為什么在 Java 中這種情況下原始數據類型比引用數據類型消耗更多內存？

Question

我試圖檢查程序的內存消耗。 在檢查過程中，我注意到了一些有趣的事情。

我創建了一個 Load 類，其中包含一些字段。

class Load {
    String name;
    String title;
    long id;
}

我創建了 500000 個 Load 對象並將它們添加到 ArrayList。 我發現，它占用了大約18 MB的內存。

然后，我修改了 Load 類並使用reference類型 Long。

class Load {
    String name;
    String title;
    Long id;
}

再次創建了 500000 個 Load 對象並將它們添加到 ArrayList。 有趣的是，這一次它占用的內存比前一次少。 它的方式是 14 MB。

運行測試更改操作系統和 JVM 版本。 找到以下結果。

OS: Windows 10 Pro 64 bit
JDK: 11 64bit
 
Object Created  | Load Object         | Memory | Load Object         | Memory  
------------------------------------------------------------------------------
1. 500000       | With primitive long | 18 MB  | With reference Long | 14 MB
2. 900000       |                     | 32 MB  |                     | 26 MB
3. 1500000      |                     | 53 MB  |                     | 41 MB

OS: macOS Big Sur 64 bit
JDK: 8 64bit
 
Object Created  | Load Object         | Memory | Load Object         | Memory  
------------------------------------------------------------------------------
1. 500000       | With primitive long | 18 MB  | With reference Long | 14 MB
2. 900000       |                     | 32 MB  |                     | 26 MB
3. 1500000      |                     | 53 MB  |                     | 41 MB

令人驚訝的是，在所有這些測試運行中，包含原始類型的 Object 比包含引用 Long 的 Object 消耗更多的內存。

我的問題是，為什么在這種情況下原始類型需要更多內存？

內存測試代碼：

public class MemoryChecker {

    private static final long MEGABYTE = 1024L * 1024L;

    public static long bytesToMegabytes(long bytes) {
        return bytes / MEGABYTE;
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<Load> list = new ArrayList<Load>();
        for (int i = 0; i <= 500000
                ; i++) {
            list.add(new Load("Jim", "Knopf", 11L));
        }
        // Get the Java runtime
        Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
        // Run the garbage collector
        runtime.gc();
        // Calculate the used memory
        long memory = runtime.totalMemory() - runtime.freeMemory();
        System.out.println("Used memory is megabytes: " + bytesToMegabytes(memory));
    }
}

完整代碼git repo 。

Answer 1

對於 32 位 JVM，以及具有CompressedOOPs功能（HotSpot JVM 支持並默認啟用）的 64 位 JVM，與long的 8 個字節相比，引用僅消耗 4 個字節。

即使使用實際對象初始化引用，共享對象時也可能消耗較少的內存。 這適用於常量的自動裝箱：

如果被裝箱的值 p 是對boolean 、 byte 、 char 、 short 、 int或long類型的常量表達式（第15.29 節）求boolean的結果，並且結果為true 、 false ，則為'\'范圍內的字符到'\' ，或-128到127范圍內的整數，然后讓a和b是p的任何兩個裝箱轉換的結果。 總是a == b的情況。

但也適用於所有以Long.valueOf(long)結束的操作。

此方法將始終緩存 -128 到 127（含）范圍內的值，並且可能緩存此范圍之外的其他值。

當然，如果你創建了很多非共享的Long對象，它們會比原始long消耗更多的內存。 如果您使用許多不同的值，即使是潛在的共享它們也無濟於事。

Answer 2

• 最大的primitive可以容納8 bytes 。

• 每個對象至少有12 bytes （默認 64 位虛擬機和相對較小的堆）的標頭。 自動使它比原始大。

我知道有一個很好的庫可以正確執行，稱為jol 。 這是一個相關的問題。

設置jol並運行示例以了解您感興趣的實際數字相當容易。

Answer 3

由於“Long id”未初始化，因此它僅占用 4/8 字節（取決於 VM 和操作系統），其中“long id”默認使用 0L 初始化，占用 8 個字節。