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

寫(xiě)在前面

對(duì)于Java中的String類(lèi)占用多大的內(nèi)存空間這個(gè)問(wèn)題，是最近面試中問(wèn)的比較多的一個(gè)問(wèn)題。很多小伙伴的回答的都不是很正確，有說(shuō)不占空間的，有說(shuō)1個(gè)字節(jié)的，有說(shuō)2個(gè)字節(jié)的，有說(shuō)3個(gè)字節(jié)的，有說(shuō)不知道的，更讓人哭笑不得的是竟然還有人說(shuō)是2的31次方。那如果真是這樣的話，服務(wù)器的內(nèi)存空間還放不下一個(gè)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(lái)聊聊Java中的String到底占用多大的內(nèi)存空間!

Java對(duì)象的結(jié)構(gòu)

首先，我們來(lái)下Java對(duì)象在虛擬機(jī)中的結(jié)構(gòu)，這里，以HotSpot虛擬機(jī)為例。

注：圖片來(lái)源http://r6d.cn/wp7q

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

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

換種說(shuō)法就是：

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

Java中的String類(lèi)型

空String占用的空間

這里，我們以Java8為例進(jìn)行說(shuō)明。首先，我們來(lái)看看String類(lèi)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(duì)象，因此數(shù)組也有對(duì)象頭。所以，一個(gè)數(shù)組所占的空間為對(duì)象頭所占的空間加上數(shù)組長(zhǎng)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(gè)空String對(duì)象所占用的內(nèi)存空間，如下所示。

對(duì)象頭（8 字節(jié)）+ 引用 (4 字節(jié) )  + char 數(shù)組（16 字節(jié)）+ 1個(gè) int（4字節(jié)）+ 1個(gè)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(zhǎng)度大于0的話，我們也可以得出String占用內(nèi)存的計(jì)算公式，如下所示。

40 + 2 * n 

其中，n為字符串的長(zhǎng)度。

這里，可能有小伙伴會(huì)問(wèn)，為什么是 40 + 2 * n 呢?這是因?yàn)?0是空字符串占用的內(nèi)存空間，這個(gè)我們上面已經(jīng)說(shuō)過(guò)了，String類(lèi)實(shí)際上是把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到char[]這個(gè)成員變量數(shù)組中的，而char[]數(shù)組中的一個(gè)char類(lèi)型的數(shù)據(jù)占用2個(gè)字節(jié)的空間，所以，只是String中的數(shù)據(jù)就會(huì)占用 2 * n(n為字符串的長(zhǎng)度)個(gè)字節(jié)的空間，再加上空字符串所占用的40個(gè)字節(jié)空間，最終得出一個(gè)字符串所占用的存儲(chǔ)空間為：40 + 2 * n (n為字符串長(zhǎng)度)。

因此在代碼中大量使用String對(duì)象時(shí)，應(yīng)考慮內(nèi)存的實(shí)際占用情況。

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

驗(yàn)證結(jié)論

接下來(lái)，我們就一起來(lái)驗(yàn)證下我們上面的結(jié)論。首先，創(chuàng)建一個(gè)UUIDUtils類(lèi)用來(lái)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(méi)有-的UUID 
 */ 
public class UUIDUtils { 
 public static String getUUID(){ 
  String uuid = UUID.randomUUID().toString(); 
  return uuid.replace("-", ""); 
 } 
} 

接下來(lái)，創(chuàng)建一個(gè)TestString類(lèi)，在main()方法中創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)度為4000000的數(shù)組，然后在數(shù)組中放滿(mǎn)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(cè)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(gè)字符串，每個(gè)字符串的長(zhǎng)度為32，所以保存字符串?dāng)?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(jìn)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(jì)算的大些，是因?yàn)樵诔绦驅(qū)嶋H運(yùn)行的過(guò)程中，程序內(nèi)部也會(huì)生成一些字符串，這些字符串也會(huì)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(yù)期。

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