Netty之ByteBuf与jdk的ByteBuffer区别

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Netty

  1. 使用NIO进行文件读取所涉及的步骤：

    1. 从FileInputStream对象获取到Channel对象。

    2. 创建Buffer。

    3. 将数据从Channel中读取到Buffer对象中。

      mark<=position<=limit<=capacity

    • flip()方法：

      1. 将limit值设为当前position。
      2. 将position值设置为0。

    • clear()方法：

      1. 将limit值设为capacity。
      2. 将position值设为0。

    • compact()方法：

      1. 将所有未读的数据复制到buffer的起始位置处。
      2. 将position设为最后一个未读元素的后面。
      3. 将limit设为capacity。
      4. 现在buffer就准备好了，但是不会覆盖未读的数据。

    • rewind()方法：将position置为0，mark丢弃。

注意：通过索引访问Byte时并不会改变真实的读索引和写索引；我们可以通过ByteBuf的readerIndex()与writeIndex()方法分别修改读索引和写索引。 Netty ByteBuf所提供的三种缓冲区类型：

  1. heap buffer
  2. direct buffer
  3. composite buffer

  • Heap Buffer（堆缓冲区） 这是最常用的类型，ByteBuf将数据存储在JVM的堆空间中，并且将实际的数据存放到byte array中来实现。 优点：由于数据是存储在JVM堆中，因此可以快速地创建与快速的释放，并且它提供了直接访问内部字节数据数组的方法。 缺点：每次读写数据时，都需要先将数据复制到直接缓冲区再进行网络传输。

  • Direct Buffer（直接缓存区）

    在堆之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，因为它是有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，性能很好。

    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，所以速度要慢一些。

    Netty通过提供内存池来解决这个问题。直接缓冲区并不支持通过字节数组的方式来访问数据。

    总结：对于后端的业务消息的编解码来说，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。

  • Composite Buffer(复合缓冲区)

    JDK的ByteBuffer与Netty的ByteBuf之间的差异比对：

    1. Netty的ByteBuf采用了读写索引分离的策略（readerIndex和writerIndex），一个初始化的ByteBuf的readerIndex和writerIndex值都为0。
    2. 当读索引与写索引处于同一个位置时，如果我们继续读取那么就会抛出IndexOutofBoundsException。
    3. 对于ByteBuf的任何读写操作都会分别单独维护读索引和写索引。maxCapacity最大容量默认的限制就是Integer.MAX_VALUE。

JDK的ByteBuffer的缺点：

  1. final byte[] hb;这是JDK的ByteBuffer对象中用于存储数据的对象声明：可以看到，其字节数组是被声明为final的，也就是长度是固定不变的，一旦分配好内存空间后不能动态扩容和收缩；而且当待存储的数据字节很大时就很有可能出现IndexOutofBoundsException。如果要预防这个异常，那就需要在存储之前完全确定好待存储的字节大小。如果ByteBuffer的空间不足，我们只有一种解决方案：创建一个全新的ByteBuffer对象，然后再将之前的ByteBuffer对象中的数据复制过去，这一切操作都需要由开发者自己来手动完成。
  2. ByteBuffer只使用一个position指针来标识位置信息，再进行读写切换时就需要调用flip方法或是rewind方法，使用起来很不方便。

Netty的ByteBuf的优点：

  1. 存储字节的数组是动态的。其最大值默认是Integer.MAX_VALUE.这里的动态性是体现在write方法中的，write方法在执行时会判断buffer容量，如果不足则自动扩容。
  2. ByteBuf的读写索引是完全分离开的，使用起来很方便。