JVM之压缩指针（CompressedOops）
对于32位机器，进程能使用的最大内存是4G。如果进程需要使用更多的内存，需要使用64位机器。
对于Java进程，在oop只有32位时，只能引用4G内存。因此，如果需要使用更大的堆内存，需要部署64位JVM。这样，oop为64位，可引用的堆内存就更大了。
注：oop（ordinary object pointer），即普通对象指针，是JVM中用于代表引用对象的句柄。
在堆中，32位的对象引用占4个字节，而64位的对象引用占8个字节。也就是说，64位的对象引用大小是32位的2倍。
64位JVM在支持更大堆的同时，由于对象引用变大却带来了性能问题：
- 增加了GC开销
64位对象引用需要占用更多的堆空间，留给其他数据的空间将会减少，从而加快了GC的发生，更频繁的进行GC。
- 降低CPU缓存命中率
64位对象引用增大了，CPU能缓存的oop将会更少，从而降低了CPU缓存的效率。
为了能够保持32位的性能，oop必须保留32位。那么，如何用32位oop来引用更大的堆内存呢？
答案是压缩指针（CompressedOops）。
JVM的实现方式是，不再保存所有引用，而是每隔8个字节保存一个引用。例如，原来保存每个引用0、1、2...，现在只保存0、8、16...。因此，指针压缩后，并不是所有引用都保存在堆中，而是以8个字节为间隔保存引用。
在实现上，堆中的引用其实还是按照0x0、0x1、0x2...进行存储。只不过当引用被存入64位的寄存器时，JVM将其左移3位（相当于末尾添加3个0），例如0x0、0x1、0x2...分别被转换为0x0、0x8、0x10。而当从寄存器读出时，JVM又可以右移3位，丢弃末尾的0。（oop在堆中是32位，在寄存器中是35位，2的35次方=32G。也就是说，使用32位，来达到35位oop所能引用的堆内存空间）
在JVM中（不管是32位还是64位），对象已经按8字节边界对齐了。对于大部分处理器，这种对齐方案都是最优的。所以，使用压缩的oop并不会带来什么损失，反而提升了性能。
Oracle JDK从6 update 23开始在64位系统上会默认开启压缩指针。
32位HotSpot VM是不支持UseCompressedOops参数的，只有64位HotSpot VM才支持。
对于大小在4G和32G之间的堆，应该使用压缩的oop。
查看压缩指针的工作模式
在VM启动的时候，可以设置 -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintCompressedOopsMode 参数来确认压缩指针的工作模式。
JDK 7
压缩指针默认开启：
$ java -server -Xms2G -Xmx2G -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintCompressedOopsMode -version heap address: 0x000000077ae00000, size: 2130 MB, zero based Compressed Oops java version "1.7.0_79" Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.7.0_79-b15) Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 24.79-b02, mixed mode) 复制代码
JDK 8
压缩指针默认开启：
$ java -server -Xms2G -Xmx2G -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintCompressedOopsMode -version heap address: 0x0000000080000000, size: 2048 MB, Compressed Oops mode: 32-bit Narrow klass base: 0x0000000000000000, Narrow klass shift: 3 Compressed class space size: 1073741824 Address: 0x000000013fe20000 Req Addr: 0x0000000100000000 java version "1.8.0_121" Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_121-b13) Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.121-b13, mixed mode) 复制代码
关闭压缩指针：
$ java -server -Xms2G -Xmx2G -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:-UseCompressedOops -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintCompressedOopsMode -version java version "1.8.0_121" Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_121-b13) Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.121-b13, mixed mode) 复制代码
实例比较
测试环境：JDK 1.8.0_121
测试代码
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;
public class IntegerApplication {
public static void main(String[] args) {
List<Integer> intList = new LinkedList<>();
for (int i = 0; i < 2000000; i++) {
Integer number = new Integer(1);
intList.add(number);
}
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.println("application is running...");
String tmp = scanner.nextLine();
System.exit(0);
}
}
复制代码
使用Eclipse Memory Analyzer查看Integer对象数量与大小
先运行程序IntegerApplication，再通过mat查看对象分配情况。
开启压缩指针
压缩指针默认开启（-XX:+UseCompressedOops）。
$ java IntegerApplication application is running... 复制代码
每个Integer大小为：
64(Mark Word)+32(Compressed oops)+32(int)=128bits=16bytes
所有Integer总大小为：
2000256*16=32004096bytes
关闭压缩指针
设置参数-XX:-UseCompressedOops，关闭压缩指针。
$ java -XX:-UseCompressedOops IntegerApplication application is running... 复制代码
每个Integer大小为：
64(Mark Word)+64(Compressed oops)+32(int)=160bits=20bytes
由于JVM内存分配需要根据字宽进行对齐，对于64位JVM，字宽为8个字节。因此，一个Integer实际占用24bytes，即192bits。
所有Integer总大小为：
2000256*24=48006144bytes
通过上面的实例可以看到，在开启压缩指针之后，oop大小确实是变成了32位，并且实际测试结果与理论分析是一致的。
正文到此结束
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