Netty入门（一）：ByteBuf
网络数据的基本单位总是字节。Java NIO 提供了 ByteBuffer 作为它的字节容器，但是这个类使用起来过于复杂，而且也有些繁琐。Netty 的 ByteBuffer 替代品是 ByteBuf，一个强大的实现，既解决了 JDK API 的局限性，又为网络应用程序的开发者提供了更好的 API
ByteBuf优势
- 它可以被用户自定义的缓冲区类型扩展
- 通过内置的复合缓冲区类型实现了透明的零拷贝
- 容量可以按需增长
- 在读和写这两种模式之间切换不需要调用 ByteBuffer 的 flip()方法
- 读和写使用了不同的索引
- 支持方法的链式调用
- 支持引用计数
- 支持池化
ByteBuf实现原理
如图ByteBuf通维护了两个不同的索引：一个用于读取，一个用于写入。
当你从 ByteBuf 读取时，它的 readerIndex 将会被递增已经被读取的字节数。同样地，当你写入 ByteBuf 时，它的writerIndex 也会被递增
当调用readBytes时，readIndex会相应移动length位，如果readIndex移动后大于writeIndex则会抛异常。
当调用writeBytes时，writeIndex会相应移动length位，且通过ensureWritable方法实现自动扩容
其他常用API
| getBytes | 获取可读字节数组 |
| setBytes | 写入字节 |
| discardReadBytes | 废弃已读字节 |
| mark | 标记index |
| reset | 将index重置到之前标记的位置（配合mark使用） |
| isReadable | 如果至少有一个字节可供读取，则返回 true |
| isWritable | 如果至少有一个字节可被写入，则返回 true |
| readableBytes | 返回可被读取的字节数 |
| writableBytes | 返回可被写入的字节数 |
| capacity | 返回 ByteBuf 可容纳的字节数。在此之后，它会尝试再次扩展直到达到 maxCapacity() |
| maxCapacity | 返回 ByteBuf 可以容纳的最大字节数 |
| hasArray | 如果 ByteBuf 由一个字节数组支撑，则返回 true |
| array | 如果 ByteBuf 由一个字节数组支撑则返回该数组；否则，它将抛出一个UnsupportedOperationException 异常 |
ByteBuf缓冲分类
1、Heap buffer(堆缓冲区)：
就是将数据存在JVM堆空间中，在没有被池化的情况可以快速分配和释放。
优点：由于数据是存储在JVM堆中，因此可以快速的创建与快速的释放，并且它提供了直接访问内部字节数组的方法。
缺点：每次读写数据时，都需要先将数据复制到直接缓冲区中再进行网路传输。
2、Direct buffer(直接缓冲区)：
直接缓冲区，在堆外直接分配内存空间，直接缓冲区并不会占用堆的容量空间，因为它是由操作系统在本地内存进行的数据分配。
优点：在使用Socket进行数据传递时，性能非常好，因为数据直接位于操作系统的本地内存中，所以不需要从JVM将数据复制到直接缓冲区中 。
缺点：因为Direct Buffer是直接在操作系统内存中的，所以内存空间的分配与释放要比堆空间更加复杂，而且速度要慢一些。
注意：
如果你的数据包含在一个在堆上的分配的缓冲区中，那么事实上，在通过套接字发送他之前，jvm将会在内部把你的缓冲区复制到一个直接缓冲区中；这样分配释放就比较浪费资源；
建议：
直接缓冲区并不支持通过字节数组的方式来访问数据。对于后端业务的消息编解码来说，推荐使用HeapByteBuf；对于I/O通信线程在读写缓冲区时，推荐使用DirectByteBuf；
3、Composite Buffer 复合缓冲区:
可以拥有以上两种的缓冲区，通过一种聚合视图来操作底层持有的多种类型Buffer。这种缓冲，jdk nio是没有这种特性的。
ByteBuf主要实现类
pooled：池化，重用ByteBuf对象
Direct：直接内存，内部通过ByteBuffer实现，典型装饰模式
Heap：堆内存，内部持有byte数组
（1）UnpooledDirectByteBuf：
在堆外进行内存分配的非内存池ByteBuf，内部持有ByteBuffer对象，相关操作委托给ByteBuffer实现。
（2）UnpooledHeapByteBuf：
基于堆内存分配非内存池ByteBuf，即内部持有byte数组。
（3）UnpooledUnsafeDirectByteBuf：
和另外一个类UnpooledDirectByteBuf差不多相同，区别在于UnpooledUnsafeDirectByteBuf内部使用基于PlatformDependent相关操作实现ByteBuf，依赖平台。
（4）ReadOnlyByteBufferBuf：
只读ByteBuf，内部持有ByteBuffer对象，相关操作委托给ByteBuffer实现，该ByteBuf限内部使用；
（5）FixedCompositeByteBuf：
用于将多个ByteBuf组合在一起，形成一个虚拟的只读ByteBuf对象，不允许写入和动态扩展。内部使用Object[]将多个ByteBuf组合在一起，一旦FixedCompositeByteBuf对象构建完成，则不会被更改。
（6）CompositeByteBuf：
用于将多个ByteBuf组合在一起，形成一个虚拟的ByteBuf对象，支持读写和动态扩展。内部使用List组合多个ByteBuf。一般使用使用ByteBufAllocator的compositeBuffer()方法，Unpooled的工厂方法compositeBuffer()或wrappedBuffer(ByteBuf… buffers)创建CompositeByteBuf对象。
（7）PooledByteBuf：
基于内存池的ByteBuf，主要为了重用ByteBuf对象，提升内存的使用效率；适用于高负载，高并发的应用中。主要有PooledDirectByteBuf，PooledHeapByteBuf，PooledUnsafeDirectByteBuf三个子类，PooledDirectByteBuf是在堆外进行内存分配的内存池ByteBuf，PooledHeapByteBuf是基于堆内存分配内存池ByteBuf，PooledUnsafeDirectByteBuf也是在堆外进行内存分配的内存池ByteBuf，区别在于PooledUnsafeDirectByteBuf内部使用基于PlatformDependent相关操作实现ByteBuf，具有平台相关性。
