通俗解析压缩指针的32GB寻址原理

#### **基础概念：指针压缩与地址对齐** 1. **指针压缩的作用** 在64位JVM中，普通指针占用8字节。启用压缩指针后，通过 **地址对齐** 和 **位移操作**，将指针压缩到4字节。这相当于用32位的空间存储原本需要64位的信息，节省内存占用。 2. **为什么要用8字节对齐？** JVM强制所有对象按 **8字节对齐**（类似“内存格子”的最小单位是8字节）。例如： • 对象A的起始地址可能是`0x1000`（十进制4096，是8的倍数）； • 对象B的起始地址可能是`0x1008`（十进制4104，也是8的倍数）。 **对齐后的地址特点**：二进制地址的后三位始终为`000`（例如`0x1000`的二进制是`0001 0000 0000 0000`，最后三位是`000`）。 --- #### **压缩指针的寻址计算** 1. **压缩存储的原理** • 由于地址是8字节对齐的，后三位`000`无实际意义，可以 **舍弃不存**。 • 例如，对象地址`0x1000`（二进制后三位`000`），压缩后存储的是`0x1000 >> 3 = 0x200`（32位数值）。 2. **解压还原的步骤** • 使用时将压缩后的32位值 **左移3位**（相当于乘以8），补上被舍弃的后三位`000`。 • 例如，压缩值`0x200`还原为真实地址：`0x200 << 3 = 0x1000`。 3. **最大寻址范围的计算** • 32位能表示的最大值是`2^32`，每个值对应8字节的内存块。 • **总寻址范围** = `2^32 × 8B = 32GB` （相当于用32个二进制位管理32GB内存，每个位代表8字节的“内存格子”）。 --- #### **为什么说“跨度是8字节，而非单字节”？** • **单字节寻址**：普通指针直接表示每个字节的地址，例如32位指针能寻址`2^32 × 1B = 4GB`。 • **压缩指针的“块寻址”**： • 每个压缩指针代表一个 **8字节的块**（类似快递柜的“格子编号”，每个编号对应一个8字节的格子）。 • 32位能表示`2^32`个块，总容量为`2^32 × 8B = 32GB`。 --- #### **实际例子** 假设堆内存中有以下对象地址（16进制）： • `0x0000` → 二进制末尾`000` • `0x0008` → 二进制末尾`000` • `0x0010` → 二进制末尾`000` **压缩存储**： JVM将这些地址统一右移3位，得到压缩值`0x000`、`0x001`、`0x002`（32位数值）。 **解压还原**： 使用时左移3位，恢复为原始地址`0x0000`、`0x0008`、`0x0010`。 --- #### **关键总结** • **8字节对齐是压缩的基石**：通过舍弃地址末尾的3位`000`，将寻址粒度从1字节扩大到8字节，实现“用32位管32GB”。 • **性能与空间的平衡**： • **优点**：内存占用减少50%，提升缓存效率。 • **限制**：堆内存超过32GB时，压缩失效（需回退到8字节指针）。