Java 应用开发中,总会遇到内存泄漏的问题。通常的做法,通过 Profile 工具,分析 Java  Heap

 

可能不少的读者,并不清楚Java 对象到底占居多少的空间(单位:字节 =8 比特)。文章中会使用 JDK 6 update 7 自带的 Profile 工具 -Java VisualVM 。引入 Profile

 

首先,要区别Java 对象和 Java 类元信息,其中, JVM 把所有的 Java 对象放到 Java Heap 中,而类的元信息是放在方法区的,通俗地说,在 Java 源代码中,定义的字段和方法等变量标示(比如字段名称和类型等)。请注意,元信息所引用的对象还是在 Java Heap 针对 的是Java Heap

 

JavaEye 上面提问 -http://www.iteye.com/problems/45423 。问题的本质,和主题一样,不过它想要通过 Java http://www.javaworld.com/javaworld/javatips/jw-javatip130.html )也写 个 一个程序计算对象大小,它的计算如下:

public class Sizeof
{
    public static void main (String [] args) throws Exception
    {
        // Warm up all classes/methods we will use
        runGC ();
        usedMemory ();
        // Array to keep strong references to allocated objects
        final int count = 100000;
        Object [] objects = new Object [count];        
        long heap1 = 0;
        // Allocate count+1 objects, discard the first one
        for (int i = -1; i < count; ++ i)
        {
            Object object = null;
            // Instantiate your data here and assign it to object
             object = new Object ();
            if (i >= 0)
                objects [i] = object;
            else
            {
                object = null; // Discard the warm up object
                runGC ();
                heap1 = usedMemory (); // Take a before heap snapshot
            }
        }
        runGC ();
        long heap2 = usedMemory (); // Take an after heap snapshot:        
        final int size = Math.round (((float)(heap2 - heap1))/count);
        System.out.println ("'before' heap: " + heap1 +
                            ", 'after' heap: " + heap2);
        System.out.println ("heap delta: " + (heap2 - heap1) +
            ", {" + objects [0].getClass () + "} size = " + size + " bytes");
        for (int i = 0; i < count; ++ i) objects [i] = null;
        objects = null;
    }
    private static void runGC () throws Exception
    {
        // It helps to call Runtime.gc()
        // using several method calls:
        for (int r = 0; r < 4; ++ r) _runGC ();
    }
    private static void _runGC () throws Exception
    {
        long usedMem1 = usedMemory (), usedMem2 = Long.MAX_VALUE;
        for (int i = 0; (usedMem1 < usedMem2) && (i < 500); ++ i)
        {
            s_runtime.runFinalization ();
            s_runtime.gc ();
            Thread.currentThread ().yield ();
            
            usedMem2 = usedMem1;
            usedMem1 = usedMemory ();
        }
    }
    private static long usedMemory ()
    {
        return s_runtime.totalMemory () - s_runtime.freeMemory ();
    }
    
    private static final Runtime s_runtime = Runtime.getRuntime ();
} // End of class

( 代码 1)

 

通过改变红色区域,来切换测试对象。先运行出结果,以下结果是在Windows XP x86 SUN JDK 1.6.0 update 7 ,并且Console

 

{class java.lang.Object} size = 8 bytes
{class java.lang.Integer} size = 16 bytes
{class java.lang.Long} size = 16 bytes
{class java.lang.Byte} size = 16 bytes
{class [Ljava.lang.Object;} size = 16 bytes //长度为0的Object类型数组
{class [Ljava.lang.Object;} size = 16 bytes //长度为1的Object类型数组
{class [Ljava.lang.Object;} size = 24 bytes //长度为2的Object类型数组

 

现在,这个结论有问题,因为,从Byte、Long、Integer源代码的角度,不可能对象空间大小相同,那么接下来需要借助于Java VisualVM来做了。 在测试之前 ,需要一段辅助程序,帮助执行。实现如下:

public   class  MainClass {
  /**
  启动方法
   *  @param  args
   */
  public   static   void  main(String[] args)  throws  Exception {
    Object object =  new  Object();
    neverStop ();
    neverGC (object);
  }
  private   static   void  neverGC(Object object) {
    System. out .println(object);
  }
  private   static   void  neverStop()  throws  InterruptedException {
    Thread. sleep (Long. MAX_VALUE );
  }
}

( 代码2 )

