Netty学习笔记之ByteBuf概览

1、ByteBuf

下图是ByteBuf的继承体系：

1、分类

1）从内存分配角度看，可分为两种：

（1）堆内存字节缓冲区：如上图中带有Heap的类，它们的特色是直接在堆中分配内存，分配和回收快，但缺点是在网络通讯读写中，需额外作一次内存分配，

（2）直接内存缓冲区：使用直接内存进行内存分配，如上图中带有Direct的类，它们的特色是分配回收较慢，但网络通讯中不须要进行额外的内存分配，相似于linux中的sendfile系统调用，它直接将内核缓冲区的数据复制到Channel中，再也不通过用户缓冲区，由于少了一次复制，性能有所提高。

在实际使用中的最佳实践是在I/O通讯线程的读写缓冲区使用直接内存缓冲区，后端业务消息的编解码使用堆内存缓冲区。

2）从内存回收角度看，可分为两类：

（1）基于对象池的ByteBuf：如继承体系中带有Pool的类，它们的内存管理基于对象池，它们本身维护了一个内存池，可提高使用效率。

（2）普通ByteBuf

基于对象池的ByteBuf使用时须要更加谨慎。

2、ByteBuf简介

1）ByteBuf与ByteBuffer的比较

ByteBuf是对NIO中ByteBuffer的封装，为何不使用原始的ByteBuffer呢？究其缘由，ByteBuffer有如下不足：

（1）：长度固定，一旦分配完成，则容量不能动态扩展或收缩；

（2）：读写后不方便，由于每次都须要调用flip()等函数处理；

（3）：API功能有限，一些高级和实用特性不支持。

2）ByteBuf使用

建立ByteBuf的官方推荐方法是使用Unpool来建立，如：

ByteBuf buf = Unpooled.buffer(20);

        相似于ByteBuffer，ByteBuf中也有读写索引等概念，不一样在于ByteBuffer使用一个位置指针处理读写操做，而ByteBuffer使用两个位置指针分别对读写进行操做，下图是ByteBuf的读写索引构造：

        其中readerIndex标识读取索引，writerIndex标识写索引，capacity为容量，即readerIndex到writerIndex部分是可读部分，writerIndex到capacity部分是可写部分。

        discardable bytes部分是可重用部分，这时咱们可调用相应的api重用该部份内存来增长可写内存，如调用discardReadBytes()方法则会将writerIndex置为writerIndex – readerIndex，readerIndex置为0，同时发生数据的复制，即将原来可读的内容向前移动，因此频繁调用该函数将致使性能的降低。下图是调用discardReadBytes先后的对比图：

 

        一种更好的方法是调用clear()函数，这样不会致使内存的移动，它仅仅是移动了位置指针，不过会致使可读内容的晴空，下图是调用clear函数先后的状况：

       ByteBuf中也一样支持ByteBuffer中的mark和reset操做，不过更加丰富，它支持如下四个函数：

（1）markReaderIndex

（2）markWriterIndex

（3）resetReaderIndex

（4）resetWriterIndex

 

        ByteBuf中有Derived buffer的概念，ByteBuf提供了接口用于实现ByteBuf的复制，如如下方法：

（1）duplicate：返回当前ByteBuf的复制对象，但返回的ByteBuf对象与原始的ByteBuf共享缓冲区内容，即更改返回后ByteBuf的内容一样也会更改原始的ByteBuf中的内容，返回后的ByteBuf会维护本身独立的读写索引；

（2）copy：复制一个新的ByteBuf，与duplicate不一样的是，返回后的ByteBuf在内容上是独立的。还有copy(int index, int length)，从字面上也很好理解；

（3）slice：返回当前ByteBuf的可读子缓冲区，起始位置从readerIndex到writerIndex，返回后的ByteBuf与原ByteBuf共享内容，但读写索引地理维护。

 

        ByteBuf还可转换成标准的ByteBuffer，主要使用两个方法：

nioBuffer()：将当前ByteBuf的可读缓冲区转换成ByteBuffer，但二者共享同一缓冲区内容。

nioBuffer(int index, int length)：将当前ByteBuf从index开始长度为length的缓冲区转换成ByteBuffer。

 

        ByteBuf支持一系列的随机读写操做，它们是一系列set和get操做，具体见API。