Netty ByteBuf 几种类型

1. 前言

上一节，我们主要学习了 ByteBuf 的核心 API，相信大家都能掌握，本节主要介绍 ByteBuf 的几种分类。

2. 创建一个 ByteBuf

常见创建 ByteBuf 主要有两种方式，分别如下所示：

方式一：

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

方式二：

ByteBuf byteBuf = Unpooled.buffer(10);

思考：那么这两种方式有什么关联呢？

Unpooled.buffer 源码，以下代码是经过整理，只保留了核心代码。

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();
    }
}

通过源码，我们可以知道，其实 Unpooled 工具类也是调用 ByteBufAllocator 去创建 ByteBuf 的。从字面上我们能够大概猜到它针对的是非池化的 ByteBuf 进行创建的。

3. ByteBuf 分类

ByteBuf 是一个字节容器，底层是根据容量值来申请一块内存区域来存储字节数组的。既然涉及到内存，那么会分为直接内存和 JVM 内存，这个和 NIO 的直接缓冲器和非直接缓冲器是一样的道理。直接内存，速度很快，垃圾回收是不受 JVM 控制，容易造成内存爆满。

ByteBuf 主要分为三种类型

1. Pooled 和 Unpooled，池化和非池化；
2. Heap 和 Direct，堆内存和直接内存；
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，比如我们所熟悉的数据库连接池。非池化就是每次使用都重新创建，使用完成则立马销毁。从性能的角度来说，池化会比非池化相对高，因为可以重复利用，避免每次都重新创建。

堆内存和直接内存： 堆内存是 JVM 内部开辟的一块内存空间，它的生命周期受到 JVM 来管理，不容易造成内存溢出的情况。直接内存则是直接受操作系统管理了，如果数据量很大的情况，容易造成内存溢出情况。

安全和非安全： 主要是 Java 操作底层操作数据的一种安全和非安全的方式。

根据不同类型进行组合，得到常见 ByteBuf 的实现类

1. 池化 + 堆内存，PooledHeapByteBuf；
2. 池化 + 直接内存，PooledDirectByteBuf；
3. 池化 + 堆内存 + 不安全，PooledUnsafeHeapByteBuf；
4. 池化 + 直接内存 + 不安全，PooledUnsafeDirectByteBuf；
5. 非池化 + 堆内存，UnpooledHeapByteBuf；
6. 非池化 + 直接内存，UnpooledDirectByteBuf；
7. 非池化 + 堆内存 + 不安全，UnpooledUnsafeHeapByteBuf；
8. 非池化 + 直接内存 + 不安全，UnpooledUnsafeDirectByteBuf。

4. ByteBufAllocator 的使用

由于 ByteBuf 的组合种类非常的多，如果让用户手工去创建的化，会非常的麻烦，并且对每种类型不熟悉，很容易出现性能问题。这点跟 Java 线程池有点类似，线程池的种类分好几种，但是通常都是通过 Executors 工具类来进行线程池的创建。

其中，ByteBufAllocator 又主要分为两种，分别是 UnpooledByteBufAllocator 和 PooledByteBufAllocator。其实，一般情况下我们不需要直接使用具体的分配器，而是使用它默认的即可。

4.1 默认分配 - 池化 & 非池化

实例：

ByteBufAllocator byteBufAllocator = ByteBufAllocator.DEFAULT;

源码：

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

源码：以下源码是经过处理，只保留核心部分。

public final class ByteBufUtil {
    static final ByteBufAllocator DEFAULT_ALLOCATOR;
    static {
        //1.分配类型
        String allocType = SystemPropertyUtil.get("io.netty.allocator.type", PlatformDependent.isAndroid() ? "unpooled" : "pooled");
        
        //2.根据类型，创建不同的分配器
        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;
    }
}

根据以上的源码，我们可以知道，使用 ByteBufAlloctor 来创建 ByteBuf 时，会判断使用池化还是非池化的分配器。

4.2 默认分配 - 堆内存 & 直接内存

实例：

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

源码：以下源码是经过处理，只保留核心部分。

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

通过 directByDefault 来判断是否选择创建堆内存还是直接内存的 ByteBuf，而 directByDefault 是在构造函数里面进行传值的，那么它是一个抽象类，因此肯定是从其子类的构造函数传值进来。

继续查看源码：

public class PooledByteBufAllocator extends AbstractByteBufAllocator {
    public PooledByteBufAllocator() {
        //传递的是false
        this(false);
    }
}

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

    public UnpooledByteBufAllocator(boolean preferDirect, boolean disableLeakDetector) {
        //传递值给父类的构造函数
        super(preferDirect);
        this.disableLeakDetector = disableLeakDetector;
    }
}

总结，ByteBufAllocator 的核心两个步骤分别如下：

1. 确定是使用哪个分配器，池化还是非池化？UnpooledByteBufAllocator 和 PooledByteBufAllocator；
2. 再确定是堆内存还是直接内存，主要是在 UnpooledByteBufAllocator 和 PooledByteBufAllocator 的构造函数里面传值确定。

4.3 核心方法

一般推荐使用 buffer ()、buffer(int var1)、buffer(int var1,int var2)，因为 Netty 底层回去帮选择创建最优的 ByteBuf。

5. Unpooled 的使用

Unpooled 主要是使用了非池化技术，可以创建堆内存和直接内存的 ByteBuf。

核心 API 如下所示：

以上的方法是平时我们使用 Unpooled 时使用最多的，难度不大，只需要分清每个方法的作用是什么即可，可以根据自己需求选择合适的 ByteBuf 类型。

6. 小结

本节主要介绍了 ByteBuf 的几种核心类型以及创建 ByteBuf 的几种方式

1. 掌握 ByteBuf 的三种类型，分别是池化与非池化、堆内存与直接内存、安全与不安全，以及它们之间的含义；
2. ByteBufAllocator 分配器，它是如何去创建 ByteBuf 的，几种模式；
3. Unpooled，Netty 提供的非池化工具类。