Netty學習筆記之ByteBuf概覽

1、ByteBuf

下圖是ByteBuf的繼承體系：

1、分類

1）從內存分配角度看，可分爲兩種：

（1）堆內存字節緩衝區：如上圖中帶有Heap的類，它們的特色是直接在堆中分配內存，分配和回收快，但缺點是在網絡通訊讀寫中，需額外作一次內存分配，

（2）直接內存緩衝區：使用直接內存進行內存分配，如上圖中帶有Direct的類，它們的特色是分配回收較慢，但網絡通訊中不須要進行額外的內存分配，相似於linux中的sendfile系統調用，它直接將內核緩衝區的數據複製到Channel中，再也不通過用戶緩衝區，由於少了一次複製，性能有所提高。

在實際使用中的最佳實踐是在I/O通訊線程的讀寫緩衝區使用直接內存緩衝區，後端業務消息的編解碼使用堆內存緩衝區。

2）從內存回收角度看，可分爲兩類：

（1）基於對象池的ByteBuf：如繼承體系中帶有Pool的類，它們的內存管理基於對象池，它們本身維護了一個內存池，可提高使用效率。

（2）普通ByteBuf

基於對象池的ByteBuf使用時須要更加謹慎。

2、ByteBuf簡介

1）ByteBuf與ByteBuffer的比較

ByteBuf是對NIO中ByteBuffer的封裝，爲何不使用原始的ByteBuffer呢？究其緣由，ByteBuffer有如下不足：

（1）：長度固定，一旦分配完成，則容量不能動態擴展或收縮；

（2）：讀寫後不方便，由於每次都須要調用flip()等函數處理；

（3）：API功能有限，一些高級和實用特性不支持。

2）ByteBuf使用

建立ByteBuf的官方推薦方法是使用Unpool來建立，如：

ByteBuf buf = Unpooled.buffer(20);

        相似於ByteBuffer，ByteBuf中也有讀寫索引等概念，不一樣在於ByteBuffer使用一個位置指針處理讀寫操做，而ByteBuffer使用兩個位置指針分別對讀寫進行操做，下圖是ByteBuf的讀寫索引構造：

        其中readerIndex標識讀取索引，writerIndex標識寫索引，capacity爲容量，即readerIndex到writerIndex部分是可讀部分，writerIndex到capacity部分是可寫部分。

        discardable bytes部分是可重用部分，這時咱們可調用相應的api重用該部份內存來增長可寫內存，如調用discardReadBytes()方法則會將writerIndex置爲writerIndex – readerIndex，readerIndex置爲0，同時發生數據的複製，即將原來可讀的內容向前移動，因此頻繁調用該函數將致使性能的降低。下圖是調用discardReadBytes先後的對比圖：

 

        一種更好的方法是調用clear()函數，這樣不會致使內存的移動，它僅僅是移動了位置指針，不過會致使可讀內容的晴空，下圖是調用clear函數先後的狀況：

       ByteBuf中也一樣支持ByteBuffer中的mark和reset操做，不過更加豐富，它支持如下四個函數：

（1）markReaderIndex

（2）markWriterIndex

（3）resetReaderIndex

（4）resetWriterIndex

 

        ByteBuf中有Derived buffer的概念，ByteBuf提供了接口用於實現ByteBuf的複製，如如下方法：

（1）duplicate：返回當前ByteBuf的複製對象，但返回的ByteBuf對象與原始的ByteBuf共享緩衝區內容，即更改返回後ByteBuf的內容一樣也會更改原始的ByteBuf中的內容，返回後的ByteBuf會維護本身獨立的讀寫索引；

（2）copy：複製一個新的ByteBuf，與duplicate不一樣的是，返回後的ByteBuf在內容上是獨立的。還有copy(int index, int length)，從字面上也很好理解；

（3）slice：返回當前ByteBuf的可讀子緩衝區，起始位置從readerIndex到writerIndex，返回後的ByteBuf與原ByteBuf共享內容，但讀寫索引地理維護。

 

        ByteBuf還可轉換成標準的ByteBuffer，主要使用兩個方法：

nioBuffer()：將當前ByteBuf的可讀緩衝區轉換成ByteBuffer，但二者共享同一緩衝區內容。

nioBuffer(int index, int length)：將當前ByteBuf從index開始長度爲length的緩衝區轉換成ByteBuffer。

 

        ByteBuf支持一系列的隨機讀寫操做，它們是一系列set和get操做，具體見API。