摘要：使用來(lái)優(yōu)化套接字操作，盡可能消除由的緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)所導(dǎo)致的性能以及內(nèi)存使用率的懲罰，這種優(yōu)化發(fā)生在的核心代碼中，不會(huì)被暴露出來(lái)。當(dāng)前將會(huì)被增加所寫(xiě)入的字節(jié)數(shù)。

ByteBuf是Java NIO ByteBuffer的替代品，是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)基本單位字節(jié)的容器。

Netty的數(shù)據(jù)處理API通過(guò)兩個(gè)組件暴漏：抽象類(lèi)ByteBuf和接口ByteBufHolder

ByteBuf優(yōu)點(diǎn)：

他可以被用戶自定義的緩沖區(qū)類(lèi)型擴(kuò)展

通過(guò)內(nèi)置的復(fù)合緩沖區(qū)類(lèi)型實(shí)現(xiàn)了透明的零拷貝

容量可以按需增長(zhǎng)

在讀寫(xiě)兩種模式之間切換不需要調(diào)用ByteBuffer的flip()方法

讀寫(xiě)使用不同的索引

支持方法的鏈?zhǔn)秸{(diào)用

支持引用計(jì)數(shù)

支持池化

?ByteBuf維護(hù)兩個(gè)索引：一個(gè)用于讀取，一個(gè)用于寫(xiě)入。當(dāng)你從ByteBuf讀取時(shí)，readIndex會(huì)被遞增已經(jīng)被讀取的字節(jié)數(shù)，同樣的，當(dāng)向ByteBuf中寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，writeIndex也會(huì)被遞增。

如果readIndex和writeIndex處于同樣的位置，再次嘗試讀取數(shù)據(jù)將會(huì)觸發(fā)IndexOutOfBoundsException

名稱以read或者write開(kāi)頭的ByteBuf方法，將會(huì)推進(jìn)其對(duì)應(yīng)的索引，而名稱以set或者get開(kāi)頭的操作則不會(huì)。

名稱以set或者get開(kāi)頭的方法會(huì)有一個(gè)索引位置參數(shù)，將會(huì)在該索引位置上進(jìn)行set或get操作

ByteBuf可以指定最大容量。如果寫(xiě)索引超過(guò)這個(gè)值會(huì)觸發(fā)異常IllegalArgumentException。默認(rèn)的最大值是Integer.MAX_VALUE

?將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在JVM的對(duì)空間中，這種模式又被成為支撐數(shù)組。它能在沒(méi)有使用池化的情況下提供快速的分配和釋放。

當(dāng)hasArray方法返回false時(shí)，嘗試訪問(wèn)支撐數(shù)組將觸發(fā)UnsupportedOperationException異常。

?NIO引入的ByteBuffer類(lèi)允許JVM實(shí)現(xiàn)通過(guò)本地調(diào)用來(lái)分配內(nèi)存，這樣可以避免在每次調(diào)用本地I/O操作之前（或者之后）將緩沖區(qū)的內(nèi)容復(fù)制到一個(gè)中間緩沖區(qū)（或者從中間緩沖區(qū)把內(nèi)容復(fù)制到緩沖區(qū)）。

?直接緩沖區(qū)的主要特點(diǎn)是，分配和釋放都比較昂貴。

?它為多個(gè)ByteBuf提供了一個(gè)聚合視圖?？梢愿鶕?jù)需要添加或者刪除ByteBuf實(shí)例。Netty通過(guò)CompositeByteBuf(ByteBuf的子類(lèi))實(shí)現(xiàn)這個(gè)模式，它提供了一個(gè)將多個(gè)緩沖區(qū)表示為單個(gè)合并緩沖區(qū)的虛擬表示。

CompositeByteBuf中的ByteBuf實(shí)例可能同時(shí)包含直接內(nèi)存分配和非直接內(nèi)存分配。如果只有一個(gè)ByteBuf實(shí)例，那么CompositeByteBuf上的hasArray方法將返回該ByteBuf上的hasArray方法的值，否則將返回false。

