Netty ByteBuf 幾種類型

1. 前言

上一節(jié)，我們主要學(xué)習(xí)了 ByteBuf 的核心 API，相信大家都能掌握，本節(jié)主要介紹 ByteBuf 的幾種分類。

2. 創(chuàng)建一個 ByteBuf

常見創(chuàng)建 ByteBuf 主要有兩種方式，分別如下所示：

方式一：

ByteBuf byteBuf = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer(10);

方式二：

ByteBuf byteBuf = Unpooled.buffer(10);

思考：那么這兩種方式有什么關(guān)聯(lián)呢？

Unpooled.buffer 源碼，以下代碼是經(jīng)過整理，只保留了核心代碼。

public final class Unpooled {
    private static final ByteBufAllocator ALLOC;
    
    static {
        ALLOC = UnpooledByteBufAllocator.DEFAULT;
    }
    
    public static ByteBuf buffer(int initialCapacity) {
        return ALLOC.heapBuffer(initialCapacity);
    }
    
    public static ByteBuf directBuffer() {
        return ALLOC.directBuffer();
    }
}

通過源碼，我們可以知道，其實 Unpooled 工具類也是調(diào)用 ByteBufAllocator 去創(chuàng)建 ByteBuf 的。從字面上我們能夠大概猜到它針對的是非池化的 ByteBuf 進行創(chuàng)建的。

3. ByteBuf 分類

ByteBuf 是一個字節(jié)容器，底層是根據(jù)容量值來申請一塊內(nèi)存區(qū)域來存儲字節(jié)數(shù)組的。既然涉及到內(nèi)存，那么會分為直接內(nèi)存和 JVM 內(nèi)存，這個和 NIO 的直接緩沖器和非直接緩沖器是一樣的道理。直接內(nèi)存，速度很快，垃圾回收是不受 JVM 控制，容易造成內(nèi)存爆滿。

ByteBuf 主要分為三種類型

1. Pooled 和 Unpooled，池化和非池化；
2. Heap 和 Direct，堆內(nèi)存和直接內(nèi)存；
3. Safe 和 Unsafe，安全和非安全。

池化和非池化： 池化就是用完就放回池子里面，比如我們所熟悉的數(shù)據(jù)庫連接池。非池化就是每次使用都重新創(chuàng)建，使用完成則立馬銷毀。從性能的角度來說，池化會比非池化相對高，因為可以重復(fù)利用，避免每次都重新創(chuàng)建。

堆內(nèi)存和直接內(nèi)存： 堆內(nèi)存是 JVM 內(nèi)部開辟的一塊內(nèi)存空間，它的生命周期受到 JVM 來管理，不容易造成內(nèi)存溢出的情況。直接內(nèi)存則是直接受操作系統(tǒng)管理了，如果數(shù)據(jù)量很大的情況，容易造成內(nèi)存溢出情況。

安全和非安全： 主要是 Java 操作底層操作數(shù)據(jù)的一種安全和非安全的方式。

根據(jù)不同類型進行組合，得到常見 ByteBuf 的實現(xiàn)類

1. 池化 + 堆內(nèi)存，PooledHeapByteBuf；
2. 池化 + 直接內(nèi)存，PooledDirectByteBuf；
3. 池化 + 堆內(nèi)存 + 不安全，PooledUnsafeHeapByteBuf；
4. 池化 + 直接內(nèi)存 + 不安全，PooledUnsafeDirectByteBuf；
5. 非池化 + 堆內(nèi)存，UnpooledHeapByteBuf；
6. 非池化 + 直接內(nèi)存，UnpooledDirectByteBuf；
7. 非池化 + 堆內(nèi)存 + 不安全，UnpooledUnsafeHeapByteBuf；
8. 非池化 + 直接內(nèi)存 + 不安全，UnpooledUnsafeDirectByteBuf。

4. ByteBufAllocator 的使用

由于 ByteBuf 的組合種類非常的多，如果讓用戶手工去創(chuàng)建的化，會非常的麻煩，并且對每種類型不熟悉，很容易出現(xiàn)性能問題。這點跟 Java 線程池有點類似，線程池的種類分好幾種，但是通常都是通過 Executors 工具類來進行線程池的創(chuàng)建。

其中，ByteBufAllocator 又主要分為兩種，分別是 UnpooledByteBufAllocator 和 PooledByteBufAllocator。其實，一般情況下我們不需要直接使用具體的分配器，而是使用它默認的即可。

4.1 默認分配 - 池化 & 非池化

實例：

ByteBufAllocator byteBufAllocator = ByteBufAllocator.DEFAULT;

