Netty源码分析----PoolChunkList

（*文章基于Netty4.1.22版本）

整体介绍

在Netty的内存分配的整体架构中，按我的理解，PoolChunkList是为了解决随着分配的次数增加，分配一段连续内存失败率提高的问题。
试想一下在Chunk中我们分配了很多小的内存，16B，32B，把整个Chunk都切割成这种小的内存块，那么当我们想要分配8KB或者更大的内存的时候，就会失败，因为其他Chunk被切割成很小的内存碎片，无法分配很大的一段内存，所以PoolChunkList的结构就出现了，将不同使用率的PoolChunk分隔开，增加了分配大的连续段成功的几率。
PoolChunkList是一个链表，结构如下：

在整个PoolArena中，共有6个PoolChunkList，使用率越大的在链表的后面，按照不同的使用率，命名如下：
1. qInit：使用率 0 ~ 25
2. q000：使用率 1 ~ 50
3. q025：使用率 25 ~ 75
3. q050：使用率 50 ~ 100
3. q075：使用率 75 ~ 100
3. q100：使用率 100 ~ 100

源码分析

变量介绍

    private final PoolArena<T> arena;//该 Chunk所属的Arena
    private final PoolChunkList<T> nextList;// 下一个使用率的ChunkList
    private final int minUsage;// 最小使用率
    private final int maxUsage;// 最小使用率
    private final int maxCapacity;// 最大的容量
    private PoolChunk<T> head;// ChunkList中的头节点

初始化

    PoolChunkList(PoolArena<T> arena, PoolChunkList<T> nextList, int minUsage, int maxUsage, int chunkSize) {
        assert minUsage <= maxUsage;
        this.arena = arena;
        this.nextList = nextList;
        this.minUsage = minUsage;
        this.maxUsage = maxUsage;
        maxCapacity = calculateMaxCapacity(minUsage, chunkSize);
    }

简单的赋值操作，重点看下calculateMaxCapacity方法

    private static int calculateMaxCapacity(int minUsage, int chunkSize) {
        minUsage = minUsage0(minUsage);//max(1, minUsage)

        if (minUsage == 100) {// 如果最小使用率都百分百了，自然最大可用空间为0
            return 0;
        }
        return  (int) (chunkSize * (100L - minUsage) / 100L);
    }

分配

    boolean allocate(PooledByteBuf<T> buf, int reqCapacity, int normCapacity) {
        // 如果当前ChunkList有Chunk可以分配 或者 请求的大小符合ChunkList的范围
        if (head == null || normCapacity > maxCapacity) {
            return false;
        }

        // 遍历ChunkList中的Chunk进行分配
        for (PoolChunk<T> cur = head;;) {
            long handle = cur.allocate(normCapacity);
            if (handle < 0) {// 分配失败，找下一个
                cur = cur.next;
                if (cur == null) {
                    return false;
                }
            } else {
                cur.initBuf(buf, handle, reqCapacity);// 初始化buf，将buf和Chunk关联
                if (cur.usage() >= maxUsage) {// 分配好之后，如果大于当前ChunkList，那么移动到下一个ChunkList
                    remove(cur);
                    nextList.add(cur);
                }
                return true;
            }
        }
    }

添加Chunk

当一个Chunk要进入ChunkList，要调用add方法

    void add(PoolChunk<T> chunk) {
        // 如果说加入的这个chunk的使用率大于当前ChunkList最大的使用率，那么肯定不能加入当前的ChunkList
        // 要加入下一个ChunkList中，直到找到合适的ChunkList
        if (chunk.usage() >= maxUsage) {
            nextList.add(chunk);
            return;
        }
        add0(chunk);
    }
    // 设置Chunk所属的ChunkList，并加入到head前面，并将该Chunk设置为新的head
    void add0(PoolChunk<T> chunk) {
        chunk.parent = this;
        if (head == null) {
            head = chunk;
            chunk.prev = null;
            chunk.next = null;
        } else {
            chunk.prev = null;
            chunk.next = head;
            head.prev = chunk;
            head = chunk;
        }
    }

释放Chunk

当从Chunk分配的内存使用完后，在调用Chunk的free方法释放内存之后，这个Chunk的使用率会发生变化，可能需要移动该Chunk

    boolean free(PoolChunk<T> chunk, long handle) {
        chunk.free(handle);
        // //如果释放之后，使用率低于该ChunkList的最低使用率，则从该ChunkList中移除，添加到前面的ChunkList
        if (chunk.usage() < minUsage) {
            remove(chunk);
            // 在链表上寻找使用率相符的ChunkList添加
            return move0(chunk);
        }
        return true;
    }