Netty源码分析（五）—ByteBuf源码分析

Netty源码分析（五）—ByteBuf源码分析

在进行数据传输时往往需要使用缓冲区，Java NIO中使用Buffer作为缓冲区；七种基本数据类型都有自己的缓冲区实现，最常使用的是ByteBuffer，但是ByteBuffer也有局限性；

Netty实现了缓冲区的池化技术，在一定程度上减少了频繁内存分配和GC带来的性能损耗

个人主页：tuzhenyu’s page
原文地址：Netty源码分析（五）—ByteBuf源码分析

(0) ByteBuffer和ByteBuffer

• ByteBuffer的缺点

  • ByteBuffer长度固定，通过ByteBuffer.allocate()方法或者ByteBuffer.wrap()方法分配后容量不能动态的扩展和收缩；

  • ByteBuffer只有一个标识位置的指针position，读写数据时候需要调用flip()方法或者rewind()方法调整指针位置；

  • ByteBuffer的API功能有限，一些高级和实用的性能不支持

• ByteBuf的优点

  • 每次写入数据会判断容量是否足够，如果不够则重新创建缓冲区并进行数据复制，实现缓冲区的容量大小可以随着需求动态改变

  • 使用读指针和写指针代替position指针，实现在读写模式之间切换不需要调用ByteBuffer的flip()方法

  • 从内存分配来看，ByteBuf分为堆内存和直接内存两类UnpooledHeapByteBuf和UnpooledDirectByteBuf，上层使用相同的封装；

  • 从内存使用上分为基于对象池的ByteBuf和普通的ByteBuf，基于对象池的ByteBu会重用池中的ByteBuf对象，提高内存的实用率，避免由高负载导致的频繁的触发GC；

(1) ByteBuffer的继承结构

• ByteBuf是Netty缓存区的顶层抽象类，定义了缓存区操作的所有API；

  • ByteBuf的直接间接实现类有AbstractByteBuf和AbstractReferenceCountedByteBuf，在这两个类中实现了一些公共功能的函数，AbstractReferenceCountedByteBuf按照内存实用情况分为基于内存池的PooledByteBuf和普通的UnPooledHeapByteBufer等；

  • 普通的不基于内存池的缓冲区按照内存分配情况分为UnPooledHeapByteBuf堆缓存区，UnPooledDirectByteBuf直接缓存区和UnPooledUnsafeDirectByteBuf等

  • 基于内存池的缓冲区PooledByteBuf根据内存分配的情况分为PooledDirectByteBuf，PooledHeapByteBuf和PooledUnsafeDirectByteBuf等；

(2) ByteBuf的功能

• 顺序读操作(ByteBuf.readXxx())，类似于ByteBuffer的get()方法

int readInt();    //从readerIndex开始读取4个字节转换成整型数值返回，将readerIndex值增加4

long readLong();    //从readerIndex开始读取8个字节转换成长整型数值返回，将readerIndex值增加8

ByteBuf readBytes(byte[] bytes)    //从readerIndex开始读取bytes.length长度的字节数，并封装成ByteBuf类型返回

• 顺序写操作(ByteBuf.writeXxx())，类似于ByteBuffer的put()方法

ByteBuf writeInt(int value)    //将参数写入到当前ByteBuf中，操作成功后writeIndex+=4

ByteBuf writeLong(long value)    //将参数写入到当前ByteBuf，操作成功后writeIndex+=8

ByteBuf writeBytes(byte[] bytes)    //将字节数组写入到当前的ByteBuf中，操作成功后writeIndex+=bytes.length

• 随机读操作(ByteBuf.getXxx())

int getInt(int index)    //从index索引处读取4个字节转换成整型数值返回

long getLong(int index)    //从index索引处读取8个字节转换成整型数值返回

ByteBuf getBytes(int index,byte[] bytes)    //从index索引处读取bytes.length个字节封装成ByteBuf返回；

• 随机写操作(ByteBuf.setXxx())

ByteBuf setInt(int index,int value)    //将value写入到从readerIndex开始的4个字节中

ByteBuf setLong(int index,long value)    //将value写入到从readerIndex开始的8个字节中；

ByteBuf setBytes(int index,byte[] bytes)    //将bytes字节数组写入到从readerIndex开始的bytes.length长度的字节中；

• 复制操作(duplicate和copy)

Bytebuf byteBuf.duplicate()    //返回一个复制的ByteBuf对象，该对象和被复制的ByteBuf共享一块缓冲区内存，只是维护着自己独立的读写索引，修改一个另外一个也会变化；

ByteBuf byteBuf.copy()    //复制一个新的ByteBuf对象，内容和索引都是独立的不会相互影响；

• 查找操作(indexOf和bytesBefore)

int indexOf(int fromIndex,int toIndex,byte value)    //从当前ByteBuf对象中查找value首次出现的位置，查找起始索引是fromIndex，终点索引是toIndex，如果没查找到则返回-1;

int bytesBefore(byte value)    //从当前ByteBuf对象中查找value首次出现的位置，查找起始索引是readerIndex，终点索引是writerIndex，如果没查找到则返回-1;

(3) AbstractByteBuf