• ByteBuf源码


      ByteBuf是顶层的抽象类,定义了用于传输数据的ByteBuf需要的方法和属性。

    AbstractByteBuf

      直接继承ByteBuf,一些公共属性和方法的公共逻辑会在这里定义。例如虽然不同性质的ByteBuf底层实现不同如堆Buffer和直接Buffer,但在进行数据写入的时候都要检查并移动readIndex,因此诸如检查并移动readIndex的方法就抽取并定义在AbstractByteBuf方法中。

    公共成员变量

      分为两大类,一是读写索引和mark索引,一个是leakDetector,用于检查是否存在内存泄露,该成员变量是static意味着所有ByteBuf的实例共享同一个leakDetector,单例设计模式处处可见。

    static final ResourceLeakDetector<ByteBuf> leakDetector;
    int readerIndex;
    int writerIndex;
    private int markedReaderIndex;
    private int markedWriterIndex;
    private int maxCapacity;

    读操作簇

      以readBytes为例,在AbstractByteBuf里主要做了两件事情

    • 合法性检查
    • 调用getBytes,之所以用调用是因为getBytes会因为子类的不同实现而有所区别
    • 索引移动
        public ByteBuf readBytes(byte[] dst, int dstIndex, int length) {
            this.checkReadableBytes(length);
            this.getBytes(this.readerIndex, dst, dstIndex, length);
            this.readerIndex += length;
            return this;
        }

       

    写操作簇

      同样做了三件事情

    • 合法性检查
    • 调用setBytes
    • 索引移动  
        public ByteBuf writeBytes(ByteBuf src, int srcIndex, int length) {
            this.ensureWritable(length);
            this.setBytes(this.writerIndex, src, srcIndex, length);
            this.writerIndex += length;
            return this;
        }

      在ensureWritable中封装了扩容逻辑,这也是ByteBuf比NIO中的ByteBuffer优秀的地方。首先检查传入的length是否小于零,小于零则抛出异常,否则执行ensureWritable0,Netty给方法起的名字总是这么随意……

        public ByteBuf ensureWritable(int minWritableBytes) {
            if (minWritableBytes < 0) {
                throw new IllegalArgumentException(String.format("minWritableBytes: %d (expected: >= 0)", minWritableBytes));
            } else {
                this.ensureWritable0(minWritableBytes);
                return this;
            }
        }
    •  如果当前期望写入的数据长度(minWritableByte)大于此时ByteBuf的长度(writableBytes)且大于剩余的最大容量(this.MaxCapacity-this.writerIndex),抛出异常。ByteBuf真的不能写了。

    •  如果当前期望写入的数据长度(minWritableByte)大于此时ByteBuf的长度(writableBytes),但小于剩余的最大容量(this.MaxCapacity-this.writerIndex),调用calculateNewCapacity扩容,返回扩容后的大小(newCapacity),并重新设置当前ByteBuf(this.capacity(newCapacity))。
    •  如果当前期望写入的数据长度(minWritableByte)小于此时ByteBuf的长度,啥也不干。
    final void ensureWritable0(int minWritableBytes) {
            this.ensureAccessible();
            if (minWritableBytes > this.writableBytes()) {
                if (minWritableBytes > this.maxCapacity - this.writerIndex) {
                    throw new IndexOutOfBoundsException(String.format("writerIndex(%d) + minWritableBytes(%d) exceeds maxCapacity(%d): %s", this.writerIndex, minWritableBytes, this.maxCapacity, this));
                } else {
                    int newCapacity = this.alloc().calculateNewCapacity(this.writerIndex + minWritableBytes, this.maxCapacity);
                    this.capacity(newCapacity);
                }
            }
        }

      calculateNewCapacity传入两个参数:能够完成这里写入所需要的最小容量(minNewCapacity),当前支持的最大容量(maxCapacity)。