源碼：

public interface ByteBufAllocator {
    ByteBufAllocator DEFAULT = ByteBufUtil.DEFAULT_ALLOCATOR;
}

源碼：以下源碼是經(jīng)過處理，只保留核心部分。

public final class ByteBufUtil {
    static final ByteBufAllocator DEFAULT_ALLOCATOR;
    static {
        //1.分配類型
        String allocType = SystemPropertyUtil.get("io.netty.allocator.type", PlatformDependent.isAndroid() ? "unpooled" : "pooled");
        
        //2.根據(jù)類型，創(chuàng)建不同的分配器
        Object alloc;
        if ("unpooled".equals(allocType)) {
            alloc = UnpooledByteBufAllocator.DEFAULT;
            
        } else if ("pooled".equals(allocType)) {
            alloc = PooledByteBufAllocator.DEFAULT;
            
        } else {
            alloc = PooledByteBufAllocator.DEFAULT;
        }

        DEFAULT_ALLOCATOR = (ByteBufAllocator)alloc;
    }
}

根據(jù)以上的源碼，我們可以知道，使用 ByteBufAlloctor 來創(chuàng)建 ByteBuf 時，會判斷使用池化還是非池化的分配器。

4.2 默認分配 - 堆內(nèi)存 & 直接內(nèi)存

實例：

ByteBuf byteBuf = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer(10);

源碼：以下源碼是經(jīng)過處理，只保留核心部分。

public abstract class AbstractByteBufAllocator implements ByteBufAllocator {
    private final boolean directByDefault;
    
    //構(gòu)造函數(shù)
    protected AbstractByteBufAllocator(boolean preferDirect) {
        this.directByDefault = preferDirect && PlatformDependent.hasUnsafe();
    }
    
    public ByteBuf buffer(int initialCapacity) {
        return this.directByDefault ? this.directBuffer(initialCapacity) : this.heapBuffer(initialCapacity);
    }
}

通過 directByDefault 來判斷是否選擇創(chuàng)建堆內(nèi)存還是直接內(nèi)存的 ByteBuf，而 directByDefault 是在構(gòu)造函數(shù)里面進行傳值的，那么它是一個抽象類，因此肯定是從其子類的構(gòu)造函數(shù)傳值進來。

繼續(xù)查看源碼：

public class PooledByteBufAllocator extends AbstractByteBufAllocator {
    public PooledByteBufAllocator() {
        //傳遞的是false
        this(false);
    }
}

public final class UnpooledByteBufAllocator extends AbstractByteBufAllocator {
    public UnpooledByteBufAllocator(boolean preferDirect) {
        this(preferDirect, false);
    }

    public UnpooledByteBufAllocator(boolean preferDirect, boolean disableLeakDetector) {
        //傳遞值給父類的構(gòu)造函數(shù)
        super(preferDirect);
        this.disableLeakDetector = disableLeakDetector;
    }
}

總結(jié)，ByteBufAllocator 的核心兩個步驟分別如下：

1. 確定是使用哪個分配器，池化還是非池化？UnpooledByteBufAllocator 和 PooledByteBufAllocator；
2. 再確定是堆內(nèi)存還是直接內(nèi)存，主要是在 UnpooledByteBufAllocator 和 PooledByteBufAllocator 的構(gòu)造函數(shù)里面?zhèn)髦荡_定。

4.3 核心方法

一般推薦使用 buffer ()、buffer(int var1)、buffer(int var1,int var2)，因為 Netty 底層回去幫選擇創(chuàng)建最優(yōu)的 ByteBuf。

5. Unpooled 的使用

Unpooled 主要是使用了非池化技術(shù)，可以創(chuàng)建堆內(nèi)存和直接內(nèi)存的 ByteBuf。

核心 API 如下所示：

以上的方法是平時我們使用 Unpooled 時使用最多的，難度不大，只需要分清每個方法的作用是什么即可，可以根據(jù)自己需求選擇合適的 ByteBuf 類型。

6. 小結(jié)

本節(jié)主要介紹了 ByteBuf 的幾種核心類型以及創(chuàng)建 ByteBuf 的幾種方式

1. 掌握 ByteBuf 的三種類型，分別是池化與非池化、堆內(nèi)存與直接內(nèi)存、安全與不安全，以及它們之間的含義；
2. ByteBufAllocator 分配器，它是如何去創(chuàng)建 ByteBuf 的，幾種模式；
3. Unpooled，Netty 提供的非池化工具類。