如何在Java中计算HashMap内存使用情况？

hashmap memory-management garbage-collection java jvm

2022-09-01 12:11:17

在一次采访中，我被要求计算内存使用情况，以及如果您拥有200万个项目，它将消耗多少估计内存。HashMap

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']

我如何估计Java中此HashMap对象的内存使用情况？

答案 1

简短的回答

为了找出对象有多大，我会使用探查器。例如，在 YourKit 中，您可以搜索对象，然后让它计算其深度大小。这将使您公平地了解如果对象是独立的并且对象的大小保守，将使用多少内存。

诡计多端

如果对象的某些部分在其他结构中重用，例如字符串文本，则丢弃它不会释放这么多内存。事实上，丢弃对HashMap的一个引用可能根本不会释放任何内存。

那么序列化呢？

序列化对象是获取估计值的一种方法，但由于序列化开销和编码在内存和字节流中是不同的，因此可能会非常偏差。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，Integer 可以采用 16 个字节作为标头，4 个字节用于数字和 4 个字节填充（对象在内存中对齐为 8 个字节），总共 24 个字节。但是，如果序列化一个整数，则需要 81 个字节，序列化两个整数，它们需要 91 个字节。即，第一个整数的大小被膨胀，第二个整数小于内存中使用的大小。

字符串是一个复杂得多的示例。在 Sun/Oracle JVM 中，它包含 3 个值和一个引用。因此，您可能会假设它使用16字节标头加3 * 4字节作为s，4字节用于，16字节用于开销，然后每个字符使用两个字节，对齐到8字节边界...intchar[]intchar[]char[]

哪些标志可以改变大小？

如果您有 64 位引用，则引用的长度为 8 个字节，从而导致 4 个字节的填充。如果您有 64 位 JVM，则可以使用 32 位引用。（所以只看JVM位大小并不能告诉你它引用的大小）char[]+XX:+UseCompressedOops

如果有，JVM 将使用 byte[] 而不是 char 数组。这可能会稍微减慢应用程序的速度，但可以显著改善内存消耗。当使用字节[]时，消耗的内存是每个字符1个字节 ;)。注意：对于 4 个字符的字符串，如示例中所示，由于 8 字节边界，使用的大小是相同的。-XX:+UseCompressedStrings

你说的“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，可能是字符串文本。“大小”的含义取决于它的使用方式。即，结构单独使用多少内存？如果结构被丢弃，将释放多少？如果复制结构，将使用多少内存？这些问题可以有不同的答案。

如果没有探查器，您可以执行哪些操作？

如果您可以确定可能的保守大小足够小，则确切的大小无关紧要。保守的情况可能是从头开始构造每个字符串和条目。（我只说可能因为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（）并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。重复这个练习很多次，但它可以给你一个公平的想法。

（顺便说一句，虽然System.gc（）只是一个提示，但默认情况下，Sun/Oracle JVM每次都会执行完整的GC）

答案 2

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

如果考虑 HashMap 的大小，则在您提供的示例中，HashMap 存储一个对字符串“aby”的引用和一个对列表的引用。因此，列表中的多个元素并不重要。只有对列表的引用存储在值中。

在 32 位 JVM 的一个 Map 条目中，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 Map 条目的 “next” 属性。

您还可以添加 4*（X-1）字节引用，其中“X”是 HashMap 在调用构造函数时创建的空存储桶数。根据 http://docs.oracle.com/javase/6/docs/api/java/util/HashMap.html，它应该是16。new HashMap<String,List<String>>()

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

因此，最终，上面的HashMap的大小将为4 + 4 + 1 + （4 * 15）+ 16 + 8 = 93字节

这是基于HashMap拥有的数据的近似值。我想也许面试官有兴趣看看你是否了解HashMap的工作方式（例如，默认构造函数为Map条目创建和数组16个桶，存储在HashMap中的对象的大小不会影响HashMap大小，因为它只存储引用）。

HashMap被广泛使用，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。