PoolChunk用来分配大于或等于一个page的内存，如果需要小于一个page的内存，需要先从PoolChunk中分配一个page，然后再把一个page切割成多个子页-subpage，最后把内存以subpage为单位分配出去。PoolSubpage就是用来管理subpage的。

一个page会被分割成若干个大小相同的subpage，subpage的的大小是elemSize。elemSize必须是16的整数倍，即必须满足elemSize & 15 == 0。elemSize的取值范围是(16, pageSize-16)。多个elemSize相等的PoolSubpage组成一个双向链表，用于分配特定大小的subpage。

Tiny和Small类型的内存，都是用subpage来分配。Tiny内存大小范围是[16, 512)，如果把大小不同的subpage按顺序排列，除最后一个外，任意一个subpage的elemSize+16等于下一个subpage的elemSize，可以用于分配Tiny内存的subpage有512>>4=32种。Small内存大小范围是[512, pageSize)，subpage的elemSize=512 * 2n = 2(9+n)， 可以用于分配Small内存的subpage有n种，n的最小值是0, 最大值由pageSize决定。

已知:

elemSize < pageSize

pageSize可以表示为2k

elemSize = 29+n

=> 29+n < 2k

=> 9+n < k

=> n < k - 9

=> n的取值范围是(0, k - 9)

上一章中分析过pageShifts, 它就是上面推导过程中使用的变量k。

PoolArena中的PoolSubpage数组

PoolArena维护了两个PoolSubpage表，都是以PoolSubpage[]数组的形式保存：

tinySubpagePools：用于分配Tiny内存，数组长度是521 >> 4 = 32。

smallSubpagePools: 用于分配Small内存，数组长度是pageShifts - 9。

PoolArean在构造方法中初始化这两个数组:

1 tinySubpagePools =newSubpagePoolArray(numTinySubpagePools);2 for (int i = 0; i < tinySubpagePools.length; i ++) {3 tinySubpagePools[i] =newSubpagePoolHead(pageSize);4 }5

6 numSmallSubpagePools = pageShifts - 9;7 smallSubpagePools =newSubpagePoolArray(numSmallSubpagePools);8 for (int i = 0; i < smallSubpagePools.length; i ++) {9 smallSubpagePools[i] =newSubpagePoolHead(pageSize);10 }

代码中的numTinySubpagePools=512>>4和numSmallSubpagePools=pageShifts - 9,分别是两个数组的长度。这两个数组保存的都是PoolSubpage双向链表的头节点，头节点不能用来分配内存。

findSubpagePoolHead方法可以根据elemSize找到对应的PoolSubpage链表的头节点:

1 PoolSubpage findSubpagePoolHead(intelemSize) {2 inttableIdx;3 PoolSubpage[] table;4 if (isTiny(elemSize)) { //< 512

5 tableIdx = elemSize >>> 4;6 table =tinySubpagePools;7 } else{8 tableIdx = 0;9 elemSize >>>= 10;10 while (elemSize != 0) {11 elemSize >>>= 1;12 tableIdx ++;13 }14 table =smallSubpagePools;15 }16

17 returntable[tableIdx];18 }

4-6行，如果是Tiny内存，计算elemSize在tinySubpagePools中的偏移量tableIdx。

8-14行，如果是Normal内存，计算elemSize在smallSubpagePools中的偏移量tabIeIdx。计算tableIdx的算法是把elemSize无符号右移10位之后，找非0的最高位，在找的过程中累加tableIdx，找到之后及得到了正确的偏移量。这个算法还可以简化成log2(elemSize) - 9。

17行，取出一个PoolSubpage链表头。

PoolSubpage初始化

在PoolChunk的allocateSubpage方法中，调用findSubpagePoolHead得到一个head，然后使用分配到的二叉树内存节点初始化一个PoolSubpage节点。一个能用来分配内存的PooSubpage节点可以调用构造方法或init方法进行初始化。

1 PoolSubpage(PoolSubpage head, PoolChunk chunk, int memoryMapIdx, int runOffset, int pageSize, intelemSize) {2 this.chunk =chunk;3 this.memoryMapIdx =memoryMapIdx;4 this.runOffset =runOffset;5 this.pageSize =pageSize;6 bitmap = new long[pageSize >>> 10]; //pageSize / 16 / 64

7 init(head, elemSize);8 }

这个构造方法只是做了一些简单的属性初始化工作。第6行初始bitmap，它用bit位来记录每个subpage的使用情况，每个bit对应一个subpage，0表示subpage空闲，1表示subpage已经被分配出去。一个subpage的大小是elemSize，前面已经讲过，最小的elemSize=16,  那么一个page最多可分割成subpage的数量maxSubpageCount=pageSize/16=pageSize >> 4。bitmap是个long型的数字，每个long数据有64位，因此bitmap的最大长度只需要maxBitmapLength = maxSubpageCount / 64 = pageSize / 16 / 64 = pageSize >> 10就够用了。

init方法的作用是根据elemSize计算出有效的bitmap长度bitmapLength，然后把bitmapLength范围内存的bit值都初始化为0。

1 void init(PoolSubpage head, intelemSize) {2 doNotDestroy = true;3 this.elemSize =elemSize;4 if (elemSize != 0) {5 maxNumElems = numAvail = pageSize /elemSize;6 nextAvail = 0;7 bitmapLength = maxNumElems >>> 6;8 if ((maxNumElems & 63) != 0) {9 bitmapLength ++;10 }11

12 for (int i = 0; i < bitmapLength; i ++) {13 bitmap[i] = 0;14 }15 }16 addToPool(head);17 }

