Netty ByteBuf

一、功能原理

 

ByteBuf是一个byte存放的缓冲区。

 

ByteBuf通过两个位置的指针来协助缓冲区的读写操作，读操作使用readIndex，写操作使用writeIndex。

+-------------------+------------------+------------------+
| discardable bytes |  readable bytes  |  writable bytes  |
|                   |     (CONTENT)    |                  |
+-------------------+------------------+------------------+
|                   |                  |                  |
0      <=      readerIndex   <=   writerIndex    <=    capacity

discardable bytes 丢弃的读空间

readable bytes 可读空间

writeable bytes 可写空间

 

比如：

ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer();
System.out.println(heapBuffer);

1.  
   ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer();
2.  
   System.out.println(heapBuffer);

结果：

UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 0, cap: 256)

UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 0, cap: 256)

ridx是readerIndex读取数据索引，位置从0开始

widx是writeIndex写数据索引，位置从0开始

cap是capacity缓冲区初始化的容量，默认256，可以通过Unpooled.buffer(8)设置，初始化缓冲区容量是8。

 

如果写入内容超过cap，cap会自动增加容量，但不能超过缓冲区最大容量maxCapacity。

ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer(8);
System.out.println("初始化："+heapBuffer);
heapBuffer.writeBytes("测试测试测试");
System.out.println("写入测试测试测试："+heapBuffer);

1.  
   ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer(8);
2.  
   System.out.println("初始化："+heapBuffer);
3.  
   heapBuffer.writeBytes("测试测试测试");
4.  
   System.out.println("写入测试测试测试："+heapBuffer);

结果：

初始化：UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 0, cap: 8)
写入测试测试测试：UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 18, cap: 64)

1.  
   初始化：UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 0, cap: 8)
2.  
   写入测试测试测试：UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 18, cap: 64)

cap初始化8，增加到64

 

缓冲内容复制到字节数组

//1、创建缓冲区
ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer(8);

//2、写入缓冲区内容
heapBuffer.writeBytes("测试测试测试".getBytes());

//3、创建字节数组
byte[] b = new byte[heapBuffer.readableBytes()];

System.out.println(b[11]);

//4、复制内容到字节数组b
heapBuffer.readBytes(b);

System.out.println(b[11]);

//5、字节数组转字符串
String str = new String(b);

System.out.println(str);

1.  
   //1、创建缓冲区
2.  
   ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer(8);
3.  
    
4.  
   //2、写入缓冲区内容
5.  
   heapBuffer.writeBytes("测试测试测试".getBytes());
6.  
    
7.  
   //3、创建字节数组
8.  
   byte[] b = new byte[heapBuffer.readableBytes()];
9.  
    
10.  
    System.out.println(b[11]);
11.  
     
12.  
    //4、复制内容到字节数组b
13.  
    heapBuffer.readBytes(b);
14.  
     
15.  
    System.out.println(b[11]);
16.  
     
17.  
    //5、字节数组转字符串
18.  
    String str = new String(b);
19.  
     
20.  
    System.out.println(str);

结果：

0
-107
测试测试测试

1.  
   0
2.  
   -107
3.  
   测试测试测试

ByteBuf转ByteBuffer

ByteBuffer bb = heapBuffer.nioBuffer();

ByteBuffer bb = heapBuffer.nioBuffer();

ByteBuf的主要类继承关系图

 

从内存分配的角度看，ByteBuf可以分为两类：

 

1、堆内存（HeapByteBuf）字节缓冲区：特点是内存的分配和回收速度快，可以被JVM自动回收；缺点就是如果进行Socket的IO读写，需要额外做一次内存复制，将堆内存对应的缓冲区复制到内核Channel中，性能会有一定程度的下降

 

2、直接内存（DirectByteBuf） 字节缓冲区：非堆内存，它在对外进行内存分配，相比于堆内存，它的分配和回收速度会慢一些，但是将它写入或者从Socket Channel中读取时，由于少一次内存复制，速度比堆内存快

 

Netty的最佳实践是在I/O通信线程的读写缓冲区使用DirectByteBuf，后端业务消息的编解码模块使用HeapByteBuf，这样组合可以达到性能最优。

 

ByteBuf的四种声明方式

ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer();
System.out.println(heapBuffer);

ByteBuf directBuffer = Unpooled.directBuffer();
System.out.println(directBuffer);

ByteBuf wrappedBuffer = Unpooled.wrappedBuffer(new byte[128]);
System.out.println(wrappedBuffer);

ByteBuf copiedBuffer = Unpooled.copiedBuffer(new byte[128]);
System.out.println(copiedBuffer);

1.  
   ByteBuf heapBuffer = Unpooled.buffer();
2.  
   System.out.println(heapBuffer);
3.  
    
4.  
   ByteBuf directBuffer = Unpooled.directBuffer();
5.  
   System.out.println(directBuffer);
6.  
    
7.  
   ByteBuf wrappedBuffer = Unpooled.wrappedBuffer(new byte[128]);
8.  
   System.out.println(wrappedBuffer);
9.  
    
10.  
    ByteBuf copiedBuffer = Unpooled.copiedBuffer(new byte[128]);
11.  
    System.out.println(copiedBuffer);

结果：

UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 0, cap: 256)
SimpleLeakAwareByteBuf(UnpooledUnsafeDirectByteBuf(ridx: 0, widx: 0, cap: 256))
UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 128, cap: 128/128)
UnpooledHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 128, cap: 128/128)