Netty的内存分配和内存管理可以说是Netty最复杂的内容，涉及到很多操作系统和JDK的底层知识，一篇文章肯定讲不完，那么这篇文章就先简单地讲一讲ByteBuf。

ByteBuf是一段连续且支持随机访问的存储字节的序列，在Netty中ByteBuf是一个抽象类，他提供了对字节序列的一些基本的操作。

一. ByteBuf的数据格式

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

ByteBuf内部有三个指针：readerIndex，writeIndex和capacity。

readerIndex : 每次通过读操作读取一个字节后，readerIndex都会+1，最大为writerIndex。
writerIndex ：每次通过写操作写一个字节后，writerIndex都会+1，最大为capacity。
capacity ：ByteBuf的最大容量，readerIndex或writerIndex到达capacity后，如果继续进行读或写操作，则会抛出IndexOutOfBoundsException异常。

这三个指针将整个ByteBuf分为了三个区：

[0, readerIndex) : 这一部分为discardable bytes，包含了已经通过读操作读过的数据。
[readerIndex, wirterIndex) : 这一部分为readable bytes，包含还可以读的数据。
[writerIndex, capacity) : 这一部分为writable bytes，是一段未被定义的区域，表示如果继续向ByteBuf写数据，就会写在这个区域。

同时，ByteBuf支持他的实现类具有扩容功能，因此还提供了一个maxCapacity，表示capacity能扩容到的最大值。

二. ByteBuf的基本操作

public ByteBuf clear()：将ByteBuf的readerIndex和wirterIndex都初始化为0。该操作仅设置这两个指针的值，而不会真正地清除掉ByteBuf的数据。
public ByteBuf discardReadBytes()：丢弃掉discardable bytes的数据，将readable bytes的数据从[readerIndex, wirterIndex) 移动到 [0, wirterIndex-readerIndex)，并将readerIndex设置为0，wirterIndex设置为wirterIndex-readerIndex。这样就实现了对writable bytes区域的扩容。

 *  BEFORE discardReadBytes()
 *
 *      +-------------------+------------------+------------------+
 *      | discardable bytes |  readable bytes  |  writable bytes  |
 *      +-------------------+------------------+------------------+
 *      |                   |                  |                  |
 *      0      <=      readerIndex   <=   writerIndex    <=    capacity
 *
 *
 *  AFTER discardReadBytes()
 *
 *      +------------------+--------------------------------------+
 *      |  readable bytes  |    writable bytes (got more space)   |
 *      +------------------+--------------------------------------+
 *      |                  |                                      |
 * readerIndex (0) <= writerIndex (decreased)        <=        capacity

public int readInt()：从readerIndex的位置开始读取一个int整数（4个byte），读完之后readerIndex会+4，同理还有readLong，readBytes，readDouble，readFloat等
public ByteBuf writeInt(int value)：从writable bytes位置开始写一个int整数（4个byte），写完之后writerIndex会+4，同理也有writerLong，writeBytes等
public abstract ByteBuf copy()：返回该ByteBuf的readable bytes的一个拷贝，该方法不会改变该ByteBuf的readerIndex和writerIndex的值。新返回的ByteBuf与老的ByteBuf是完全独立的，对其中一个ByteBuf的任何操作都不会影响另一个。
public ByteBuf slice()：返回该ByteBuf的readable bytes的一个切片，该方法不会改变该ByteBuf的readerIndex和writerIndex的值。新返回的ByteBuf与老的ByteBuf是共享一块存储空间，只是他们的readerIndex和writerIndex是互相独立的，对其中一个ByteBuf的操作都可能会影响另一个。

三. ByteBuf的分类

ByteBuf有三种分类方法：

Pooled和Unpooled。PooledByteBuf中所用到的存储空间是从一块预先分配好的内存中取出来的，而UnpooledByteBuf的存储空间是一块新的内存。因此，如果涉及到频繁的ByteBuf的申请和释放操作，应该尽量使用PooledByteBuf，会大大减少重新申请内存的时间。
Unsafe和非Unsafe。UnsafeByteBuf指的是可以通过JDK的Unsafe类直接对内存进行操作，相对于非Unsafe来说，UnsafeByteBuf的读写操作会更快，但这需要JDK平台的支持。
Heap和Direct。HeapByteBuf的存储空间是在Java虚拟机的堆上，通常来说就是一个byte数组（byte[]），因此它是受JVM管理的。而DirectByteBuf的存储空间是一块堆外内存，堆外内存直接受操作系统的管理，而不是JVM，因此需要手动释放。

四. ByteBufAllocator

当我们需要使用一个ByteBuf时，一般不会直接去new一个，而是会用ByteBufAllocator，ByteBufAllocator提供了申请各种ByteBuf的方法，例如：

//new一个PooledByteBufAllocator
PooledByteBufAllocator allocator = new PooledByteBufAllocator();
//申请一个initialCapacity=256，maxCapacity=512的DirectByteBuf
ByteBuf directBuffer = allocator.directBuffer(256,512);
directBuffer.writeInt(100);
System.out.println(directBuffer.readInt()); //100
//释放该ByteBuf
directBuffer.release(); 
//申请一个initialCapacity=256，maxCapacity=512的HeapByteBuf
ByteBuf heapBuffer = allocator.heapBuffer(256,512);
heapBuffer.writeInt(200);
System.out.println(heapBuffer.readInt()); //200

Netty源码解析（五）之ByteBuf

一. ByteBuf的数据格式

二. ByteBuf的基本操作

三. ByteBuf的分类

四. ByteBufAllocator

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