Структуры в JAVA — что я делаю не так?
Очень рекомендую посмотреть запись встречи JUG.ru c Романом Елизаровым — Миллионы котировок в секунду на чистой Java. Основная тема лекции — как раз «структуры» в Java. Там есть ответы на все вопросы, которые вы озвучили в этом треде, и много больше.

По теме: сама аллокация — это точно не то, что следует «оптимизировать» под нынешним Хотспотом.
Если хотите заниматься фигурным выпиливанием по байтам:

1. Подумайте, может оно того не стоит?

2. docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/nio/ByteBuffer.html Но учтите что невыровненные чтения/записи на не-x86 бывают дорогие.