类设计最小化内存使用：如果对象实例变量（非基元）为null，它是否仍然使用必要的引用字节？

Question

我目前正在设计一种数据结构，我试图将内存消耗降至最低。我有一些实例变量可能为null，具体取决于Trie中Node的位置。我开始沿着创建单独类的路径（一个具有实例变量而另一个没有实例变量），这样我就不会浪费大量空间和空引用...但后来我开始想知道jvm是如何工作的。如果对象引用为null或者它是否有更优化的方法来存储空引用，它是否仍然占用了整个8个字节（假设是x64 arch）？

Answer 1

我几乎可以肯定JVM会为null引用使用尽可能多的空间。如果你有一个带有3个参考字段的对象，并且你将中间的那个归零，我认为任何虚拟机都不能移动第3个并保存4或8个字节（然后当你改变时） null到其他东西，它将不得不再次移动东西）。如果这在技术上是可行的，那就不值得了 - 额外的计算成本和代码复杂性会杀死任何潜在的收益。此外，部分由于C遗产，在大多数机器上，与0相等的指针在非常低的水平上作为NULL工作，因此null引用具有相当明显的表示。

在Oracle / Sun JDK上，如果堆小于16 GB，则可以使用-XX:+UseCompressedOops命令行参数在64位上引用4个字节而不是8个引用（无论引用是否为{{1}或不）。

Answer 2

答案是肯定仍然使用必要的字节。 在Java中，null只是引用可以具有的值。这意味着参考没有任何意义。在这种情况下，您仍然占用参考空间。这是32位系统上的4个字节或64位系统上的8个字节。

请参阅Does null variable require space in memory

Answer 3

类和超类也使用一些字节。

如果你真的想避免大部分内存使用，我建议使用 FlyWeight 模式

（想法：重用相同的不可变对象;让工厂创建和缓存它们。）

你的代码变得有点复杂，这很糟糕。但是你可以节省很多钱。

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另一种选择是处理更简单的类型（而不是对象）。 它不太实用，你必须在数据外部做所有事情...... 所以我更喜欢FlyWeight。

Answer 4

我们可以应用简单的数学：假设你有一个类型int的字段的对象，在任何架构上都是4个字节，可以是未定义的（它取决于用例该字段必须采用的值）你可以理解它是未定义的）。现在，如果已定义，则使用4个字节。如果未定义，则浪费4个字节。

假设您将其包装到对象中。现在，如果定义了字段，它将使用4或8个字节（取决于JVM位数和指针压缩打开或关闭-XX:+UseCompressedOops）作为指针。具有单个4字节字段的对象将消耗16个字节而不管位数如何（对象将在32位和64位Java运行时上占用16个字节，因为它包含8或12个字节的对象标头和4个字节的值，并且使用的内存已对齐最近的8个字节）。

总结一下，如果你坚持使用原语，你将使用4个字节。如果将单个int包装到一个对象中，如果该字段具有值，则将使用20或24个字节;如果值为null，则为4或8个字节。