在Java中获取对象大小的方法——sizeof

在Java中，我们经常需要知道一个对象所占的大小，以便在编写高效的程序时优化内存使用。本篇文章将介绍一种获取对象大小的方法——sizeof。

什么是sizeof

sizeof是一种计算对象大小的函数，它可以返回对象所占用的内存大小，包括对象头、实例变量和对齐填充。sizeof可以帮助我们在编写高性能的Java程序时尽可能地节约内存。

Java中没有sizeof

在Java中，没有像C或C++中的sizeof那样直接获取对象的大小的方法。因为在Java中，对象的大小是不确定的，它取决于JVM的具体实现和运行时情况。

但是，在实际编程中，我们还是需要知道一个对象的大小。幸运的是，有一些工具可以帮助我们计算对象的大小。

使用Instrumentation获取对象大小

使用Instrumentation是一种最简单的计算Java对象大小的方式。Instrumentation是一个Java SE提供的API，它可以在运行时动态地修改字节码，实现类似于AOP（面向切面编程）的功能。使用Instrumentation，我们可以在程序运行时计算一个对象所占的内存大小。

下面是一个使用Instrumentation获取对象大小的示例代码：

import java.lang.instrument.Instrumentation;

public class SizeofUtil {
    private static Instrumentation instrumentation;

    public static void premain(String args, Instrumentation inst) {
        instrumentation = inst;
    }

    public static long sizeOf(Object obj) {
        return instrumentation.getObjectSize(obj);
    }
}

首先在JVM启动时需要加载一个代理类来获取Instrumentation实例，这里使用的是JavaSE提供的premain方法。然后就可以使用getObjectSize方法计算对象大小了。

使用Java Agent获取对象大小

Java Agent是一种程序，它可以在JVM运行时加载，并且可以修改字节码。通过Java Agent，我们可以在运行时获取对象的大小。下面是一个使用Java Agent获取对象大小的示例代码：

import java.lang.instrument.Instrumentation;

public class SizeofUtil {
    private static volatile Instrumentation globalInstrumentation;

    public static void premain(String args, Instrumentation inst) {
        globalInstrumentation = inst;
    }

    public static long sizeOf(Object obj) {
        if (globalInstrumentation == null) {
            throw new IllegalStateException("Can not access instrumentation environment.");
        }
        return globalInstrumentation.getObjectSize(obj);
    }
}

这段代码与使用Instrumentation的示例代码非常相似。唯一的区别是，使用Java Agent时，不需要在main方法中调用SizeofUtil.premain方法，而是在命令行启动时添加代理jar包。

使用Unsafe获取对象大小

Unsafe是Java中一个高危险性的API，它提供了一些访问底层的内存操作方法。使用Unsafe可以直接获取对象头和对象实例变量的偏移量，并计算对象大小。

下面是一个使用Unsafe获取对象大小的示例代码：

import sun.misc.Unsafe;

import java.lang.reflect.Field;

public class SizeofUtil {
    private static Unsafe unsafe = null;

    static {
        Field field = null;
        try {
            field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
            field.setAccessible(true);
            unsafe = (Unsafe) field.get(null);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static long sizeOf(Object obj) {
        long objSize = 0L;
        Class c = obj.getClass();
        while (c != Object.class) {
            Field[] fields = c.getDeclaredFields();
            for (Field field : fields) {
                objSize = Math.max(objSize, unsafe.objectFieldOffset(field) + 1);
            }
            c = c.getSuperclass();
        }
        return objSize;
    }
}

这段代码通过反射获取了Unsafe实例，然后通过遍历对象的所有字段，获取偏移量并计算对象大小。

总结

本篇文章介绍了三种获取Java对象大小的方法，它们分别是：使用Instrumentation、使用Java Agent和使用Unsafe。使用这些方法，可以帮助我们在编写高性能Java程序时提高内存使用效率。