Netty之缓冲区ByteBuf解读(一)

Netty 在数据传输过程中,会使用缓冲区设计来提高传输效率。虽然,Java 在 NIO 编程中已提供 ByteBuffer 类进行使用,但是在使用过程中,其编码方式相对来说不太友好,也存在一定的不足。所以高性能的 Netty 框架实现了一套更加强大,完善的 ByteBuf,其设计理念也是堪称一绝。
ByteBuffer 分析
在分析 ByteBuf 之前,先简单讲下 ByteBuffer 类的操作。便于更好理解 ByteBuf 。
ByteBuffer 的读写操作共用一个位置指针,读写过程通过以下代码案例分析:
// 分配一个缓冲区,并指定大小
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(100);
// 设置当前最大缓存区大小限制
buffer.limit(15);
System.out.println(String.format("allocate: pos=%s lim=%s cap=%s", buffer.position(), buffer.limit(), buffer.capacity()));
String content = "ytao公众号";
// 向缓冲区写入数据
buffer.put(content.getBytes());
System.out.println(String.format("put: pos=%s lim=%s cap=%s", buffer.position(), buffer.limit(), buffer.capacity()));
其中打印了缓冲区三个参数,分别是:
- position 读写指针位置
- limit 当前缓存区大小限制
- capacity 缓冲区大小
打印结果:

当我们写入内容后,读写指针值为 13,ytao公众号英文字符占 1 个 byte,每个中文占 4 个 byte,刚好 13,小于设置的当前缓冲区大小 15。
接下来,读取内容里的 ytao 数据:
buffer.flip();
System.out.println(String.format("flip: pos=%s lim=%s cap=%s", buffer.position(), buffer.limit(), buffer.capacity()));
byte[] readBytes = new byte[4];
buffer.get(readBytes);
System.out.println(String.format("get(4): pos=%s lim=%s cap=%s", buffer.position(), buffer.limit(), buffer.capacity()));
String readContent = new String(readBytes);
System.out.println("readContent:"+readContent);
读取内容需要创建个 byte 数组来接收,并制定接收的数据大小。
在写入数据后再读取内容,必须主动调用ByteBuffer#flip或ByteBuffer#clear。
ByteBuffer#flip它会将写入数据后的指针位置值作为当前缓冲区大小,再将指针位置归零。会使写入数据的缓冲区改为待取数据的缓冲区,也就是说,读取数据会从刚写入的数据第一个索引作为读取数据的起始索引。
ByteBuffer#flip相关源码:

ByteBuffer#clear则会重置 limit 为默认值,与 capacity 大小相同。

接下读取剩余部分内容:
第二次读取的时候,可使用buffer#remaining来获取大于或等于剩下的内容的字节大小,该函数实现为limit - position,所以当前缓冲区域一定在这个值范围内。
readBytes = new byte[buffer.remaining()];
buffer.get(readBytes);
System.out.println(String.format("get(remaining): pos=%s lim=%s cap=%s", buffer.position(), buffer.limit(), buffer.capacity()));
打印结果:

以上操作过程中,索引变化如图:

ByteBuf 读写操作
ByteBuf 有读写指针是分开的,分别是buf#readerIndex和buf#writerIndex,当前缓冲器大小buf#capacity。
这里缓冲区被两个指针索引和容量划分为三个区域:
- 0 -> readerIndex 为已读缓冲区域,已读区域可重用节约内存,readerIndex 值大于或等于 0
- readerIndex -> writerIndex 为可读缓冲区域,writerIndex 值大于或等于 readerIndex
- writerIndex -> capacity 为可写缓冲区域,capacity 值大于或等于 writerIndex
如下图所示:

分配缓冲区
ByteBuf 分配一个缓冲区,仅仅给定一个初始值就可以。默认是 256。初始值不像 ByteBuffer 一样是最大值,ByteBuf 的最大值是Integer.MAX_VALUE
ByteBuf buf = Unpooled.buffer(13);
System.out.println(String.format("init: ridx=%s widx=%s cap=%s", buf.readerIndex(), buf.writerIndex(), buf.capacity()));
打印结果:

写操作
ByteBuf 写操作和 ByteBuffer 类似,只是写指针是单独记录的,ByteBuf 的写操作支持多种类型,有以下多个API:

写入字节数组类型:
String content = "ytao公众号";
buf.writeBytes(content.getBytes());
System.out.println(String.format("write: ridx=%s widx=%s cap=%s", buf.readerIndex(), buf.writerIndex(), buf.capacity()));
打印结果:

索引示意图:

读操作
一样的,ByteBuf 写操作和 ByteBuffer 类似,只是写指针是单独记录的,ByteBuf 的读操作支持多种类型,有以下多个API:

从当前 readerIndex 位置读取四个字节内容:
byte[] dst = new byte[4];
buf.readBytes(dst);
System.out.println(new String(dst));
System.out.println(String.format("read(4): ridx=%s widx=%s cap=%s", buf.readerIndex(), buf.writerIndex(), buf.capacity()));
打印结果:

索引示意图:

ByteBuf 动态扩容
通过上面的 ByteBuffer 分配缓冲区例子,向里面添加 [ytao公众号ytao公众号] 内容,使写入的内容大于 limit 的值。
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(100);
buffer.limit(15);
String content = "ytao公众号ytao公众号";
buffer.put(content.getBytes());
运行结果异常:

内容字节大小超过了 limit 的值时,缓冲区溢出异常,所以我们每次写入数据前,得检查缓区大小是否有足够空间,这样对编码上来说,不是一个好的体验。
使用 ByteBuf 添加同样的内容,给定同样的初始容器大小。
ByteBuf buf = Unpooled.buffer(15);
String content = "ytao公众号ytao公众号";
buf.writeBytes(content.getBytes());
System.out.println(String.format("write: ridx=%s widx=%s cap=%s", buf.readerIndex(), buf.writerIndex(), buf.capacity()));
打印运行结果:

通过上面打印信息,可以看到 cap 从设置的 15 变为了 64,当我们容器大小不够时,就是进行扩容,接下来我们分析扩容过程中是如何做的。
进入 writeBytes 里面:

校验写入内容长度:

在可写区域检查里:
- 如果写入内容为空,抛出非法参数异常。
- 如果写入内容大小小于或等于可写区域大小,则返回当前缓冲区,当中的
writableBytes()函数为可写区域大小capacity - writerIndex - 如果写入内容大小大于最大可写区域大小,则抛出索引越界异常。
- 最后剩下条件的就是写入内容大小大于可写区域,小于最大区域大小,则分配一个新的缓冲区域。

在容量不足,重新分配缓冲区的里面,以 4M 为阀门:
- 如果待写内容刚好为 4M, 那么就分配 4M 的缓冲区。
- 如果待写内容超过这个阀门且与阀门值之和不大于最大容量值,就分配(阀门值+内容大小值)的缓冲区;如果超过这个阀门且与阀门值之和大于最大容量值,则分配最大容量的缓冲区。
- 如果待写内容不超过阀门值且大于 64,那么待分配缓冲区大小就以 64 的大小进行倍增,直到相等或大于待写内容。
- 如果待写内容不超过阀门值且不大于 64,则返回待分配缓冲区大小为 64。

最后
Netty 实现的缓冲区,八个基本类型中,除了布尔类型,其他7种都有自己对应的 Buffer,但是实际使用过程中, ByteBuf 才是我们尝试用的,它可兼容任何类型。ByteBuf 在 Netty 体系中是最基础也是最重要的一员,要想更好掌握和使用 Netty,先理解并掌握 ByteBuf 是必需条件之一。
个人博客: https://ytao.top
关注公众号 【ytao】,更多原创好文