?CompositeByteBuf不支持訪問(wèn)支撐數(shù)組，因此訪問(wèn)CompositeByteBuf中的數(shù)據(jù)類(lèi)似于訪問(wèn)直接緩沖區(qū)的模式。

?Netty使用CompositeByteBuf來(lái)優(yōu)化套接字I/O操作，盡可能消除由JDK的緩沖區(qū)實(shí)現(xiàn)所導(dǎo)致的性能以及內(nèi)存使用率的懲罰，這種優(yōu)化發(fā)生在Netty的核心代碼中，不會(huì)被暴露出來(lái)。

?ByteBuf的索引是從0開(kāi)始：第一個(gè)字節(jié)的索引就是0，最后一個(gè)字節(jié)的索引是capacity() - 1。

如果方法中有一個(gè)索引值參數(shù)，通過(guò)該方法訪問(wèn)數(shù)據(jù)既不會(huì)改變r(jià)eadIndex也不會(huì)改變writeIndex。

如果有需要，可以通過(guò)調(diào)用readIndex(index)或者writeIndex(index)手動(dòng)移動(dòng)兩者。

ByteBuf內(nèi)部分段示意圖如下：

?在上圖中可丟棄字節(jié)指的就是已被讀取過(guò)的字節(jié)，通過(guò)調(diào)用discardReadBytes()方法，可以丟棄它們并回收空間。可丟棄字節(jié)分段的初始大小為0，即readIndex，該值會(huì)隨著read操作的執(zhí)行而增加(get*操作不會(huì)移動(dòng)readIndex)。

discardReadBytes()方法只是移動(dòng)了可以讀取的字節(jié)以及writeIndex，而沒(méi)有對(duì)所有可寫(xiě)入的字節(jié)進(jìn)行擦除寫(xiě)。

discardReadBytes()會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存復(fù)制，因?yàn)榭勺x字節(jié)必須要移動(dòng)到緩沖區(qū)開(kāi)始的位置。

?可讀字節(jié)分段存儲(chǔ)了實(shí)際數(shù)據(jù)。新分配的、包裝的或者復(fù)制的緩沖區(qū)的默認(rèn)readINdex值為0。任何名稱以read或者skip開(kāi)頭的操作都將檢索或者跳過(guò)位于當(dāng)前readIndex的數(shù)據(jù)，并將它增加已讀字節(jié)數(shù)。

如果被調(diào)用的方法需要一個(gè)ByteBuf參數(shù)作為寫(xiě)入的目標(biāo)，并且沒(méi)有指定目標(biāo)索引參數(shù)，那么該寫(xiě)入的目標(biāo)的writeIndex也將被增加。

?可以字節(jié)分段是指一個(gè)擁有未定義內(nèi)容的、寫(xiě)入就緒的內(nèi)存區(qū)域。新分配的緩沖區(qū)的writeIndex的默認(rèn)值為0。任何以write開(kāi)頭的方法都將從當(dāng)前的writeIndex開(kāi)始寫(xiě)數(shù)據(jù)，并將它增加已經(jīng)寫(xiě)入的字節(jié)數(shù)。如果寫(xiě)操作的目標(biāo)也是ByteBuf，并且沒(méi)有指定源索引的值，則源緩沖區(qū)的readerIndex也會(huì)被增加相同的大小。

? JDK的InputStream定義了mark(int readLimit)和reset()方法，這些方法分別被用來(lái)將流中的當(dāng)前位置標(biāo)記為指定的值，以及將流重置到該位置。

?在ByteBuf中，可以調(diào)用markReadIndex()、markWriteIndex()、resetReaderIndex()、resetWriterIndex()來(lái)標(biāo)記和重置ByteBuf的readIndex和writeIndex，不過(guò)在ByteBuf中沒(méi)有readLimit參數(shù)指定標(biāo)記啥時(shí)候失效。

