netty4源码阅读与分析---ByteBuf

在worker线程处理read事件时，会将读取到的内容写入到ByteBuf中，供后续的操作，这里我们来研究下其内部结构。

ByteBuf是一个抽象类，AbstractByteBuf这个抽象类基本实现了ByteBuf,下面阅读AbstractByteBuf的实现来理解ByteBuf.在AbstractByteBuf里面定义了下面5个变量：

int readerIndex;／／读索引
    int writerIndex;//写索引
    private int markedReaderIndex;//标记读索引
    private int markedWriterIndex;//标记写索引
    private int maxCapacity;//最大容量

最大容量默认为Integer.MAX_VALUE,与jdk的ByteBuffer相比，byteBuf维护了读和写的索引，不存在ByteBuffer的flip读写切换了。我们看下read和write方法，以字节为例：

public ByteBuf writeByte(int value) {
        ensureWritable0(1);
        _setByte(writerIndex++, value);
        return this;
    }
final void ensureWritable0(int minWritableBytes) {
        ensureAccessible();
        if (minWritableBytes <= writableBytes()) {／／capacity() - writerIndex
            return;
        }
        if (minWritableBytes > maxCapacity - writerIndex) {
            throw new IndexOutOfBoundsException(String.format(
                    "writerIndex(%d) + minWritableBytes(%d) exceeds maxCapacity(%d): %s",
                    writerIndex, minWritableBytes, maxCapacity, this));
        }
        // Normalize the current capacity to the power of 2.
        int newCapacity = alloc().calculateNewCapacity(writerIndex + minWritableBytes, maxCapacity);
        // Adjust to the new capacity.
        capacity(newCapacity);//扩容或者收缩
    }
public byte readByte() {
        checkReadableBytes0(1);
        int i = readerIndex;
        byte b = _getByte(i);
        readerIndex = i + 1;
        return b;
    }
private void checkReadableBytes0(int minimumReadableBytes) {
        ensureAccessible();
        if (readerIndex > writerIndex - minimumReadableBytes) {
            throw new IndexOutOfBoundsException(String.format(
                    "readerIndex(%d) + length(%d) exceeds writerIndex(%d): %s",
                    readerIndex, minimumReadableBytes, writerIndex, this));
        }
    }

在write的时候如果发现空间不够，进行扩容，扩容是按照2的次方进行扩容，读写的时候都会校验当前buffer是否可读/写。在ByteBuf的源码中，我们可以看到readerIndex和writerIndex一定满足如下图的条件：

discardable bytes是可以回收的字节，是我们已经读取过的字节，通过调用ByteBuf.discardReadBytes()来回收已经读取过的字节，discardReadBytes()将回收从索引0到readerIndex之间的字节，此时读写索引会变成如下图的格式：

下面我们来看下可读与可写的条件:

public boolean isWritable() {
        return capacity() > writerIndex;
    }
public boolean isReadable() {
        return writerIndex > readerIndex;
    }

下面我们来看下创建ByteBuf的方法：

CompositeByteBuf compBuf = Unpooled.compositeBuffer();           
ByteBuf heapBuf = Unpooled.buffer(4);            
ByteBuf directBuf = Unpooled.directBuffer(4);

其中heapBuf是分配在jvm堆上的，其优点是数据存储在JVM的堆中可以快速创建和快速释放，并且可以直接访问数组，缺点是写数据都要先将数据拷贝到directBuffer再进行传递。directBuf是分配在jvm堆外的，优点是无需从JVM拷贝数据到直接缓冲区，性能好，缺点是分配和释放内存较heapBuf复杂，不支持的直接的数组访问,其访问例子如下：

ByteBuf directBuf = Unpooled.directBuffer(4);   
if(!directBuf.hasArray()){   
    int length = directBuf.readableBytes();   
    byte[] arr = new byte[length];   
    directBuf.getBytes(0, arr);   
}

所以通常情况下，heapBuf使用起来比较方便。如果对性能有较高的要求，比如大量I/O读写，这种情况下可以考虑使用。compBuf是netty特有的复合型buffer，类似于一个列表，我们可以动态的往里面添加和删除其中的ByteBuf，其访问方式与directBuf类似。

总结一下，ByteBuff内部的数据结构本质上是一个byte数组，与jdk原生的ByteBuffer不同的是它维护了读写索引，读写不需要进行切换，大大提高了性能。

netty4源码阅读与分析---ByteBuf

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