ByteBuffer
ByteBuffer是一個抽象類狼讨，NIO編程中經(jīng)常會使用，Netty常用的ByteBuf實際上也是對其的一種封裝
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Byte即字節(jié)系羞，一個8位的二進制 -
Buffer即緩沖區(qū)郭计，所謂緩沖區(qū)，其實就是一個臨時存儲數(shù)據(jù)的容器(可以理解為一個數(shù)組)椒振，而且一般可以重用
緩沖區(qū)
緩沖區(qū)有什么用吶?
- 減少實際的物理讀寫次數(shù)
- 緩沖區(qū)創(chuàng)建時分配固定內(nèi)存昭伸，這塊內(nèi)存區(qū)域可被重用，減少動態(tài)分配和回收內(nèi)存的次數(shù)
舉個簡單的例子 比如我們?nèi)ト】爝f(數(shù)據(jù))澎迎，快遞很多庐杨，一次只能取一個选调，那我們就需要來回跑很多趟(實際讀寫次數(shù))
加入我們有個大筐，一次把快遞全裝回來灵份，就省了不少事
這個大筐在這個過程就扮演一個“緩沖區(qū)”的作用仁堪，下次取快遞還能用
byte[]
Buffer類是JDK1.4引入的NIO包中定義的一個抽象類，那我們先看看1.4之前一般是如何從管道獲取數(shù)據(jù)的填渠，大概寫法如下:
byte[] bytes = new byte[1024];
int read = clientSocket.getInputStream().read(bytes);
System.out.println("received data：" + new String(bytes, 0, read));
我們接收IO流字節(jié)數(shù)據(jù)的方式是用一個byte[]來保存弦聂，這個byte[]其實已經(jīng)起到一個緩沖區(qū)的作用，就是用起來不太方便氛什，也不好重復(fù)利用
而NIO出版的ByteBuffer可以理解為對byte[]的一個封裝莺葫，使其更易用于臨時數(shù)據(jù)緩沖場景
ByteBuffer繼承自Buffer類，Buffer類就是對緩沖區(qū)的一種抽象枪眉，讓我們看看作為一個Buffer有哪些特性
Buffer
Buffer是一個線性的捺檬、有界、方便重用的容器
屬性
它有4個重點屬性瑰谜，capacity欺冀，limit树绩，position萨脑，mark，我不先介紹其含義饺饭，從實際使用角度闡述為什么需要這4個屬性
首先作為一個有界容器渤早，那肯定是要明確標(biāo)識界限的，這樣可以知道容器到底有多大瘫俊，需要開辟多少空間鹊杖，所以需要有個capacity代表容器的容量
作為一個線性容器，使用者希望寫方法只要告訴容器寫的是什么即可扛芽，而不用像數(shù)組一樣需要指定index骂蓖，取方法也一樣，取完某一個再次取就接著取下一個川尖，不需要指定index登下，所以就需要有個屬性來標(biāo)識當(dāng)前讀/寫的位置，即position叮喳，每次讀/寫結(jié)束被芳，直接把position向后移動一位，下一次讀/寫就是下一個元素
Buffer支持讀取操作時需要知道總共有多少可讀馍悟，這個值并非capacity畔濒，因為容器可能未滿，同時寫操作锣咒，由于Buffer可重復(fù)利用侵状，每次的最大可寫量也并不一定是capacity赞弥，這兩種需求都需要有個讀寫界限值，用limit標(biāo)識
有時候我們需要從某個位置讀完數(shù)據(jù)可能過一會又想從之前哪個位置重新讀取一次趣兄，但關(guān)鍵我們的Buffer是線性的嗤攻，position只能增不能減，如何找到之前的位置诽俯？所以buffer提供了一個mark屬性讓使用者可以標(biāo)識之前的一個位置妇菱，并提供mark()方法讓mark值等于position，讀/寫一段時間postion值變大了暴区，可以調(diào)用reset()方法闯团，讓postion回到mark的值，這就可以重新從mark點位讀取了
方法
上文已介紹兩個針對mark屬性的方法：mark() 和 rest()仙粱，除此之外還有幾個方便的方法：
clear() :清空的意思房交，清空后就可以再次利用，所以說buffer很方便重用伐割，clear方法把limit=capacity候味，position=0，mark=-1(置空)隔心，為了重新寫入做好準(zhǔn)備(實際上并沒有清空元素)
flip():字面意思翻轉(zhuǎn)白群，實際實現(xiàn)是limit=position，position=0硬霍，為讀取做好準(zhǔn)備帜慢，一般是一個Buffer寫完數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換為讀模式時使用，所以名字叫翻轉(zhuǎn)還是很貼切唯卖，翻轉(zhuǎn)時limit=position記錄了當(dāng)前寫到的最大位置粱玲，也是可讀的最大位置，而position=0從頭開始讀
