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unsafe获取数组元素偏移量：如何计算底层偏移地址？

通过Unsafe访问数组元素的偏移量计算方法

本文探讨如何利用Unsafe机制计算数组元素的底层内存偏移地址。

偏移量计算公式：

偏移量 = (long)i

其中：

  • i：目标数组元素的索引。
  • shift：偏移量倍率，由 31 - Integer.numberOfLeadingZeros(scale) 计算得出。scale 代表数组元素的大小（例如，int数组的scale为4）。
  • base：数组对象的起始内存地址。

shift值的计算逻辑：

shift值通过 31 - Integer.numberOfLeadingZeros(scale) 计算获得。Integer.numberOfLeadingZeros(scale) 函数计算 scale 的二进制表示中从最高位开始连续的0的个数。 对于int型数组，scale 通常为4，Integer.numberOfLeadingZeros(4) 结果为29，因此 shift = 31 - 29 = 2。 shift值决定了元素在内存中的对齐方式。

base值的含义：

base 代表数组中第一个元素的内存地址。在64位系统中，数组对象通常包含以下结构：

  • 标记字 (Mark Word)：8字节
  • 类指针 (Klass Pointer)：8字节
  • 长度字段 (Length)：8字节 (使用压缩OOP选项时为4字节)

因此，对于未启用压缩OOP选项的64位系统，base 通常为24字节（16字节的偏移量，指向第一个元素）。 虽然数组对象头包含其他字段，但这些字段不影响元素偏移量的计算。

通过上述公式和参数解释，我们可以精确计算出任意数组元素在内存中的偏移地址。 需要注意的是，直接操作内存地址存在风险，应谨慎使用Unsafe机制，并充分理解其潜在的风险。