在Netty中，还有一个比较常见的对象ByteBuf，其实相当于JavaNio中的ByteBuffer，只是ByteBuf对Nio中ByteBuffer的功能做了大量的工作而已非常增强，让我们简单了解一下ByteBuf。以下代码演示了ByteBuf的创建及其内容的打印。这体现了与普通ByteBuffers最大的区别之一，就是ByteBuf可以自动扩容。默认长度为256，如果内容长度超过阈值，会自动触发扩容。publicclassByteBufExample{publicstaticvoidmain(String[]args){ByteBufbuf=ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();//自动扩容log(buf);StringBuildersb=newStringBuilder();for(inti=0;i<32;i++){//演示的时候可以把循环的值展开，看看展开效果sb.append("-"+i);}buf.writeBytes(sb.toString().getBytes());日志（缓冲器）；}privatestaticvoidlog(ByteBufbuf){StringBuilderbuilder=newStringBuilder().append("读取索引:").append(buf.readerIndex())//获取读取索引.append("写入索引:").append(buf.writerIndex())//获取写入索引.append("capacity:").append(buf.capacity())//获取capacity.append(StringUtil.NEWLINE);//DumpByteBuf的内容到StringBuilderByteBufUtil.appendPrettyHexDump(builder,buf);System.out.println(builder.toString());}}字节B有两种创建uf的方法。首先是创建一个基于堆内存的ByteBuf。ByteBufbuffer=ByteBufAllocator.DEFAULT.heapBuffer(10);二是创建一个基于直接内存（堆外内存）的ByteBuf。Java中的这种内存分为两部分，一部分是不需要jvm管理的直接内存，也称为堆外内存。堆外内存是在JVM堆外的内存区域分配内存对象。这部分内存不虚拟机由操作系统管理，可以减少垃圾回收对应用程序的影响ByteBufAllocator.DEFAULT.directBuffer(10);直接内存的好处就是读写性能会更高。如果数据存放在堆中，这时候就需要将Java堆空间中的数据发送到远程服务器。首先需要将堆内数据复制到直接内存（堆外内存），然后发送。如果数据直接存放在堆外内存中，那么发送时就少了一个拷贝步骤。但它也有缺点。由于JVM内存管理的缺失，我们需要自己维护堆外内存，防止内存溢出。另外需要注意的是，ByteBuf默认是通过池化技术创建的。pooling技术在之前的课程中已经多次提到。其核心思想是实现对象的复用，从而减少频繁创建和销毁对象带来的性能开销。池化功能是否开启可以通过以下环境变量控制，其中unpooled表示不开启。-Dio.netty.allocator.type={unpooled|pooled}publicclassNettyByteBufExample{publicstaticvoidmain(String[]args){ByteBufbuf=ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();System.out.println(buf);}}ByteBuf的存储结构ByteBuf的存储结构如图3-1所示。从这张图中我们可以看出，ByteBuf其实是一个字节容器，里面包含了三个被丢弃的字节。这部分数据无效。可读字节，这部分数据是ByteBuf的主要数据，从ByteBuf读取的数据都来自这部分；writablebytes，所有写入ByteBuf的数据都会存储在这段可扩展字节中，也就是说ByteBuf最多可以扩展多少容量。
图3-1在ByteBuf中，有两个指针readerIndex：读指针，每读取一个字节，readerIndex加1。ByteBuf中总共有writeIndex-readerIndex个字节可以被读。当readerIndex和writeIndex相等时，无法读取ByteBuf。writeIndex：写指针，每写入一个字节，writeIndex加1，直到达到容量，即可触发扩容，然后继续写入。ByteBuf中还有一个maxCapacity最大容量。默认值为Integer.MAX_VALUE。ByteBuf写入数据时，如果容量不足，会触发扩容，直到容量扩容到maxCapacity。ByteBuf中常用的方法对于ByteBuf，常用的方法是write和readWrite相关方法对于write方法，ByteBuf提供了对各种数据类型的写，比如writeChar，写char类型writeInt，写int类型writeFloat，写float类型writeBytes,writenioByteBufferwriteCharSequence,writestringpublicclassByteBufExample{publicstaticvoidmain(String[]args){ByteBufbuf=ByteBufAllocator.DEFAULT.heapBuffer();//可以自动扩容buf.writeBytes(newbyte[]{1,2,3,4});//写四个字节日志(buf);buf.writeInt(5);//写一个int类型，也是4字节log(buf);}privatestaticvoidlog(ByteBufbuf){System.out.println(buf);StringBuilderbuilder=newStringBuilder().append("读取索引：").append(buf.readerIndex()).append("写入索引：").append(buf.writerIndex()).append("容量：").append(buf.capacity()).append(StringUtil.NEWLINE);//将内容放入ByteBuf，转储到StringBuilderByteBufUtil.appendPrettyHexDump(builder,buf);System.out.println(builder.toStri吴（））;}}Expansion向ByteBuf写入数据时，如果发现容量不足，就会触发扩容。