rewind:倒帶拜轨，主要為了重新讀抽减，實現(xiàn)是position=0
HeapByteBuffer
講完Buffer再次回到抽象類ByteBuffer，顧名思義橄碾，就是一個存字節(jié)的Buffer卵沉，他的一個重要屬性:hb
就是被ByteBuffer封裝的byte數(shù)組，而后面的注釋說只有heap buffers使用這個屬性堪嫂，實現(xiàn)代表就是HeapByteBuffer偎箫，Heap代表了這種Buffer的實際存儲地址是在堆內(nèi)存中，就是hb屬性指向的堆內(nèi)存空間
那還有什么存儲方式吶皆串，就要介紹ByteBuffer的另一個實現(xiàn)DirectByteBuffer
DirectByteBuffer
DirectByteBuffer作為ByteBuffer自然是一個臨時存儲Byte的容器淹办，但它的數(shù)據(jù)不存儲在堆里，那么還能怎么存恶复？存磁盤嗎怜森？
存磁盤顯然是不可能速挑，那慢死了，實際上DirectByteBuffer內(nèi)的字節(jié)還是要存儲在物理內(nèi)存中副硅，只不過并不屬于java虛擬機運行時數(shù)據(jù)區(qū)的一部分姥宝，而是直接內(nèi)存，也叫堆外內(nèi)存
上圖中HeapByteBuffer也是我們最常用的方式指向?qū)χ袃?nèi)存byte[]的地址恐疲，當(dāng)讀取IO數(shù)據(jù)時先把數(shù)據(jù)拷貝到直接內(nèi)存腊满，再拷貝到j(luò)vm內(nèi)存中，兩次拷貝
而DirectByteBuffer直接指向直接內(nèi)存培己，省去了一步拷貝工作碳蛋，這種技術(shù)也叫零拷貝，讀取數(shù)據(jù)更快
對比
那問題就來了省咨，既然直接內(nèi)存IO速度都很快肃弟，為啥我們常用的確實HeapByteBuffer？
相比于堆內(nèi)存零蓉，直接內(nèi)存的分配時間較長笤受，因為JVM內(nèi)存是物理內(nèi)存提前分配好的，屬于虛擬機自己的內(nèi)存分配肯定很快敌蜂，而堆外內(nèi)存需要重新向物理內(nèi)存索要額外空間箩兽，肯定需要更長時間
還有一個重要原因：堆外內(nèi)存不受GC管控，容易造成內(nèi)存溢出(可以調(diào)用system.gc手動GC)
ByteBuf
netty中封裝了一個ByteBuf紊册，就使用到了DirectByteBuffer來創(chuàng)建直接內(nèi)存比肄，實現(xiàn)零拷貝，那么上面介紹了使用直接內(nèi)存的缺點netty是如何攻破的吶
內(nèi)存池設(shè)計
針對直接內(nèi)存分配時間長的問題囊陡，netty使用內(nèi)存池設(shè)計，為了盡量重用緩沖區(qū)減少分配時間掀亥，Netty提供了基于ByteBuf內(nèi)存池的緩沖區(qū)重用機制撞反。需要的時候直接從池子里獲取ByteBuf使用即可，使用完畢之后就重新放回到池子里去
至于堆外內(nèi)存不收GC管控問題搪花，畢竟只是一個代碼難寫的問題遏片，只要考慮到了手動回收即可
當(dāng)然除零拷貝之外，ByteBuf還做了一些改進撮竿，使這個字節(jié)緩沖區(qū)更適用于網(wǎng)絡(luò)IO場景
讀寫索引分離
相比如Buffer設(shè)計的position同時標(biāo)志讀寫位置這種用起來很蹩腳的方式吮便，ByteBuf提供了兩個索引：readerIndex 和 writerIndex
通過readerindex和writerIndex和capacity，將buffer分成三個區(qū)域
- 已經(jīng)讀取的區(qū)域：[0,readerindex)
- 可讀取的區(qū)域：[readerindex,writerIndex)
- 可寫的區(qū)域: [writerIndex,capacity)
動態(tài)擴容
ByteBuf內(nèi)部有這么幾個屬性
- minNewCapacity：表用戶需要寫入的目標(biāo)值大小
- threshold：閾值幢踏，為Bytebuf內(nèi)部設(shè)定容量的最大值髓需，默認4M
- maxCapacity：Netty最大能接受的容量大小，一般為int的最大值
擴容方法
1..如果目標(biāo)值等于閾值房蝉，使用閥值作為實際容量值
2.如果目標(biāo)值大于閾值僚匆，用每次步進4MB的方式進行內(nèi)存擴張（(需要擴容值/4MB)X4MB）, 如果超過maxCapacity直接使用maxCapacity作為實際容量值
3.如果目標(biāo)值小于閥值微渠，采用倍增的方式，以64（字節(jié)）作為基本數(shù)值咧擂，每次翻倍增長64 -->128 --> 256逞盆，直到倍增后的結(jié)果大于或等于需要的容量值，倍增的結(jié)果作為實際容量值