    • 首先合法性检查,minNewCapacity<0或者minNewCapacity>maxCapacity抛出异常。
    • 如果需要的容量等于4MB(minNewCapacity==4194304),那么把4MB作为扩容后的容量并返回。
    • 如果需要的容量大于4MB,首先找到一个小于等于4MB整数倍的容量(newCapacity),如果newCapacity加上4MB大于maxCapacity则返回maxCapacity,否则返回newCapacity加4MB,保证扩容后的容量永远是4MB的整数倍,这种思想和HashMap扩容很接近,有人把这种扩容称为步进4MB扩容方式。
    • 如果需要的容量小于4MB,从64开始倍增,直到大于等于需要的容量。
    public int calculateNewCapacity(int minNewCapacity, int maxCapacity) {
            if (minNewCapacity < 0) {
                throw new IllegalArgumentException("minNewCapacity: " + minNewCapacity + " (expected: 0+)");
            } else if (minNewCapacity > maxCapacity) {
                throw new IllegalArgumentException(String.format("minNewCapacity: %d (expected: not greater than maxCapacity(%d)", minNewCapacity, maxCapacity));
            } else {
                int threshold = 4194304;
                if (minNewCapacity == 4194304) {
                    return 4194304;
                } else {
                    int newCapacity;
                    if (minNewCapacity > 4194304) {
                        newCapacity = minNewCapacity / 4194304 * 4194304;
                        if (newCapacity > maxCapacity - 4194304) {
                            newCapacity = maxCapacity;
                        } else {
                            newCapacity += 4194304;
                        }
    
                        return newCapacity;
                    } else {
                        for(newCapacity = 64; newCapacity < minNewCapacity; newCapacity <<= 1) {
                        }
    
                        return Math.min(newCapacity, maxCapacity);
                    }
                }
            }
        }

      这里应该还有一个复制的操作,但是在这个抽象类里没有找到,应该在具体的实现类中。

    重用缓冲区

      把已读的部分[0,readIndex]重用起来。

    • 如果readIndex==0,没有可以重用的区域。
    • 如果readIndex!=0且readIndex!=writeIndex,说明在0~readIndex区间内的内存可以重用,调用setBytes,把尚未读取的内容复制到缓冲区的开始,然后把writerIndex向前挪(this.writerIndex-=this.readerIndex),重设读索引为0。
    • 如果readIndex!=0且readIndex==writeIndex,说明有可以重用的内存,且不存在还没有读取的数据,直接重设读写索引为0(readIndex=writeIndex=0)
        public ByteBuf discardReadBytes() {
            this.ensureAccessible();
            if (this.readerIndex == 0) {
                return this;
            } else {
                if (this.readerIndex != this.writerIndex) {
                    this.setBytes(0, this, this.readerIndex, this.writerIndex - this.readerIndex);
                    this.writerIndex -= this.readerIndex;
                    this.adjustMarkers(this.readerIndex);
                    this.readerIndex = 0;
                } else {
                    this.adjustMarkers(this.readerIndex);
                    this.writerIndex = this.readerIndex = 0;
                }
    
                return this;
            }
        }

    AbstractReferenceCountedByteBuf

      直接继承自AbstractByteBuf,添加了引用计数的功能,类似于JVM垃圾回收中的引用计数法,当一个ByteByf对象引用计数为1时,代表该ByteBuf没有有效引用,可以被回收。

    属性

    • refCntUpdater,一个Atomic的对象,使用refCntUpdater的CAS方法线程安全的修改refCnt,实现无锁化,提高效率。
    • refCnt,volatile类型的变量,记录当前ByteBuf的引用次数。初始值为1,每次用新的引用增加1,失去一个引用减1,当最终再次回到1的时候释放ByteBuf
    private static final AtomicIntegerFieldUpdater<AbstractReferenceCountedByteBuf> refCntUpdater =
                AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(AbstractReferenceCountedByteBuf.class, "refCnt");
    
        private volatile int refCnt = 1;


    retain

      每调用一次retain方法refCnt就会线程安全的增加一,retain主要调用了retain0方法,netty方法的名字还是这样随意。熟悉的JUC的味道,熟悉的for(;;)写法,做了两件事情。

