ByteBuf类的认识

ByteBuf是什么

网络数据的基本单位总是字节，JAVANIO提供了ByteBuffer（缓冲区）作为它的字节容器，ByteBuf则是Netty提供的ByteBuffer替代品，使用起来更灵活简单。
所有的网络通信都涉及字节序列的移动，所以高效易用的数据结构明显是必不可少的，Netty的ByteBuf实现满足并超越的这些需求。

ByteBuf的API

主要通过ByteBuf、ByteBufHolder两个组件暴露
ByteBuf接口的优点：

• 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（类似于JDK的StringBuilder），这个在JDK的ByteBuffer是不允许容量动态增长的，因为JDK创建ByteBuffer时必须指定容量，而ByteBuf默认最大可扩容量是Integer的最大值，容量默认是256。
• 在读和写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（池化是通过ByteBufHolder实现的）

  ByteBuf类的一些详细内容

  如何工作

  ByteBuf维护了两个不同的索引，一个用于读取，一个用于写入。当从ByteBuf读取时，它的readerIndex将会被递增已经被读取的字节数，同样如果是写入，它的writeIndex也会被递增。在JDK的只有一个position属性作为索引，读写需要切换模式。
  名称以read或者write开头的ByteBuf方法将会推进其对应的索引，而名称以set或get开头的操作则不会。可以指定ByteBuf的容量（默认容量是Integer.MAX_VALUE），当writeIndex索引超过容量则会抛出异常。每次调用write方法都会判断当前ByteBuf是否需要扩容。

  ByteBuf的使用模式

1. 堆缓冲区（在ByteBuffer中叫非直接缓冲区的一致）

将数据存储在JVM的堆空间中是最常用的ByteBuf模式，这种模式被称为支撑数组，它在没有使用池化的情况下提供快速的分配和释放。
ByteBuf.hasArray()；方法判断是否有一个支撑数组，false即直接缓冲区，反之。

1. 直接缓冲区

为了避免每次调用本地IO操作之前后将缓冲区的内容复制到一个中间缓冲区（或者从中间缓冲区把内容复制到应用缓冲区），NIO在JDK中引入的ByteBuffer类允许JVM实现通过本地调用来分配内存，用于对象创建的内存分配不会永远来自于堆中。
直接缓冲区的使用：
直接缓冲区的内容驻留在常规的会被垃圾回收的堆之外，如果数据在堆上分配的缓冲区中，那么套接字发送它之前，JVM将会在内部把你的缓冲区复制到一个直接缓冲区中，如此便多了一个步骤，所以直接缓冲区是一种理想的选择。但是相对于堆的缓冲区，它们的分配和释放较为昂贵，如果正在处理遗留代码，因为数据不是在堆上，又不得不进行一次复制。一般事先知道数据将会被作为数据来访问，应该更愿意使用堆内存。

1. 复合缓冲区（接近ByteBuffer中的分散读取和聚集写入）

复合缓冲区为ByteBuf提供了一个聚合视图，在这里可以根据需要添加或者删除ByteBuf实例，这是JDK的ByteBuffer缺失的一个特性。
Netty通过一个ByteBuf子类CompositeByteBuf实现，它提供将多个缓冲区表示为单个缓冲区的虚拟表示。该子类实例可能包含前面两种模式的ByteBuf实例，如果其中只有一个ByteBuf实例，那么对于该子类实例的hasArray()方法调用的将是该ByteBuf的值，否则它将返回false。

/**
* netty复合缓冲区的示例
*/
public static void demo() {
    CompositeByteBuf messageBuf = Unpooled.compositeBuffer();
    // 分配一个直接缓冲区
    ByteBuf headBuf = Unpooled.directBuffer();
    // 分配一个堆缓冲区
    ByteBuf footBuf = Unpooled.buffer();
    // 将建立两个缓冲区添加到复合缓冲区组件中
    messageBuf.addComponents(headBuf, footBuf);
    // 调用方法判断是否是支撑数组，==false
    System.out.println(messageBuf.hasArray());
    // 删除索引位置为0的缓冲区
    messageBuf.removeComponent(0);
    // 调用方法判断是否是支撑数组，==true，因为只有一个实例时直接调用footBuf的hasArray()
    System.out.println(messageBuf.hasArray());
    for (ByteBuf byteBuf : messageBuf) {
        System.out.println(byteBuf);
    }
}

@Override
public boolean hasArray() {
    switch (componentCount) {
        case 0:
            return true;
        case 1:
            return components[0].buf.hasArray();
        default:
            return false;
    }
}