netty（十二）源码分析之ByteBuf 四

PooledDirectByteBuf基于内存池实现，与UnPooledDirectByteBuf的唯一不同就是缓冲区的分配与销毁策略不同，其他功能都是等同的，也就是说，两者唯一的不同就是内存分配策略不同。

1.创建字节缓冲区实例
由于采用内存池实现，所以新创建PooledDerectByteBuf对象时不能直接new一个实例，而是从内存池中获取，然后设置引用计数器的值，

static PooledDirectByteBuf newInstance(int maxCapacity) {
PooledDirectByteBuf buf = RECYCLER.get();
buf.reuse(maxCapacity);
return buf;
}

final void reuse(int maxCapacity) {
maxCapacity(maxCapacity);
setRefCnt(1);
setIndex0(0, 0);
discardMarks();
}

直接从内存池Recycler<PooledDirectByteBuf>中获取PooledDirectByteBuf对象，然后设置它的引用计数器为1，设置缓冲区最大容量后返回。设置readerIndex，writerIndex与相应mark都为0.

ByteBuf相关的辅助类功能介绍

ByteBufHolder

ByteBufHolder是ByteBuf的容器，在Netty中，它非常有用。例如HTTP协议的请求消息和应答消息都可以携带消息体，这个消息体在NIO ByteBuffer中就是个ByteBuffer对象，在Netty中就是ByteBuf对象。由于不同的协议消息体可以包含不同的协议字段和功能，因此，需要对ByteBuf进行包装和抽象，不同的子类可以有不同的实现。

为了满足这些定制化的需求，Netty抽象出了ByteBufHolder对象，它包含了一个ByteBuf，另外还提供了一些其他实用的方法，使用者集成ByteBufHolder接口后可以按需封装自己的实现。相关类库的继承关系如下图所示：

ByteBufAllocator

ByteBufAllocator是字节缓冲区分配器，按照Netty的缓冲区实现不同，共有两种不同的分配器：基于内存池的字节缓冲区分配器和普通的字节缓冲区分配器。接口的继承关系如下图所示：



下面我们给出ByteBufAllocator的主要API功能列表

CompositeByteBuf

CompositeByteBuf允许将多个ByteBuf的实例组装到一起，形成一个统一的视图，有点类似于数据库将多个表的字段组装到一起统一用视图展示。

CompositeByteBuf在一些场景下非常有用，例如某个协议POJO对象包含两部分：消息头和消息体，它们都是ByteBuf对象。当需要对消息进行编码的时候需要进行整合，如果使用JDK的默认能力，有以下两种方式。

（1）将某个ByteBuffr复制到另一个ByteBuffer中，或者创建一个新的ByteBuffer，将两者复制到新建的ByteBuffer中；

（2）通过List或数组等容器，将消息头和消息体放到容器中进行统一维护和处理。

上面的做法非常别扭，实际上我们遇到的问题跟数据库中视图解决的问题一致————缓冲区有多个，但是需要统一展示和处理，必须有存放它们的统一容器。为了解决这个问题，Netty提供了CompositeByteBuf。

其实现如下：

public class CompositeByteBuf extends AbstractReferenceCountedByteBuf implements Iterable<ByteBuf> {

private static final ByteBuffer EMPTY_NIO_BUFFER = Unpooled.EMPTY_BUFFER.nioBuffer();
private static final Iterator<ByteBuf> EMPTY_ITERATOR = Collections.<ByteBuf>emptyList().iterator();

private final ByteBufAllocator alloc;
private final boolean direct;
private final List<Component> components;
private final int maxNumComponents;

private boolean freed;它定义了一个Component类型的集合，实际上Component就是ByteBuf的包装实现类，它聚合了ByteBuf对象，维护了在集合中的位置偏移量信息等，它的实现如下：
private static final class Component {
final ByteBuf buf;
final int length;
int offset;
int endOffset;

Component(ByteBuf buf) {
this.buf = buf;
length = buf.readableBytes();
}

void freeIfNecessary() {
buf.release(); // We should not get a NPE here. If so, it must be a bug.
}
}

向CompositeByteBuf中新增一个ByteBuf的代码，如下所示：
public CompositeByteBuf addComponent(boolean increaseWriterIndex, ByteBuf buffer) {
checkNotNull(buffer, "buffer");
addComponent0(increaseWriterIndex, components.size(), buffer);
consolidateIfNeeded();
return this;
}

删除增加的ByteBuf源码，如下所示：
public CompositeByteBuf removeComponent(int cIndex) {
checkComponentIndex(cIndex);
Component comp = components.remove(cIndex);
comp.freeIfNecessary();
if (comp.length > 0) {
// Only need to call updateComponentOffsets if the length was > 0
updateComponentOffsets(cIndex);
}
return this;
}

ByteBufUtil是一个非常有用的工具类，它提供了一系列静态方法用于操作ByteBuf对象。它的功能列表如下：
（1）encodeString（ByteBufAllocator alloc，CharBuffer src，Charset charset）：对需要编码的字符串src按照指定的字符集charset进行编码，利用指定的ByteBufAllocator生成一个新的ByteBuf；

（2）decodeString（ByteBuffer src，Charset charset）：使用指定的ByteBuffer和charset进行对ByteBuffer进行编码，获取编码后的字符串。

还有一个非常有用的方法就是hexDump，它能够将参数ByteBuf的内容以十六进制字符串的方式打印出来，用于输出日志或者打印码流，方便问题定位，提升系统的可维护性。

总结：

我们介绍了与ByteBuf密切相关的工具类和辅助类。ByteBuf是Netty架构中最重要，最基础的数据结构，熟练地掌握和使用它是学好Netty的基本要求，也是成长为高级Netty开发人员的必经之路。后面我们一起研究Netty的另两个重要类库：Channel和Unsafe。