ByteBuf是Netty中主要的數據容器與操作工具，也是Netty內存管理優化的具體實現，本章我們先從整體上對ByteBuf進行一個概述；
AbstractByteBuf是整個ByteBuf的框架類，定義了各種重要的標志位與API供具體的實現類使用與實現；下面我們就從AbstractByteBuf類入手對ByteBuf的讀寫機制與API進行一個簡單的介紹
private static final InternalLogger logger = InternalLoggerFactory.getInstance(AbstractByteBuf.class); private static final String LEGACY_PROP_CHECK_ACCESSIBLE = "io.netty.buffer.bytebuf.checkAccessible"; private static final String PROP_CHECK_ACCESSIBLE = "io.netty.buffer.checkAccessible"; static final boolean checkAccessible; // accessed from CompositeByteBuf private static final String PROP_CHECK_BOUNDS = "io.netty.buffer.checkBounds"; private static final boolean checkBounds; static { if (SystemPropertyUtil.contains(PROP_CHECK_ACCESSIBLE)) { checkAccessible = SystemPropertyUtil.getBoolean(PROP_CHECK_ACCESSIBLE, true); } else { checkAccessible = SystemPropertyUtil.getBoolean(LEGACY_PROP_CHECK_ACCESSIBLE, true); } checkBounds = SystemPropertyUtil.getBoolean(PROP_CHECK_BOUNDS, true); if (logger.isDebugEnabled()) { logger.debug("-D{}: {}", PROP_CHECK_ACCESSIBLE, checkAccessible); logger.debug("-D{}: {}", PROP_CHECK_BOUNDS, checkBounds); } } static final ResourceLeakDetector<ByteBuf> leakDetector = ResourceLeakDetectorFactory.instance().newResourceLeakDetector(ByteBuf.class); int readerIndex; int writerIndex; private int markedReaderIndex; private int markedWriterIndex; private int maxCapacity;
在上面的代碼中，我們需要知道ByteBu維護了兩個不同的索引readerIndex與writerIndex，這兩個索引默認都是從0開始，一個用於讀取，一個用於寫入。
當你從ByteBuf讀取數據時，readerIndex會遞增已經讀取的字節數，同理當你寫入數據時，writerIndex也會隨之遞增。可以說ByteBuf中各種讀寫API都是基於readerIndex與writerIndex來控制的。從索引操作上，ByteBuf中API基本分為兩大部分，會引發索引值遞增的read（讀）和write(寫操作)，反之不會引發索引值遞增的get或set操作。下面我們看下ByteBu中常用API的參考說明
ByteBuf API
read操作
| readBoolean() | 返回當前readIndex的Boolean值，readIndex增加1 |
| readByte(int) | 返回當前readIndex處的字節值，readIndex增加1 |
| readUnsignedByte() | 返回當前readIndex處的無符號字節值，readIndex增加1 |
| readInt() | 返回當前readIndex處的int值，readIndex增加4 |
| readUnsignedInt() | 返回當前readIndex處的無符號int值,返回類型為long，readIndex增加4 |
| readLong() | 返回當前readIndex處的long值，readIndex增加8 |
| readShort() | 返回當前readIndex處的short值，readIndex增加2 |
| readUnsignedShort() | 返回當前readIndex處的short值，readIndex增加2 |
wirte操作
| writeBoolean() | 在當前writerIndex處寫入一個Boolean值（1或0），writerIndex增加1 |
| writeByte(int) | 在當前writerIndex處寫入一個byte值，writerIndex增加1 |
| writeShort(int) | 在當前writerIndex處寫入一個short值，writerIndex增加2 |
| writeInt(int) | 在當前writerIndex處寫入一個int值，writerIndex增加4 |
| writeLong(int) | 在當前writerIndex處寫入一個long值，writerIndex增加4 |
get操作
| getBoolean(int) | 返回給的索引處的Boolean值，readIndex值不變 |
