如何计算 Java 中的 HashMap 内存使用量？

Question

在一次采访中，我被要求计算 HashMap 的内存使用量，以及如果你有 200 万个项目，它将消耗多少内存。

例如：

Map <String,List<String>> mp=new HashMap <String,List<String>>();

映射是这样的。

key   value
----- ---------------------------
abc   ['hello','how']
abz   ['hello','how','are','you']

如何估计 Java 中这个 HashMap 对象的内存使用情况？

Answer 1

我认为应该澄清这个问题，因为HashMap的大小和HashMap的大小+ HashMap所包含的对象之间存在差异。

如果您考虑 HashMap 的大小，在您提供的示例中，HashMap 存储一个对字符串“aby”的引用和一个对 List 的引用。所以列表中的多个元素无关紧要。值中仅存储对列表的引用。

在 32 位 JVM 中，在一个 Map 条目中，您有 4 个字节用于“aby”引用 + 4 个字节用于 List 引用 + 4 个字节用于 Map 条目的“hashcode” int 属性 + 4 个字节用于“下一个“地图条目的属性。

您还添加了 4*(X-1) 字节引用，其中“X”是当您调用构造函数 new HashMap<String,List<String>>() 时 HashMap 创建的空桶的数量 .根据http://docs.oracle.com/javase/6/docs/api/java/util/HashMap.html，应该是16。

还有 loadFactor、modCount、threshold 和 size，它们都是原始 int 类型（多 16 个字节）和 header（8 个字节）。

所以最后，您上面的 HashMap 的大小将是 4 + 4 + 1 + (4*15) + 16 + 8 = 93 个字节

这是基于 HashMap 拥有的数据的近似值。我认为面试官可能有兴趣了解您是否了解 HashMap 的工作方式（例如，默认构造函数为 Map 条目创建 16 个存储桶的数组，存储在 HashMap 中的对象的大小不影响 HashMap 的大小，因为它只存储引用）。

HashMap 应用如此广泛，以至于在某些情况下，应该值得使用具有初始容量和负载因子的构造函数。

Answer 2

简短回答

要了解对象有多大，我会使用分析器。例如，在 YourKit 中，您可以搜索对象，然后让其计算其深度大小。如果对象是独立的并且是对象的保守大小，这将使您大致了解将使用多少内存。

狡辩

如果对象的某些部分在其他结构中重复使用，例如字符串文字，您不会通过丢弃它来释放这么多内存。事实上，丢弃对 HashMap 的一个引用可能根本不会释放任何内存。

序列化呢？

序列化对象是获得估计值的一种方法，但由于序列化开销和编码在内存和字节流中不同，因此它可能会大打折扣。使用多少内存取决于 JVM（以及它是否使用 32/64 位引用），但序列化格式始终相同。

例如

在 Sun/Oracle 的 JVM 中，一个 Integer 可以占用 16 个字节的头部，4 个字节的数字和 4 个字节的填充（对象在内存中是 8 字节对齐的），总共 24 个字节。但是，如果你序列化一个整数，它需要 81 个字节，序列化两个整数，它们需要 91 个字节。即第一个 Integer 的大小被夸大了，而第二个 Integer 小于内存中使用的大小。

字符串是一个更复杂的例子。在 Sun/Oracle JVM 中，它包含 3 个 int 值和一个 char[] 引用。所以你可能会假设它使用 16 字节标头加上 3 * 4 字节用于ints，4 字节用于char[]，16 字节用于char[] 的开销，然后每个字符两个字节，对齐到 8-字节边界...

哪些标志可以改变大小？

如果您有 64 位引用，则 char[] 引用的长度为 8 个字节，从而产生 4 个字节的填充。如果您有 64 位 JVM，则可以使用 +XX:+UseCompressedOops 来使用 32 位引用。 （所以单看 JVM 位大小并不能告诉你它的引用大小）

如果您有-XX:+UseCompressedStrings，JVM 将尽可能使用 byte[] 而不是 char 数组。这可以稍微减慢您的应用程序，但可以显着提高您的内存消耗。当使用 byte[] 时，每个 char 消耗的内存为 1 个字节。 ;) 注意：对于 4 字符字符串，如示例中所示，由于 8 字节边界，使用的大小相同。

“大小”是什么意思？

正如已经指出的那样，HashMap 和 List 更复杂，因为许多（如果不是全部）字符串可以重用，可能是字符串文字。 “大小”的含义取决于它的使用方式。即该结构单独使用多少内存？如果结构被丢弃，会释放多少？如果复制该结构将使用多少内存？这些问题可以有不同的答案。

没有分析器你能做什么？

如果您可以确定可能的保守尺寸足够小，则确切尺寸无关紧要。保守的情况可能是您从头开始构造每个字符串和条目。 （我只说可能是因为 HashMap 可以容纳 10 亿个条目，即使它是空的。具有单个字符的字符串可以是具有 20 亿个字符的字符串的子字符串）

您可以执行 System.gc()，获取可用内存，创建对象，执行另一个 System.gc()，然后查看可用内存减少了多少。您可能需要多次创建对象并取平均值。多次重复这个练习，但它可以给你一个公平的想法。

（顺便说一句，System.gc() 只是一个提示，Sun/Oracle JVM 默认每次都会执行一次 Full GC）

Answer 3

如果不知道所有字符串是什么，每个列表中有多少项，或者不知道字符串是否都是唯一引用，则无法提前知道。

唯一确定的方法是将整个内容序列化为一个字节数组（或临时文件）并查看确切的字节数。