具体扩容规则是假设ByteBuf的初始容量为10，如果写入后数据大小不超过512字节，则选择下一个16的整数倍作为存储容量。比如写入数据后大小为12，扩容后容量为16，如果写入后数据大小超过512字节，则选择下一个2^n^。比如写入后的大小是512字节，那么扩容后的容量就是2^10^=1024。（因为2^9^=512，长度不够）扩容不能超过maxcapacity，否则会报错。Reader相关方法reader方法也针对不同的数据类型提供了不同的操作方法，readByte，读取一个字节readInt，读取一个int类型readFloat，读取一个float类型publicclassByteBufExample{publicstaticvoidmain(String[]args){ByteBufbuf=ByteBufAllocator.DEFAULT.heapBuffer();//自动扩容buf.writeBytes(newbyte[]{1,2,3,4});日志（缓冲器）；System.out.println(buf.readByte());日志（缓冲器）；}privatestaticvoidlog(ByteBufbuf){StringBuilderbuilder=newStringBuilder().append("读取索引：").append(buf.readerIndex()).append("写入索引：").append(buf.writerIndex()).append("容量:").append(buf.capacity()).append(StringUtil.NEWLINE);//将ByteBuf的内容转储到StringBuilder中，ByteBufUtil.appendPrettyHexDump(builder,buf);System.out.println(builder.toString());}}从下面的结果可以看出，读取一个字节后，这个字节就变成了丢弃的部分，再次读取时，只能读取数据中未读取的部分。读取索引：0写入索引：7容量：256+-----------------------------------------------+|0123456789abcdef|+--------+------------------------------------------------+-----------------+|00000000|01020304050607|.......|+--------+-----------------------------------------------+----------------+1读索引：1写索引：7容量：256+------------------------------------------------+|0123456789abcdef|+--------+------------------------------------------------+----------------+|00000000|020304050607|......|+--------+-----------------------------------------------+----------------+进程结束，退出代码为0此外，如果想要重复读取已经读取过的数据，这里有两个方法实现标记和重置f.writeBytes(新字节[]{1,2,3,4,5,6,7});日志（缓冲器）；buf.markReaderIndex();//标记读取索引位置System.out.println(buf.readInt());日志（缓冲器）；buf.resetReaderIndex();//重置为标志位System.out.println(buf.readInt());log(buf);}另外，如果不想改变读取指针位置来获取数据。ByteBuf一开始就提供了get方法。该方法基于索引位置读数并允许重复读数。ByteBuf的零拷贝机制需要说明一下。ByteBuf的零拷贝机制和我们之前的前提是一样的。操作系统层面的零拷贝则不同。操作系统层面的零拷贝是指当我们要向远程服务器发送文件时，需要先从内核空间拷贝到用户空间，再从用户空间拷贝到网卡缓冲区内核空间。发送，导致副本数量增加。ByteBuf中的零拷贝思想也是一样的，减少了数据的拷贝，提高了性能。如图3-2所示，假设有一个原始的ByteBuf，我们要对这个ByteBuf的两部分数据进行操作。按照正常的思路，我们会新建两个ByteBuf，然后将原来ByteBuf中的一些数据复制到两个新的ByteBuf中，但是这样会涉及到数据的复制，在并发量大的情况下，会影响性能。
图3-2ByteBuf提供了一个slice方法，可以在不复制数据的情况下对原始ByteBuf进行拆分。使用方法如下：publicstaticvoidmain(String[]args){ByteBufbuf=ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();//自动扩容buf.writeBytes(newbyte[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10});日志（缓冲器）；ByteBufbb1=buf.slice(0,5);ByteBufbb2=buf.slice(5,5);日志（bb1）；日志（bb2）；System.out.println("修改原始数据");buf.setByte(2,5);//修改原buf数据log(bb1);//再次打印bb1的结果，发现数据变了}上面代码中，将原buf逐片切片，每个Fragments为5字节。为了证明这个切片没有数据拷贝，我们修改原来buf的index2的值，然后打印第一个切片bb1，可以发现bb1的结果变了。说明两个分片指向的数据和原来的buf是一样的。Unpooled在前面的案例中，我们经常会用到Unpooled工具类，它和非pooledByteBuf的创建、组合、复制是一样的。假设有一个协议数据，它由一个header和一个messagebody组成，这两部分分别放在两个ByteBuf中。ByteBufheader=...ByteBufbody=...