| getByte(int) | 返回給的索引處的Byte值，readIndex值不變 |
| getShort(int) | 返回給的索引處的short值，readIndex值不變 |
| getInt(int) | 返回給的索引處的int值，readIndex值不變 |
| getLong(int) | 返回給的索引處的long值，readIndex值不變 |
set操作
| setBoolean(int,boolean) | 在指定索引處設置一個Boolean值（1或0），writerIndex值不變 |
| setByte(int,int) | 在指定索引處設置一個byte值，writerIndex值不變 |
| setShort(int,int) | 在指定索引處設置一個short值，writerIndex值不變 |
| setInt(int,int) | 在指定索引處設置一個int值，writerIndex值不變 |
| setLong(int,int) | 在指定索引處設置一個long值，writerIndex值不變 |
ByteBuf類型
Netty中ByteBuf相關實現類的UML圖
Netty在構建ByteBuf時，有以下多種分類：
1、從內存類型上，分為堆內存與直接內存，HeapByteBuf與DirectByteBuf
我們知道Java中大部分對象都是在堆內存中存儲，由jvm統一管理，但NIO中 的 ByteBuffer 類允許 JVM 實現通過本地調用來分配內存，Netty中對基於直接內存的ByteBuffer也進行了封裝，這主要是為了避免在每次調用本地 I/O 操作之前（或者之后）將緩沖區的內容復 制到一個中間緩沖區（或者從中間緩沖區把內容復制到緩沖區），直接緩沖區不會占用堆的容量。事實上，在通過套接字發送它之前，JVM將會在內部把你的緩沖 區復制到一個直接緩沖區中。所以如果使用直接緩沖區可以節約一次拷貝，提高IO操作性能。使用直接內存的優缺點如下：
（1）優點：由於數據直接在內存中，不存在從JVM拷貝數據到直接緩沖區的過程，提高IO操作性能。
（2）缺點：相對於基於堆的緩沖區，它們的分配和釋放都較為昂貴，同時由於直接內存不受JVM垃圾回收統一管理，需要自己手動回收，需要特別注意內存泄露的問題。
2、從分配模式上，分為池化與非池化；PooledByteBuf與UnpooledByteBuf
對於頻繁的申請與釋放內存帶來的性能損耗與碎片化問題，Netty基於池化思想通過預先申請一塊專用內存地址作為內存池進行管理，從而不需要每次都進行分配和釋放。
從上面的UML圖中可以看到，基於AbstractByteBuf父類針對直接內存與堆內存，也都有其對應的池化與非池化實現類；
PooledByteBuf 下有 PooledUnsafeDirectByteBuf、PooledHeapByteBuf、PooledDirectByteBuf三個子類實現
UnpooledByteBuf 下則是 UnpooledDirectByteBuf及其子類UnpooledUnsafeDirectByteBuf 與 UnpooledHeapByteBuf及其子類UnpooledUnsafeHeapByteBuf
3、從具體的操作類上，分為Unsafe與非Unsafe
從上面的子類實現中，我們發現每種分類中又包含Usafe與非Unsafe的區別，我們知道java可以通過Unsafe類直接操作內存區域，所以這些類的區別就是在於是調用jdk的Unsafe直接去操作對象的內存地址還是通過jdk封裝的安全方式操作內存。
我們通過PooledByteBuf下Unsafe與非Unsafe實現類的getByte方法，看下具體的區別
PooledUnsafeHeapByteBuf
@Override protected byte _getByte(int index) { return UnsafeByteBufUtil.getByte(addr(index)); }
Netty中封裝了一個UnsafeByteBufUtil類，進入內部實現看到調用的是Unsafe對象進行具體操作
static byte getByte(long address) { return UNSAFE.getByte(address); }
PooledHeapByteBuf
跟蹤其內部代碼則可以看到字節是基於數組操作的
@Override protected byte _getByte(int index) { return HeapByteBufUtil.getByte(memory, idx(index)); } static byte getByte(byte[] memory, int index) { return memory[index]; }
PooledDirectByteBuf
針對DirectByteBuf大家需要靈活理解，PooledUnsafeDirectByteBuf 與PooledUnsafeDirectByteBuf的區別一個是UnsafeByteBufUtil類直接操作，一個是使用java NIO中的DirectByteBuf類進行操作，但因為要操作直接內存，最后還都是要基於jdk的unsafe類實現；
對比他們兩種實現，可以看出Unsafe與非Unsafe的區別，前者是通過jdk的Unsafe類去操作數據，后者直接通過數組或者jdk底層的DirectByteBuf去操作數據。
ByteBuf作為Netty中數據操作與內存分配的具體實現，是Netty中最為底層的也是最精細的一部分，本文只是對ByteBuf的一個簡單概述，后續我們會進一步對其進行探索與剖析，更好的展示Netty內部具體實現，希望對大家能有所幫助，其中如有不足與不正確的地方還望指出與海涵。
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