    • 合法性检查。nextCnt<=increment就会抛出异常,这里很有意思,分两个情况来看:nextCnt<increment,nextCnt=increment+refCnt,increment是一个大于零的数,只有在溢出的情况下nextCnt才会小于refCnt,所以小于号是来避免溢出的发生。nextCnt=increment,increment一定是大于零的,那么只有refCnt=0的时候才会发生nextCnt=increment,所以在netty看来refCnt=0是一个异常情况,这种异常情况只会发生在错误调用release的情况下才会发生。
    • 自旋CAS修改refCnt。
    private ByteBuf retain0(int increment) {
            for (;;) {
                int refCnt = this.refCnt;
                final int nextCnt = refCnt + increment;
    
                // Ensure we not resurrect (which means the refCnt was 0) and also that we encountered an overflow.
                if (nextCnt <= increment) {
                    throw new IllegalReferenceCountException(refCnt, increment);
                }
                if (refCntUpdater.compareAndSet(this, refCnt, nextCnt)) {
                    break;
                }
            }
            return this;
        }

    release

      每调用一次release,refCnt会线程安全的减少一,当减少到refCnt==decrement时,调用deallocate方法回收ByteBuf内存,deallocate需要由具体的子类重写。

    private boolean release0(int decrement) {
            for (;;) {
                int refCnt = this.refCnt;
                if (refCnt < decrement) {
                    throw new IllegalReferenceCountException(refCnt, -decrement);
                }
    
                if (refCntUpdater.compareAndSet(this, refCnt, refCnt - decrement)) {
                    if (refCnt == decrement) {
                        deallocate();
                        return true;
                    }
                    return false;
                }
            }
        }

    UnpooledHeapByteBuf

    • unpooled,非池化,每次使用ByteBuf都需要新申请一个ByteBuf,相较于Pooled效率较低,但使用起来较为简单。
    • Heap,分配在堆上。

    属性

    • alloc,聚合了一个ByteBufAllocator,用于分配内存。
    • array,缓冲区。
    • tmpNioBuf,用于实现ByteBuf到NIO中的ByteBuffer转换。
        private final ByteBufAllocator alloc;
        byte[] array;
        private ByteBuffer tmpNioBuf;

    capacity

      用于调整ByteBuf的长度到指定长度,与写方法簇中的动态调整不同,后者的调用对使用者是透明的,而用户可以主动的调用capacity方法调整长度。如果newCapacity>oldCapacity,那么就在ByteBuf里添加一unspecified数据,如果newCapacity<oldCapacity那么从ByteBuf里删除一些数据。

    • 如果newCapacity>oldCapacity,分配一个新的byte数组(allocateArray),把旧的数组复制过去(arraycopy),让属性中的arr指向新的数组,释放就的数组对象。
    • 如果newCapacity<oldCapacity,需要截取。如果readIndex<newCapacity<writeCapacity,则把writeIndex设置为新的容量。如果newCapacity<readerIndex,说明没有可读的字节数组需要复制。
        public ByteBuf capacity(int newCapacity) {
            checkNewCapacity(newCapacity);
    
            int oldCapacity = array.length;
            byte[] oldArray = array;
            if (newCapacity > oldCapacity) {
                byte[] newArray = allocateArray(newCapacity);
                System.arraycopy(oldArray, 0, newArray, 0, oldArray.length);
                setArray(newArray);
                freeArray(oldArray);
            } else if (newCapacity < oldCapacity) {
                byte[] newArray = allocateArray(newCapacity);
                int readerIndex = readerIndex();
                if (readerIndex < newCapacity) {
                    int writerIndex = writerIndex();
                    if (writerIndex > newCapacity) {
                        writerIndex(writerIndex = newCapacity);
                    }
                    System.arraycopy(oldArray, readerIndex, newArray, readerIndex, writerIndex - readerIndex);
                } else {
                    setIndex(newCapacity, newCapacity);
                }
                setArray(newArray);
                freeArray(oldArray);
            }
            return this;
        }
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/AshOfTime/p/10895178.html
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