字節(jié)的空間，再加上空字符串所占用的40個字節(jié)空間，最終得出一個字符串所占用的存儲空間為：40 + 2 * n (n為字符串長度)。

因此在代碼中大量使用String對象時，應考慮內(nèi)存的實際占用情況。

注：40 + 2 * n 這個公式我們可以看成是計算String對象占用多大內(nèi)存空間的通用公式。

驗證結(jié)論

接下來，我們就一起來驗證下我們上面的結(jié)論。首先，創(chuàng)建一個UUIDUtils類用來生成32位的UUID，如下所示。

package io.mykit.binghe.string.test; 
 
import java.util.UUID; 
 
/** 
 * @author binghe 
 * @version 1.0.0 
 * @description 生成沒有-的UUID 
 */ 
public class UUIDUtils { 
 public static String getUUID(){ 
  String uuid = UUID.randomUUID().toString(); 
  return uuid.replace("-", ""); 
 } 
} 

接下來，創(chuàng)建一個TestString類，在main()方法中創(chuàng)建一個長度為4000000的數(shù)組，然后在數(shù)組中放滿UUID字符串，如下所示。

package io.mykit.binghe.string.test; 
 
import java.util.UUID; 
 
/** 
 * @author binghe 
 * @version 1.0.0 
 * @description 測試String占用的內(nèi)存空間 
 */ 
public class TestString{ 
    public static void main(String[] args){ 
         String[] strContainer = new String[4000000]; 
        for(int i = 0; i < 4000000; i++){ 
            strContainer[i] = UUIDUtils.getUUID(); 
            System.out.println(i); 
        } 
        //防止程序退出 
        while(true){ 
 
        } 
    } 
} 

這里，4000000個字符串，每個字符串的長度為32，所以保存字符串數(shù)據(jù)所占用的內(nèi)存空間為：(40 + 32 * 2) * 4000000 = 416000000字節(jié)，約等于416MB。

我們使用Jprofiler內(nèi)存分析工具進行分析：

可以看到，使用Jprofiler內(nèi)存分析工具的結(jié)果為：321MB + 96632KB，約等于417MB。之所以使用Jprofiler內(nèi)存分析工具得出的結(jié)果比我們計算的大些，是因為在程序?qū)嶋H運行的過程中，程序內(nèi)部也會生成一些字符串，這些字符串也會占用內(nèi)存空間!!

所以，使用Jprofiler內(nèi)存分析工具得出的結(jié)果符合我們的預期。

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「冰河技術(shù)」，可以通過以下二維碼關注。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系冰河技術(shù)公眾號。