[netty核心类]--缓冲区ByteBuf

本文主要是介绍[netty核心类]--缓冲区ByteBuf，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

本文主要包括以下内容：
1）ByteBuf的三种类型：heapBuffer(堆缓冲区)、directBuffer(直接缓冲区)以及Composite Buffer(复合缓冲区)。

2）ByteBuf的工作原理。

3）ByteBuf与JDK中ByteBuffer的区别以及对比

4）ByteBuf的引用计数器实现类AbstractReferenceCountedByteBuf分析。

5）UnpooledHeapByteBuf 基于堆内存缓冲器的源码分析

6）PooledDirectByteBuf 源码分析

1. netty中ByteBuf的优势

缓冲区是不同的通道之间传递数据的中介，JDK中的ByteBuffer操作复杂，而且没有经过优化，所以在netty中实现了一个更加强大的缓冲区 ByteBuf 用于表示字节序列。ByteBuf在netty中是通过Channel传输数据的，新的设计解决了JDK中ByteBuffer中的一些问题。

netty中ByteBuf的缓冲区的优势：
（1）可以自定义缓冲区的类型；

（2）通过内置的复合缓冲类型实现零拷贝；

（3）不需要调用flip()函数切换读/写模式

（4）读取和写入的索引分开了，不像JDK中使用一个索引

（5）引用计数（referenceCounting的实现原理？）

（6） Pooling池

2.netty中的ByteBuf的类型：

JDK中的Buffer的类型有heapBuffer和directBuffer两种类型，但是在netty中除了heap和direct类型外，还有composite Buffer(复合缓冲区类型)。

(1)Heap Buffer 堆缓冲区

这是最常用的类型，ByteBuf将数据存储在JVM的堆空间，通过将数据存储在数组中实现的。
1）堆缓冲的优点是：由于数据存储在JVM的堆中可以快速创建和快速释放，并且提供了数组的直接快速访问的方法。

2）堆缓冲缺点是：每次读写数据都要先将数据拷贝到直接缓冲区再进行传递。

(2)Direct Buffer 直接缓冲区

Direct Buffer在堆之外直接分配内存，直接缓冲区不会占用堆的容量。

（1）Direct Buffer的优点是：在使用Socket传递数据时性能很好，由于数据直接在内存中，不存在从JVM拷贝数据到直接缓冲区的过程，性能好。

（2）缺点是：因为Direct Buffer是直接在内存中，所以分配内存空间和释放内存比堆缓冲区更复杂和慢。

虽然netty的Direct Buffer有这个缺点，但是netty通过内存池来解决这个问题。直接缓冲池不支持数组访问数据，但可以通过间接的方式访问数据数组：

ByteBuf directBuf = Unpooled.directBuffer(16);   
if(!directBuf.hasArray()){   int len = directBuf.readableBytes();   byte[] arr = new byte[len];   directBuf.getBytes(0, arr);   
}

但是上面的操作太过复杂，所以在使用时，建议一般是用heap buffer。

不过对于一些IO通信线程中读写缓冲时建议使用DirectByteBuffer，因为这涉及到大量的IO数据读写。对于后端的业务消息的编解码模块使用HeapByteBuffer。

(3)Composite Buffer 复合缓冲区

这个是netty特有的缓冲类型。复合缓冲区就类似于一个ByteBuf的组合视图，在这个视图里面我们可以创建不同的ByteBuf(可以是不同类型的)。这样，复合缓冲区就类似于一个列表，我们可以动态的往里面添加和删除其中的ByteBuf，JDK里面的ByteBuffer就没有这样的功能。

Netty提供了Composite ByteBuf来处理复合缓冲区。例如：一条消息由Header和Body组成，将header和body组装成一条消息发送出去。下图显示了Composite ByteBuf组成header和body：
这里写图片描述

如果使用的是JDK的ByteBuffer就不能简单的实现，只能通过创建数组或则新的ByteBuffer，再将里面的内容复制到新的ByteBuffer中，下面给出了一个CompositeByteBuf的使用示例：

//组合缓冲区
CompositeByteBuf compBuf = Unpooled.compositeBuffer();   
//堆缓冲区
ByteBuf heapBuf = Unpooled.buffer(8);   
//直接缓冲区
ByteBuf directBuf = Unpooled.directBuffer(16);   
//添加ByteBuf到CompositeByteBuf   
compBuf.addComponents(heapBuf, directBuf);   
//删除第一个ByteBuf   
compBuf.removeComponent(0);   
Iterator<ByteBuf> iter = compBuf.iterator();   
while(iter.hasNext()){   System.out.println(iter.next().toString());   
}   //使用数组访问数据      
if(!compBuf.hasArray()){   int len = compBuf.readableBytes();   byte[] arr = new byte[len];   compBuf.getBytes(0, arr);   
}