第5行，初始subpage的最大数量maxNumElems和可用数量numAvail。

第6行，初始化下一个可用subpage的索引。

第7行, 计算bitmap的有效数量，bitmapLength = maxNumElems >>> 6 = maxNumElems / 64。

第8,9行，如果maxNumElems不是64的整数倍，bitmapLength需要额外加1。

第12-14行，有效长度的bitmap值都设置成0。

第16行, 把当前PoolSubpage节点添加到head后面。

bitmap位的索引范围是[0, maxNumElems)。

分配一个subpage

PoolSubpage初始化完成之后，调用allocate可以分配一个subpage，返回的是一个long型的的handle，这个handle代表一块内存。handle的低32位memoryMapIdx，是PoolChunk中二叉树节点的索引；高32位bitmapIdx，是subpage在bitmap中对应位的索引。

分配一个subpage有两个步骤:

找到一个可用subpage的索引bitmapIdx

把这个bitmapIdx在bitmap中对应的bit为置为1

findNextAvail方法负责到底一个可用的subpage并返回它的bitmapIdx。

1 private intfindNextAvail() {2 final long[] bitmap = this.bitmap;3 final int bitmapLength = this.bitmapLength;4 for (int i = 0; i < bitmapLength; i ++) {5 long bits =bitmap[i];6 if (~bits != 0) {7 returnfindNextAvail0(i, bits);8 }9 }10 return -1;11 }12

13 private int findNextAvail0(int i, longbits) {14 final int maxNumElems = this.maxNumElems;15 final int baseVal = i << 6;16

17 for (int j = 0; j < 64; j ++) {18 if ((bits & 1) == 0) {19 int val = baseVal |j;20 if (val >>= 1;27 }28 return -1;29 }

第1-11行，变量bitmap数组，找到一个至少有一位是0的long数据。~bits != 0 说明bits中至少有一位是0。然后调用findNextAvail0找到bits中为0的最低位。

第15行，计算bitmap数组中的索引i对应的bit索引baseVal = i << 6 = i * 64。

第17-27行，遍历bits的每个bit位，遇到为0的bit后在19计算回bitmpaIdx = baseVal | j，j表示bit位在long数据中bit索引。如果满足bitmapIdx < maxNumElems在21返回。

第28行，如果没找到可用的subpage, 返回-1。当maxNumElems不是64的整数倍时，bitmap数组中最后一个bits在~bits != 0的情况下可能已经没有subpage可用。

allcate方法是分配supage的入口，它调用getNextAvail得到一个supage的bitmapIdx,  getNextAvail在nextAvail属性为-1的时候，调用findNexAvail。然后把bitmapIdx对应的bit为置为1，最后返回handle。

1 longallocate() {2 if (elemSize == 0) {3 return toHandle(0);4 }5

6 if (numAvail == 0 || !doNotDestroy) {7 return -1;8 }9

10 final int bitmapIdx =getNextAvail();11 int q = bitmapIdx >>> 6;12 int r = bitmapIdx & 63;13 assert (bitmap[q] >>> r & 1) == 0;14 bitmap[q] |= 1L <

16 if (-- numAvail == 0) {17 removeFromPool();18 }19

20 returntoHandle(bitmapIdx);21 }

第10行，得到下一个可用的subpage在bitmap中的索引bitmapIdx。

第11行，计算bitmapIdx在bitpmap数组中索引，q = bitmapIdx >>> 6 = (int)(bitmapIdx/64)。

第12行，计算bitmapIdx对应的bit在long数据中的位索引r，表示q对应的long数据的第r位就是。

第14行，把bitmapIdx对应的bit为设置为1。

第16,17行，把可用subpage数numAvail减1，如果numAvail==0表示当前PoolSubpage节点已经没有可用的subpage了，调用removeFromPool把它从链表中删除。

第20行，把bitmapIdx转换成表示内存的handle，算法是:  handle = 0x4000000000000000L | (long) bitmapIdx << 32 | memoryMapIdx;

释放一个subpage

free方法实现了subpage释放的功能，和allocate相比要简单的多，它的主要工作是把bitmapIdx对应的bit为设置为0，还顺便做了一下清理善后工作。

1 boolean free(PoolSubpage head, intbitmapIdx) {2 if (elemSize == 0) {3 return true;4 }5 int q = bitmapIdx >>> 6;6 int r = bitmapIdx & 63;7 assert (bitmap[q] >>> r & 1) != 0;8 bitmap[q] ^= 1L <

10 setNextAvail(bitmapIdx);11

12 if (numAvail ++ == 0) {13 addToPool(head);14 return true;15 }16

17 if (numAvail !=maxNumElems) {18 return true;19 } else{20 //Subpage not in use (numAvail == maxNumElems)

21 if (prev ==next) {22 //Do not remove if this subpage is the only one left in the pool.

23 return true;24 }25

26 //Remove this subpage from the pool if there are other subpages left in the pool.

27 doNotDestroy = false;28 removeFromPool();29 return false;30 }31 }

第5,6行，和allocate中解释过。

第8行，把bitmapIdx对应的bit为置为0。

第10行，把这个bitmapIdx赋值给nextAvail属性，这样在一次或多次调用free之后的第一次allocate调用就不会调用findNextAvail方法，可以提升allocate的性能。

第12,13行，当前PoolSubpage节点中至少有一个可用的subpage，把当前节点添加到链表中。

第27-29行，当前PooSubpage节点中所有分配出去的节点都全部还会来了，换言之，当前节点有回到bitmap初始化状态，把当前节点从链表中删除。