(五) netty内存池：分配器PooledByteBufAllocator和内存池字节缓冲的表示-优快云博客

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本文主要介绍了Netty中PooledByteBufAllocator的相关内容。包括其初始化时的三个主要属性，以及堆内存和直接内存的分配过程，每个线程有自己的分配缓冲，先从缓冲分配，不足时再从arena分配。还提到内存池字节缓冲由PooledHeapByteBuf和PooledDirectByteBuf表示。

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文章目录

1. PooledByteBufAllocator
- 1.1 PooledByteBufAllocator的初始化
- 1.2 PooledByteBufAllocator的内存分配
2. 内存池字节缓冲的表示

1. PooledByteBufAllocator

1.1 PooledByteBufAllocator的初始化

分配器分配内存的API，在文章(三) netty非池化内存的分配与回收：UnpooledByteBufAllocator的前半部分有说明，可以参考。

PooledByteBufAllocator主要属性有三个：

    private final PoolArena<byte[]>[] heapArenas;
    private final PoolArena<ByteBuffer>[] directArenas;
	private final PoolThreadLocalCache threadCache;

heapArenas是堆内存的表示，每个arena内存以字节数组byte[]表示，注意arena不会直接持有内存，arena所有内存通过PoolChunk持有。directArenas是直接内存的表示，每个arena的内存以DirectByteBuffer表示。threadCache是FastThreadLocal的子类对象。

这三个属性都在创建PooledByteBufAllocator对象时初始化：

==============构造器代码片段=============
// 初始化ThreadLocal
threadCache = new PoolThreadLocalCache(useCacheForAllThreads);

// 初始化heapArenas
heapArenas = newArenaArray(nHeapArena);
for (int i = 0; i < heapArenas.length; i ++) {
     PoolArena.HeapArena arena = new PoolArena.HeapArena(this,
             pageSize, maxOrder, pageShifts, chunkSize,
             directMemoryCacheAlignment);
     heapArenas[i] = arena;
 }

// 初始化directArenas
directArenas = newArenaArray(nDirectArena);
for (int i = 0; i < directArenas.length; i ++) {
    PoolArena.DirectArena arena = new PoolArena.DirectArena(
            this, pageSize, maxOrder, pageShifts, chunkSize, directMemoryCacheAlignment);
    directArenas[i] = arena;
}

1.2 PooledByteBufAllocator的内存分配

分配堆内存
当调用PooledByteBufAllocator.heapBuffer(int initialCapacity)分配内存时，之后会调用到newHeapBuffer(int initialCapacity, int maxCapacity)来分配，newHeapBuffer在PooledByteBufAllocator中的逻辑是：

从实例变量threadCache获取分配缓冲
这里的要点是：netty每个线程都有自己的分配缓冲。线程第一次分配内存时，首先会给线程绑一个arena，用于后续内存的分配。arena获取的逻辑是最少持有线程数：arena会有个计数器，记录当前持有该arena的线程的个数，每次给线程分配arena时，分配持有线程数最少的arena。分配到arena后，会封装为PoolThreadCache对象，放到ThreadLocal中。后续每次分配内存，先从缓冲分配，缓冲分配不了，再从arena分配可用的内存。
调用arena.allocate方法进行内存的分配。

分配直接内存
整个过程，和分配堆内存一样，不在赘述。

2. 内存池字节缓冲的表示

内存池的场景，主要有PooledHeapByteBuf和PooledDirectByteBuf来表示分配到的字节缓冲。

它们都是PoolChunk分配到的一大段连续内存上的一小段，通过下标来控制访问范围。它们的主要属性在父类PooledByteBuf中：

    protected T memory;
    protected int offset;
    protected int length;

假设从同一个chunk上分配了两个堆字节缓冲，偏移量分别是(offset=16 bytes,length=16 bytes)和(offset=32 bytes,length=16 bytes)，那么他们是一大段连续内存上的两个片段，如图所示：
netty pooled bytebuf