我们希望把header和body合并成一个ByteBuf，通常的做法是ByteBufallBuf=Unpooled.buffer(header.readableBytes()+body.readableBytes());allBuf。writeBytes(header);allBuf.writeBytes(body);在这个过程中，我们将header和body复制到新的allBuf中，这个过程无形中增加了两次数据复制操作。有没有更有效的方法来减少副本的数量来达到同样的目的？在Netty中，提供了一个CompositeByteBuf组件，它提供了这个功能。publicclassByteBufExample{publicstaticvoidmain(String[]args){ByteBufheader=ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();//自动扩容header.writeCharSequence("header",CharsetUtil.UTF_8);ByteBufbody=ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();body.writeCharSequence("body",CharsetUtil.UTF_8);CompositeByteBufcompositeByteBuf=Unpooled.compositeBuffer();//第一个参数为true，表示添加新的ByteBuf时，CompositeByteBuf的writeIndex自动递增。//默认为false，即writeIndex=0，所以我们不能从compositeByteBuf中读取数据。compositeByteBuf.addComponents(true,header,body);日志（复合字节缓冲区）；}privatestaticvoidlog(ByteBufbuf){StringBuilderbuilder=newStringBuilder().append("读取索引：").append(buf.readerIndex()).append("写入索引：").append(buf.writerIndex()).append("容量:").append(buf.capacity()).append(StringUtil.NEWLINE);//将ByteBuf内容转储到StringBuilderByteBufUtil.appendPrettyHexDump(builder,buf);System.out.println(builder.toString());}}CompositeByteBuf之所以能够做到零拷贝，是因为在结合header和body的时候，并没有拷贝这两个数据，而是通过CompositeByteBuf构建了一个逻辑整体，里面还是包含了两个真实的对象，也就是一个指针指向同一个对象，所以这个类似于浅拷贝的实现。wrappedBuffer在Unpooled工具类中提供了一个wrappedBuffer方法来实现CompositeByteBuf的零拷贝功能。使用方法如下。publicstaticvoidmain(String[]args){ByteBufheader=ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();//自动扩容header.writeCharSequence("header",CharsetUtil.UTF_8);ByteBufbody=ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();body.writeCharSequence("body",CharsetUtil.UTF_8);ByteBufallBb=Unpooled.wrappedBuffer(header,body);日志（allBb）；//对于零拷贝机制，修改原始ByteBuf中的值会影响allBb头.setCharSequence(0,"Newer0",CharsetUtil.UTF_8);日志（allBb）；}copiedBuffercopiedBuffer和wrappedBuffer最大的区别是这个方法会实现数据的复制。下面的代码演示了copiedBuffer和wrappedbuffer的区别，可以看到在case标记的位置，修改了原来ByteBuf的值，allBb不受影响。publicstaticvoidmain(String[]args){ByteBufheader=ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();//自动扩容header.writeCharSequence("header",CharsetUtil.UTF_8);ByteBufbody=ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer();body.writeCharSequence("body",CharsetUtil.UTF_8);ByteBufallBb=Unpooled.copiedBuffer(header,body);日志（allBb）；header.setCharSequence(0,"Newer0",CharsetUtil.UTF_8);//caselog(allBb);}内存释放是针对不同的ByteBuf创建的，内存释放的方法不同。UnpooledHeapByteBuf，使用JVM内存，只需要等待GC回收UnpooledDirectByteBuf，使用外存，需要特殊的方法回收内存PooledByteBuf之类使用池化机制，需要更复杂的规则来回收内存如果ByteBuf使用堆External内存创建，然后尝试手动释放内存，如何释放呢？Netty使用引用计数的方式来控制内存回收，每个ByteBuf都实现了ReferenceCounted接口。每个ByteBuf对象的初始计数为1。当调用release方法时，计数器减一。如果计数器为0，当ByteBuf被回收并调用retain方法时，计数器加一，表示其他处理程序在调用者用完之前立即调用释放。不会造成回收。当计数器为0时，底层内存将被回收。此时即使ByteBuf对象还存在，它的方法也不能正常使用。版权声明：本博客所有文章除另有约定外均采用CCBY-NC-SA4.0。转载请注明来自Mic带你学建筑！如果本文对您有帮助，请给个关注和点赞。您的坚持是我不断创作的动力。欢迎关注同名微信公众号获取更多技术干货！
