Netty之ByteBuf

一、功能原理

ByteBuf是一个byte存放的缓冲区。

ByteBuf通过两个位置的指针来协助缓冲区的读写操作，读操作使用readIndex，写操作使用writeIndex。

+-------------------+------------------+------------------+
| discardable bytes |  readable bytes  |  writable bytes  |
|                   |     (CONTENT)    |                  |
+-------------------+------------------+------------------+
|                   |                  |                  |
0      <=      readerIndex   <=   writerIndex    <=    capacity

discardable bytes 丢弃的读空间

readable bytes 可读空间

writeable bytes 可写空间

比如：

[java] view plain copy print ?

1. ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer();  
2. System.out.println(heapBuffer);  

ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer();
System.out.println(heapBuffer);

结果：

[java] view plain copy print ?

1. UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 0, cap: 256)  

UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 0, cap: 256)

ridx是readerIndex读取数据索引，位置从0开始

widx是writeIndex写数据索引，位置从0开始

cap是capacity缓冲区初始化的容量，默认256，可以通过Unpooled.buffer(8)设置，初始化缓冲区容量是8。

如果写入内容超过cap，cap会自动增加容量，但不能超过缓冲区最大容量maxCapacity。

[java] view plain copy print ?

1. ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer(8);  
2. System.out.println("初始化："+heapBuffer);  
3. heapBuffer.writeBytes("测试测试测试");  
4. System.out.println("写入测试测试测试："+heapBuffer);  

ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer(8);
System.out.println("初始化："+heapBuffer);
heapBuffer.writeBytes("测试测试测试");
System.out.println("写入测试测试测试："+heapBuffer);

结果：

[java] view plain copy print ?

1. 初始化：UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 0, cap: 8)  
2. 写入测试测试测试：UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 18, cap: 64)  

初始化：UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 0, cap: 8)
写入测试测试测试：UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 18, cap: 64)

cap初始化8，增加到64

缓冲内容复制到字节数组

[java] view plain copy print ?

1. //1、创建缓冲区  
2. ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer(8);  
3.           
4. //2、写入缓冲区内容  
5. heapBuffer.writeBytes("测试测试测试".getBytes());  
6.           
7. //3、创建字节数组  
8. byte[] b = new byte[heapBuffer.readableBytes()];  
9.           
10. System.out.println(b[11]);  
11.           
12. //4、复制内容到字节数组b  
13. heapBuffer.readBytes(b);  
14.           
15. System.out.println(b[11]);  
16.           
17. //5、字节数组转字符串  
18. String str = new String(b);  
19.           
20. System.out.println(str);  

//1、创建缓冲区
ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer(8);
		
//2、写入缓冲区内容
heapBuffer.writeBytes("测试测试测试".getBytes());
		
//3、创建字节数组
byte[] b = new byte[heapBuffer.readableBytes()];
		
System.out.println(b[11]);
		
//4、复制内容到字节数组b
heapBuffer.readBytes(b);
		
System.out.println(b[11]);
		
//5、字节数组转字符串
String str = new String(b);
		
System.out.println(str);

结果：

[java] view plain copy print ?

1. 0  
2. -107  
3. 测试测试测试  

0
-107
测试测试测试

ByteBuf转ByteBuffer

[java] view plain copy print ?

1. ByteBuffer bb = heapBuffer.nioBuffer();  

ByteBuffer bb = heapBuffer.nioBuffer();

ByteBuf的主要类继承关系图

从内存分配的角度看，ByteBuf可以分为两类：

1、堆内存（HeapByteBuf）字节缓冲区：特点是内存的分配和回收速度快，可以被JVM自动回收；缺点就是如果进行Socket的IO读写，需要额外做一次内存复制，将堆内存对应的缓冲区复制到内核Channel中，性能会有一定程度的下降

2、直接内存（DirectByteBuf） 字节缓冲区：非堆内存，它在对外进行内存分配，相比于堆内存，它的分配和回收速度会慢一些，但是将它写入或者从Socket Channel中读取时，由于少一次内存复制，速度比堆内存快

Netty的最佳实践是在I/O通信线程的读写缓冲区使用DirectByteBuf，后端业务消息的编解码模块使用HeapByteBuf，这样组合可以达到性能最优。

ByteBuf的四种声明方式

[java] view plain copy print ?

1. ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer();  
2. System.out.println(heapBuffer);  
3.           
4. ByteBuf directBuffer = Unpooled.directBuffer();  
5. System.out.println(directBuffer);  
6.           
7. ByteBuf wrappedBuffer = Unpooled.wrappedBuffer(new byte[128]);  
8. System.out.println(wrappedBuffer);  
9.           
10. ByteBuf copiedBuffer = Unpooled.copiedBuffer(new byte[128]);  
11. System.out.println(copiedBuffer);  

ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer();
System.out.println(heapBuffer);
		
ByteBuf directBuffer = Unpooled.directBuffer();
System.out.println(directBuffer);
		
ByteBuf wrappedBuffer = Unpooled.wrappedBuffer(new byte[128]);
System.out.println(wrappedBuffer);
		
ByteBuf copiedBuffer = Unpooled.copiedBuffer(new byte[128]);
System.out.println(copiedBuffer);

结果：

[java] view plain copy print ?

1. UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 0, cap: 256)  
2. SimpleLeakAwareByteBuf(UnpooledUnsafeDirectByteBuf(ridx: 0, widx: 0, cap: 256))  
3. UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 128, cap: 128/128)  
4. UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 128, cap: 128/128)