Netty入門（一）：ByteBuf
網路數據的基本單位總是位元組。Java NIO 提供了 ByteBuffer 作為它的位元組容器，但是這個類使用起來過於複雜，而且也有些繁瑣。Netty 的 ByteBuffer 替代品是 ByteBuf，一個強大的實現，既解決了 JDK API 的局限性，又為網路應用程式的開發者提供了更好的 API
ByteBuf優勢
- 它可以被用戶自定義的緩衝區類型擴展
- 通過內置的複合緩衝區類型實現了透明的零拷貝
- 容量可以按需增長
- 在讀和寫這兩種模式之間切換不需要調用 ByteBuffer 的 flip()方法
- 讀和寫使用了不同的索引
- 支援方法的鏈式調用
- 支援引用計數
- 支援池化
ByteBuf實現原理
如圖ByteBuf通維護了兩個不同的索引：一個用於讀取，一個用於寫入。
當你從 ByteBuf 讀取時，它的 readerIndex 將會被遞增已經被讀取的位元組數。同樣地，當你寫入 ByteBuf 時，它的writerIndex 也會被遞增
當調用readBytes時，readIndex會相應移動length位，如果readIndex移動後大於writeIndex則會拋異常。
當調用writeBytes時，writeIndex會相應移動length位，且通過ensureWritable方法實現自動擴容
其他常用API
| getBytes | 獲取可讀位元組數組 |
| setBytes | 寫入位元組 |
| discardReadBytes | 廢棄已讀位元組 |
| mark | 標記index |
| reset | 將index重置到之前標記的位置（配合mark使用） |
| isReadable | 如果至少有一個位元組可供讀取，則返回 true |
| isWritable | 如果至少有一個位元組可被寫入，則返回 true |
| readableBytes | 返回可被讀取的位元組數 |
| writableBytes | 返回可被寫入的位元組數 |
| capacity | 返回 ByteBuf 可容納的位元組數。在此之後，它會嘗試再次擴展直到達到 maxCapacity() |
| maxCapacity | 返回 ByteBuf 可以容納的最大位元組數 |
| hasArray | 如果 ByteBuf 由一個位元組數組支撐，則返回 true |
| array | 如果 ByteBuf 由一個位元組數組支撐則返回該數組；否則，它將拋出一個UnsupportedOperationException 異常 |
ByteBuf緩衝分類
1、Heap buffer(堆緩衝區)：
就是將數據存在JVM堆空間中，在沒有被池化的情況可以快速分配和釋放。
優點：由於數據是存儲在JVM堆中，因此可以快速的創建與快速的釋放，並且它提供了直接訪問內部位元組數組的方法。
缺點：每次讀寫數據時，都需要先將數據複製到直接緩衝區中再進行網路傳輸。
2、Direct buffer(直接緩衝區)：
直接緩衝區，在堆外直接分配記憶體空間，直接緩衝區並不會佔用堆的容量空間，因為它是由作業系統在本地記憶體進行的數據分配。
優點：在使用Socket進行數據傳遞時，性能非常好，因為數據直接位於作業系統的本地記憶體中，所以不需要從JVM將數據複製到直接緩衝區中 。
缺點：因為Direct Buffer是直接在作業系統記憶體中的，所以記憶體空間的分配與釋放要比堆空間更加複雜，而且速度要慢一些。
注意：
如果你的數據包含在一個在堆上的分配的緩衝區中，那麼事實上，在通過套接字發送他之前，jvm將會在內部把你的緩衝區複製到一個直接緩衝區中；這樣分配釋放就比較浪費資源；
建議：
直接緩衝區並不支援通過位元組數組的方式來訪問數據。對於後端業務的消息編解碼來說，推薦使用HeapByteBuf；對於I/O通訊執行緒在讀寫緩衝區時，推薦使用DirectByteBuf；
3、Composite Buffer 複合緩衝區:
可以擁有以上兩種的緩衝區，通過一種聚合視圖來操作底層持有的多種類型Buffer。這種緩衝，jdk nio是沒有這種特性的。
ByteBuf主要實現類
pooled：池化，重用ByteBuf對象
Direct：直接記憶體，內部通過ByteBuffer實現，典型裝飾模式
Heap：堆記憶體，內部持有byte數組
（1）UnpooledDirectByteBuf：
在堆外進行記憶體分配的非記憶體池ByteBuf，內部持有ByteBuffer對象，相關操作委託給ByteBuffer實現。
（2）UnpooledHeapByteBuf：
基於堆記憶體分配非記憶體池ByteBuf，即內部持有byte數組。
（3）UnpooledUnsafeDirectByteBuf：
和另外一個類UnpooledDirectByteBuf差不多相同，區別在於UnpooledUnsafeDirectByteBuf內部使用基於PlatformDependent相關操作實現ByteBuf，依賴平台。
（4）ReadOnlyByteBufferBuf：
只讀ByteBuf，內部持有ByteBuffer對象，相關操作委託給ByteBuffer實現，該ByteBuf限內部使用；
（5）FixedCompositeByteBuf：
用於將多個ByteBuf組合在一起，形成一個虛擬的只讀ByteBuf對象，不允許寫入和動態擴展。內部使用Object[]將多個ByteBuf組合在一起，一旦FixedCompositeByteBuf對象構建完成，則不會被更改。
（6）CompositeByteBuf：
用於將多個ByteBuf組合在一起，形成一個虛擬的ByteBuf對象，支援讀寫和動態擴展。內部使用List組合多個ByteBuf。一般使用使用ByteBufAllocator的compositeBuffer()方法，Unpooled的工廠方法compositeBuffer()或wrappedBuffer(ByteBuf… buffers)創建CompositeByteBuf對象。
（7）PooledByteBuf：
基於記憶體池的ByteBuf，主要為了重用ByteBuf對象，提升記憶體的使用效率；適用於高負載，高並發的應用中。主要有PooledDirectByteBuf，PooledHeapByteBuf，PooledUnsafeDirectByteBuf三個子類，PooledDirectByteBuf是在堆外進行記憶體分配的記憶體池ByteBuf，PooledHeapByteBuf是基於堆記憶體分配記憶體池ByteBuf，PooledUnsafeDirectByteBuf也是在堆外進行記憶體分配的記憶體池ByteBuf，區別在於PooledUnsafeDirectByteBuf內部使用基於PlatformDependent相關操作實現ByteBuf，具有平台相關性。