?在ByteBuf中，也可以通過(guò)調(diào)用readerIndex(int)或者writeIndex(int)來(lái)將索引移動(dòng)到指定位置。

?在ByteBuf中，可以通過(guò)clear()方法將readerIndex和writeIndex都設(shè)置為0，但是不會(huì)清楚內(nèi)存中的內(nèi)容。調(diào)用clear()方法比調(diào)用discardReadBytes()更加輕量，因?yàn)閏lear只是重置索引，不會(huì)復(fù)制任何的內(nèi)存。

?最簡(jiǎn)單的確定值的索引的方法是indexOf()。較復(fù)雜的查找可以通過(guò)一個(gè)ByteProcessor(Netty4.1版本以上，舊的版本采用ByteBufProcessor)參數(shù)達(dá)成。

?派生緩沖區(qū)為ByteBuf提供了以專門(mén)的方式來(lái)呈現(xiàn)其內(nèi)容的視圖，這類(lèi)視圖的創(chuàng)建方式主要有以下幾種：

duplicate()

slice()

slice(int, int)

Unpooled.unmodifiableBuffer(...)

order(ByteOrder)

readSlice(int)

以上方法都會(huì)返回一個(gè)新的ByteBuf實(shí)例，它具有自己的讀索引、寫(xiě)索引和標(biāo)記索引。它會(huì)和源實(shí)例共享內(nèi)存，因此創(chuàng)建成本低廉，但是如果修改它的內(nèi)容，也就意味著修改了對(duì)應(yīng)的源實(shí)例。

如果需要一個(gè)現(xiàn)有緩沖區(qū)的真實(shí)副本，需要使用copy()或者copy(int,int)方法

讀寫(xiě)操作主要分為兩類(lèi)：

get()和set()操作，從給定的索引開(kāi)始，并且保持索引不變

read()和write()操作，從給定的索引開(kāi)始，并且會(huì)根據(jù)已經(jīng)訪問(wèn)過(guò)的字節(jié)數(shù)對(duì)索引進(jìn)行調(diào)整。

?ByteBufHolder為Netty的高級(jí)特性提供了支持，如緩沖區(qū)池化，其中可以從池中借用ByteBuf，并且在需要時(shí)自動(dòng)釋放。

?為了降低分配和釋放內(nèi)存的開(kāi)銷(xiāo)，Netty通過(guò)ByteBufAllactor接口實(shí)現(xiàn)了(ByteBuf的)池化，它可以用來(lái)分配我們所描述過(guò)的任意類(lèi)型的ByteBuf實(shí)例。

Netty提供了兩種ByteBufAllocator的實(shí)現(xiàn)：PooledByteBufAllocator和ByteBufAllocator。前者池化了ByteBuf的實(shí)例以提高性能并最大限度的減少內(nèi)存碎片，后者的實(shí)現(xiàn)不池化ByteBuf實(shí)例，并且每次被調(diào)用時(shí)都會(huì)返回一個(gè)新的實(shí)例。

Netty4.1以后默認(rèn)使用PooledByteBufAllocator

?Netty提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的成為Unpooled的工具類(lèi)，它提供了靜態(tài)的輔助方法來(lái)創(chuàng)建未池化的ByteBuf實(shí)例。

?ByteBufUtil提供了用于操作ByteBuf的靜態(tài)的輔助方法。

?引用計(jì)數(shù)是一種通過(guò)在某個(gè)對(duì)象所持有的資源不再被其他對(duì)象引用時(shí)釋放該對(duì)象所持有的資源來(lái)優(yōu)化內(nèi)存使用和性能技術(shù)。

Netty為ByteBuf和ByteBufHolder引入了引用計(jì)數(shù)技術(shù)，它們實(shí)現(xiàn)了ReferenceCounted接口。

試圖訪問(wèn)一個(gè)已經(jīng)被釋放的引用計(jì)數(shù)的對(duì)象，將會(huì)導(dǎo)致一個(gè)IllegalReferenceCountException