Netty之缓冲区ByteBuf解读(一)的更多相关文章
- Netty之缓冲区ByteBuf解读(二)
上篇介绍了 ByteBuf 的简单读写操作以及读写指针的基本介绍,本文继续对 ByteBuf 的基本操作进行解读. 读写指针回滚 这里的 demo 例子还是使用上节使用的. ByteBuf buf = ...
- Netty buffer缓冲区ByteBuf
Netty buffer缓冲区ByteBuf byte 作为网络传输的基本单位,因此数据在网络中进行传输时需要将数据转换成byte进行传输.netty提供了专门的缓冲区byte生成api ByteBu ...
- netty中的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 ByteB ...
- Netty学习篇⑥--ByteBuf源码分析
什么是ByteBuf? ByteBuf在Netty中充当着非常重要的角色:它是在数据传输中负责装载字节数据的一个容器;其内部结构和数组类似,初始化默认长度为256,默认最大长度为Integer.MAX ...
- 7.netty内存管理-ByteBuf
ByteBuf ByteBuf是什么 ByteBuf重要API read.write.set.skipBytes mark和reset duplicate.slice.copy retain.rele ...
- 网络编程Netty入门:ByteBuf分析
目录 Netty中的ByteBuf优势 NIO使用的ByteBuffer有哪些缺点 ByteBuf的优势和做了哪些增强 ByteBuf操作示例 ByteBuf操作 简单的Demo示例 堆内和堆外内存 ...
- Netty 框架学习 —— ByteBuf
概述 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,但这个类的使用过于复杂.Netty 的 ByteBuf 具有卓越的功能性和灵活性,可以作为 Byte ...
- netty系列之:netty中的ByteBuf详解
目录 简介 ByteBuf详解 创建一个Buff 随机访问Buff 序列读写 搜索 其他衍生buffer方法 和现有JDK类型的转换 总结 简介 netty中用于进行信息承载和交流的类叫做ByteBu ...
- netty系列之:不用怀疑,netty中的ByteBuf就是比JAVA中的好用
目录 简介 ByteBuf和ByteBuffer的可扩展性 不同的使用方法 性能上的不同 总结 简介 netty作为一个优秀的的NIO框架,被广泛应用于各种服务器和框架中.同样是NIO,netty所依 ...
随机推荐
- 洛谷P1280 尼克的任务 题解 动态规划/最短路
作者:zifeiy 标签:动态规划.最短路 题目链接:https://www.luogu.org/problem/P1280 题目大意: 有k个任务分布在第1至n这n个时间点,第i个任务的于第 \(P ...
- 【a602】最大乘积
Time Limit: 1 second Memory Limit: 32 MB [问题描述] 一个正整数一般可以分为几个互不相同的自然数的,如3=1+2,4=1+3,5=1+4=2+3,6=1+5= ...
- P1013 高精度加法
题目描述 给你两个很大的正整数A和B,你需要计算他们的和. 输入格式 输入一行包含两个正整数A和B,以一个空格分隔(A和B的位数都不超过 \(10^5\)) 输出格式 输出一行包含一个整数,表示A+B ...
- html2canvas生成图片报错处理办法
详见大佬博客链接: link.(https://www.jianshu.com/p/22bd5b98e38a) 需要注意的是要生成的网页中带的网络图片地址(如放在阿里云服务器图库的图片)经常有跨域报错 ...
- Linux 内核
在接口总线领域的最新的一项是外部总线的整个类. 这包括 USB, 固件, 和 IEEE1284(基 于并口的外部总线). 这些接口有些类似于老的非外部的技术, 例如 PCMCIA/CardBus 和 ...
- Vue组件中的父子传值
<!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8&quo ...
- mysql常用基础语句学习
常用sql语句 查询: SELECT 列名(或者*,表示所有列) FROM 表名 WHERE 筛选条件; FROM 表名:顾名思义,就是从表名指定的这张表格中: WHERE 筛选条件:意思是" ...
- mac系统上访问docker容器中的ip配置
使用 mac系统,发现docker没有 docker0网桥,无法直接在宿主机上 访问 容器的ip, 在测试的时候有这种需求,而不是通过-p的方式,可以参考下面的连接,主要就是 修改 setting.j ...
- 使用exp/imp 在oracle数据库间导数据
最近工作需要将oracle数据库的表数据导出到另一个oracle数据库表,找到了oracle 自带的命令行,并记录下导数据过程. 导数据过程分以下几步: 假设源数据库为A,目标数据库为B 1.在B上通 ...
- 学习Java第七周
重要知识点 1.“super”的用法 构造器和方法,都用关键字super指向超类,但是用的方法不一样.方法用这个关键字去执行被重载的超类中的方法 2.接口和抽象类的异同 相同: 1.接口和抽象类都有抽 ...