1、ByteBuf简介NIO的ByteBuffer大家都很熟悉了。它其实是一个字节容器，但是用过ByteBuffer的童鞋都知道ByteBuffer使用起来比较复杂，比如write模式完成后。需要手动调用flip()方法切换到阅读模式，然后进行相应的阅读。Netty中的ByteBuf是ByteBuffer的升级版。它为开发者提供了更方便的API，并扩展了一些其他功能。接下来介绍一下ByteBuf。识别，如下图类图，可以看到ByteBuf实现了ReferenceCounted接口。这是因为ByteBuf使用了引用计数。当ByteBuf的引用数为0时，表示该ByteBuf不再可用，需要显式释放。ByteBuf下的AbstractByteBuf实现了ByteBuf的一些常用方法，如isReadable、isWritable、readableBytes、writableBytes等。继续往下看是AbstractReferenceCountedByteBuf，它在AbstractByteBuf的基础上完成了引用计数的相关操作。底层类可以分为三种ByteBuf，分别是PooledByteBuf（池化）、UnpooledByteBuf（非池化）和CompositeByteBuf（复合），其中PooledByteBuf又分为PooledHeapByteBuf（池化堆内存）和PooledDirectByteBuf（池化直接内存），UnpooledByteBuf是一样的。ByteBuf主要提供以下操作方法说明alloc()返回创建ByteBuf的ByteBufAllocator分配器容量capacity()ByteBuf可以存储的最大字节数hasArray()返回truearray()如果ByteBuf是字节数组Byte数组，通常与hasArray()配合使用readerIndex()返回ByteBuf的当前读取索引writerIndex()返回ByteBuf当前的写入索引isReadable()是否有可供读取的字节isWritable()是否有可用的字节数bytesthatcanbereadbywritableBytes()writableBytes()可以写入的字节数getByte(int)返回给定索引处的字节，读取索引保持不变，同时提供了类似getByte的方法。例如getInt()、getLong、getShortsetByte(intindex,intvalue)设置给定索引的字节值，写入索引不变。它还提供了类似于setByte的方法，如setInt、setLong、setShortreadByte()返回当前读取索引readerIndex处的字节，并将readerIndex加1。writeByte()在当前写入索引writerIndex处写入一个字节值，并将writerIndex加1。通过readerIndex()和writerIndex()方法可以看出，ByteBuf有两个索引，一个读一个写，所以写完可以直接读，不需要像ByteBuffer一样调用flip()方法切换读模式，如下图所示：2.引用计数上面提到，ByteBuf实现了ReferenceCounted接口。ReferenceCounted接口主要包括refCnt()增加引用数，retain()增加引用数，release()减少引用数等，如下：//returnthenumberofreferencesintrefCnt();//引用数加1ReferenceCountedretain();//引用数加incrementReferenceCountedretain(intincrement);//引用数减1booleanrelease();//引用数减去decrementbooleanrelease(intdecrement);ByteBuf具体的引用计数相关操作都在AbstractReferenceCountedByteBuf中完成，接下来看AbstractReferenceCountedByteBuf的源码，部分源码如下：publicintrefCnt(){returnupdater.refCnt(this);}publicByteBufretain(){returnupdater.retain(this);}publicByteBufretain(intincrement){returnupdater.retain(this,increment);}publicbooleanrelease(){returnhandleRelease(updater.release(this));}publicbooleanrelease(intdecrement){returnhandleRelease(updater.release(this,decrement));}可以看到这些方法都是通过updater更新器内部实现的，那么我们来看看这个updater更新器是什么？privatestaticfinallongREFCNT_FIELD_OFFSET=ReferenceCountUpdater.getUnsafeOffset(AbstractReferenceCountedByteBuf.class,"refCnt");privatestaticfinalAtomicIntegerFieldUpdaterAIF_UPDATER=AtomicIntegerFieldUpdater.newUpdater(AbstractReferenceCountedByteBuf.class,"refCnt");privatestaticfinalReferenceCountUpdaterupdater=newReferenceCountUpdater(){@OverrideprotectedAtomicIntegerFieldUpdaterupdater(){返回AIF_UPDATER；}@OverrideprotectedlongunsafeOffset(){returnREFCNTda;源代码}DReferenceCountUpdater类型内部使用通过update()方法得到的AtomicIntegerFieldUpdater来原子更新引用计数字段，这里引用计数字段为refCnt。ReferenceCountUpdate的计数方式与普通计数有些不同。每增加一个引用，refCnt对应的值就会增加2，减少一个引用，refCnt对应的值就会减2。如果最后一个引用被释放，refCnt对应的值就会变成1.所以如果refCnt的值为1，则表示实际引用数为0，否则实际引用数=refCnt/23.PooledByteBuf和UnpooledByteBufPooledByteBuf(pooled)和UnpooledByteBuf(non-pooled)是两种类型字节缓冲区。顾名思义，一种是从内存池中分配的ByteBuf，使用后归还池，另一种是直接从内存中分配的ByteBuf，使用完后会被回收。UnpooledByteBuf分为UnpooledHeapByteBuf（非池化堆内存）和UnpooledDirectByteBuf（非池化直接内存）。UnpooledHeapByteBuf和UnpooledDirectByteBuf的实现比较简单。UnpooledHeapByteBuf内部是使用字节数组实现的，而UnpooledDirectByteBuf内部是通过NIO的DirectByteBuffer实现的。3.1池化机制简介每个线程绑定一个PoolThreadCache，其中包含一个heapArena（堆内存）和一个directArena（直接内存），都是PoolArena类型。每个线程通过PooledByteBufAllocator分配内存时，都会在其绑定的PoolThreadCache中进行分配。PoolArena的结构图如下。下面是如何分配一个池化的PooledByteBuf。源代码中有更多详细信息。这里只是简单介绍一下PooledByteBufAllocator中的newHeapBuffer和newDirectBuffer方法。这里以newHeapBuffer为例，如下@OverrideprotectedByteBufnewHeapBuffer(intinitialCapacity,intmaxCapacity){//获取当前线程的PoolThreadCachePoolThreadCachecache=threadCache.get();//获取PoolThreadCache的heapArenaPoolArenaheapArena=cache.heapArena;最终的ByteBuf缓冲区；if(heapArena!=null){//使用heapArena分配ByteBufbuf=heapArena.allocate(cache,initialCapacity,maxCapacity);}else{//如果没有heapArena，分配一个非池化的ByteBufbuf=PlatformDependent.hasUnsafe()?newUnpooledUnsafeHeapByteBuf(this,initialCapacity,maxCapacity):newUnpooledHeapByteBuf(this,initialCapacity,maxCapacity);}returntoLeakAwareBuffer(buf);}调用heapArena的allocate方法进行分配，先根据需要的内存大小计算出sizeIdx，然后判断sizeIdx，分为small、normal、huge三种情况。如下：privatevoidallocate(PoolThreadCachecache,PooledByteBufbuf,finalintreqCapacity){//根据要分配的内存大小计算sizeIdxfinalintsizeIdx=size2SizeIdx(reqCapacity);if(sizeIdx<=smallMaxSizeIdx){//如果sizeIdx<=smallMaxSizeIdx，说明需要的内存小，PoolSubpage主要用于分配tcacheAllocateSmall(cache,buf,reqCapacity,sizeIdx);}elseif(sizeIdx0?normalizeSize（reqCapacity）：reqCapacity；allocateHuge(buf,normCapacity);}}4.总结ByteBuf是netty的基本组件。与ByteBuffer相比，ByteBuf不仅使用起来更方便，还提供了更全面的API，并且使用Pooling技术来优化内存分配效率。