这个程序保证对象不会被GC掉,并且不会停止。

首先,在Java VisualVM上面,选择正确的程序进行监控,然后做一个Heap Dump。


 (图1)

Dump之后,点击 Classes ,然后过滤出 java.lang.Object


 (图2)

 (图3)

 

 

图 3中 过滤出三个结果,暂时不看数组对象,选择java.lang.Object ,然后点击 instances 按钮,或者双击 java.lang.Object

 

( 图 4)

结果发现,Object 对象的大小总是 8 个字节。再看看 Integer 、 Long 和 Byte 。 Sizeof 类的计算结果不可信,分析错误原因放一下,后面会提到。先来分析 Integer 、 Long 和 Byte 。从源代码的角度来分析, Integer 包含了一个 int 的 value, 其他的也有对应类型。而知晓, int 占用 4 个字节, long 则是 8 个字节, byte 占用 1

 

(图5)

 

 (图6)

(图7)

 

 

Integer对象空间大小是 12 字节(见图 5) , Long 对象空间则是 16 个字节(见图 6 ), Byte 空间则是 9 个字节(见图 7 )。那么除去对象自身的状态 value ,得出的结论是,最后“空壳”对象都 8

/**
 * 和Object一样,没有任何添加对象状态。
 *  @author  mercy
 */
public   class  SameAsObject  extends  Object {
}

( 代码3 )

修改 MainClass程序, new  SameAsObject 对象,重新 Heap Dump,结果图:

 

 

 

 (图8)

 

图8 中表明,证明了“空壳”对象空间大小 8 字节,和 java.lang.Object 类似。目前还不能证明 Integer 的情况,因为 Integer 类的层次是 Integer <- Number <- Object 。虽然 Number 没有对象状态,可是也不能证明出去 value 的 Integer 对象空间大小等于 Object 的。为了证明这一点,再扩展一下 SameAsObject, 使其成为父类,创建一个子类 ExtSameAsObject

 

 

 (图9)

 

图9 中, ExtSameAsObject 的空间大小还是 8 证明了空壳对象大小等同于java.lang.Object 那么自然地可以推导出java.lang.Double 也是 16 字节( 8 字节空壳对象 +8 字节的 double 类型 value)

 

细心的读者会发现,图8 和 9 Java frame 的标识。而在MainClass 的 main Object object =  new  ExtSameAsObject(); 这个对象是局部变量。说明什么问题呢? 两个问题:第一,正因为在方法内部执行,这个语句就是一个 frame,而 frame 是 Java Stack 的组成单位。这个 frame 被压入栈,并且类型是 ExtSameAsObject ,同时带有一个对象的地址 #1 (当然这里不是实际地址,只是一个引用标识)。第二,即使是局部对象,对象仍然分配在 Java Heap

 

既然“空壳”的Integer 对象,占用 8 某个类的任何类成员的常量和变量,都不会分配(或计算)到该类的对象实例。

 

回到Sizeof 类,为什么 Sizeof 会计算出问题?虽然 Sizeof

 

第一、 作者深入了了解了Runtime#gc() 方法和 Runtime#runFinalization 方法的语义。这两个方法并不是实时执行,而是建议 JVM 执行,执行与否程序怎么知道呢 ? 在— _runGC 方法中,作者试图通过内存的变化来判断是否 GC ( GC

 

第二、 通过N

 

第三、 没有开辟其他对象,不影响结果。

 

同时,不过作者忽略了如下情况:

 

第一、 GC不只是针对需要测试的对象,而是整个 JVM 。因此在 GC 的时候,有可能是 JVM 启动后,把其他没有使用的对象给 GC 了,这样造成了使用空间的变大,而 Heap

 

第二、 Runtime#freeMemory()方法,返回的数据是 近视值 ,不一定能够保证正确性。因此在后面的累计、求平均数来带了误差。

 

第三、 使用了Math#round()

 

由于Sizeof

 

那么,更多的疑问产生了。前面测试的都是单一对象,那么数组对象是如何分配的?

 

修改程序如下:

 

public   static   void  main(String[] args)  throws  Exception {
//Object object = new ExtSameAsObject();
Object [] object =  new   Object [0];
...

( 代码4 )

 

重新Heap Dump:

 (图10)

 

余下内容,看附件。错误内容已经修正,请下载Fix1文档 。