Netty的内存分配相关知识&零拷贝机制

1. Netty 自己的ByteBuf

ByteBuf是为解决ByteBuffer的问题和满足网络应用程序开发人员的日常需求而设计的。

• JDK ByteBuffer的缺点：

• 无法动态扩容
  长度固定，无法动态扩展和收缩，当数据大于ByteBuffer容量时，会发生索引越界异常。
• API使用复杂
  读写的时候需要手工调用flip() 和 rewind() 等方法，使用时需要非常谨慎的使用这些api，否则很容易出现错误。

---

2. ByteBuf做了哪些增强

• API操作便捷
• 动态扩容
• 多种ByteBuf实现
• 高效的零拷贝机制

3. ByteBuf 操作

ByteBuf三个重要属性:capacity容量、readerIndex读取位置、writerlndex写入位置。
提供了两个指针变量来支持顺序读和写操作，分别是readerlndex和写操作writerIndex。

• 常用方法定义：

• 随机访问索引 getByte
• 顺序读 read*
• 顺序写 write*
• 清除已读内容 discardReadBytes
• 清除缓冲区 clear
• 搜索操作
• 标记和重置
• 引用计数和释放

• 下图显示了一个缓冲区是如何被两个指针分割成三个区域的：

• 一个完整的示例：

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import org.junit.Test;

import java.util.Arrays;

/**
 * bytebuf的常规API操作示例
 */
public class ByteBufDemo {
    @Test
    public void apiTest() {
        //  +-------------------+------------------+------------------+
        //  | discardable bytes |  readable bytes  |  writable bytes  |
        //  |                   |     (CONTENT)    |                  |
        //  +-------------------+------------------+------------------+
        //  |                   |                  |                  |
        //  0      <=       readerIndex   <=   writerIndex    <=    capacity

        // 1.创建一个非池化的ByteBuf，大小为10个字节
        ByteBuf buf = Unpooled.buffer(10);
        System.out.println("原始ByteBuf为====================>" + buf.toString());
        System.out.println("1.ByteBuf中的内容为===============>" + Arrays.toString(buf.array()) + "\n");

        // 2.写入一段内容
        byte[] bytes = {1, 2, 3, 4, 5};
        buf.writeBytes(bytes);
        System.out.println("写入的bytes为====================>" + Arrays.toString(bytes));
        System.out.println("写入一段内容后ByteBuf为===========>" + buf.toString());
        System.out.println("2.ByteBuf中的内容为===============>" + Arrays.toString(buf.array()) + "\n");

        // 3.读取一段内容
        byte b1 = buf.readByte();
        byte b2 = buf.readByte();
        System.out.println("读取的bytes为====================>" + Arrays.toString(new byte[]{b1, b2}));
        System.out.println("读取一段内容后ByteBuf为===========>" + buf.toString());
        System.out.println("3.ByteBuf中的内容为===============>" + Arrays.toString(buf.array()) + "\n");

        // 4.将读取的内容丢弃
        buf.discardReadBytes();
        System.out.println("将读取的内容丢弃后ByteBuf为========>" + buf.toString());
        System.out.println("4.ByteBuf中的内容为===============>" + Arrays.toString(buf.array()) + "\n");

        // 5.清空读写指针
        buf.clear();
        System.out.println("将读写指针清空后ByteBuf为==========>" + buf.toString());
        System.out.println("5.ByteBuf中的内容为===============>" + Arrays.toString(buf.array()) + "\n");

        // 6.再次写入一段内容，比第一段内容少
        byte[] bytes2 = {1, 2, 3};
        buf.writeBytes(bytes2);
        System.out.println("写入的bytes为====================>" + Arrays.toString(bytes2));
        System.out.println("写入一段内容后ByteBuf为===========>" + buf.toString());
        System.out.println("6.ByteBuf中的内容为===============>" + Arrays.toString(buf.array()) + "\n");

        // 7.将ByteBuf清零
        buf.setZero(0, buf.capacity());
        System.out.println("将内容清零后ByteBuf为==============>" + buf.toString());
        System.out.println("7.ByteBuf中的内容为================>" + Arrays.toString(buf.array()) + "\n");

        // 8.再次写入一段超过容量的内容
        byte[] bytes3 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11};
        buf.writeBytes(bytes3);
        System.out.println("写入的bytes为====================>" + Arrays.toString(bytes3));
        System.out.println("写入一段内容后ByteBuf为===========>" + buf.toString());
        System.out.println("8.ByteBuf中的内容为===============>" + Arrays.toString(buf.array()) + "\n");
        //  随机访问索引 getByte
        //  顺序读 read*
        //  顺序写 write*
        //  清除已读内容 discardReadBytes
        //  清除缓冲区 clear
        //  搜索操作
        //  标记和重置
        //  完整代码示例：参考
        // 搜索操作 读取指定位置 buf.getByte(1);
        //
    }
}