通过Netty之Helloworld一文，我们简单的对Netty进行了入门，本文说一下Netty的数据容器ByteBuf。

数据在网络中是以字节的形式进行传输的，JDK的NIO提供了ByteBuffer作为它的字节容器，然而它使用起来比较繁琐，例如每次读写都需要进行flip等操作，一不小心就会出现错误，Netty对其进行了包装使用ByteBuf作为其数据容器（底层使用的依旧是ByteBuffer）。

与ByteBuffer相比的两个优点

与JDK的ByteBuffer相比，ByteBuf主要有以下俩个优点

1.采用读写指针，省去flip等操作。

先来看下JDK中的ByteBuffer类，它只有一个位置指针用于处理读写操作

图源自并发编程网mmp

其中capacity代表着最大容量，position与limit在读写模式下有着不同的含义。当写数据到buffer时，position会移动到下一个可写的位置，limit表示最多可以往buffer中写入多少数据（写模式下等同于capacity）。当读时，将position重置为为0，positon代表下一个可读的位置，limit代表最多可以读取到多少数据 。当由写切换到读时，limit会被设置成写模式下的position。

flip方法的作用就是从写模式切换到读模式，将position设为0，limit设为写模式下的position。

再来看Netty的ByteBuf

在抽象类AbstractByteBuf中有以上几个实例变量，可见ByteBuf通过read与write指针来协助读写操作。

bytebuf组成（图源自Netty实战）

0-readerIndex是已经被读过的字节数，调用discardReadBytes可以释放这部分空间。readerIndex到writeIndex之间的数据是可以读取的，writeIndex到capacity是可以写入的。每次读写的时候操作相应的读写指针，避免了ByteBuffer的flip模式切换。

2.可自动扩容

在ByteBuffer中，如果在写入的时候剩余容量不足，则会出现越界异常，ByteBuf对其进行了优化，类似于HashMap的扩容机制。

abstractbytebuf中的writebytes方法

每次写入的时候会调用ensureWritable方法进行容量检查，最终会调用到ensureWritable0方法

判断如果写入的字节数大于最大容量-可写字节数，则发生越界异常，maxCapacity则用于限制ByteBuf的最大内存大小，能够有效控制内存容量。接下来看扩容方法

扩容方法

接上图

首先判断写入的大小是否大于门限值4MB，若大于则采用步增threshold的方式增大newCapacity大小。如果未超过门限值，设初值为64，然后若还小于写入大小则进行容量的倍增。总结一下，先倍增然后步增，原理类似于TCP的慢启动与拥塞避免（参考关于TCP协议的总结）。

ByteBuf的分类

从内存分配角度来看，ByteBuf可以分为两类：分配在堆内存的HeapByteBuf与分配在直接内存的DirectByteBuf，前者可以提供快速的分配与释放，但是在IO读写时要额外进行一次内存复制，而后者分配与释放的代价较昂贵，但是可以实现零拷贝（快速将数据从文件系统移动到网络接口，而不需要将其从内核空间复制到用户空间）。一般来说用于IO线程的读写缓冲区使用DirectByteBuf较好（Netty即是），其他则使用HeapByteBuf。

从内存回收角度来看，ByteBuf也可分为两类：池化PooledByteBuf与普通UnpooledByteBuf，关于池相信不用多说，连接池、线程池相信大家已经很熟了。而且对于池化的bytebuf，Netty使用了引用计数（类似于JVM的引用计数，虽然JVM并不是使用用引用计数法判断对象是否可以被回收）来降低内存分配的开销

以上ByteBuf缓冲区的获取可以通过PooledByteBufAllocator与UnpooledByteBufAllocator来获取，或者使用工具类Unpooled来方便的获取未池化的Buffer对象

ByteBuf的操作

读操作：readXxx()等，表示从buf中读取相应的字节数。readBytes(xx)，表示将当前buf中的数据读取到目标中。

写操作：writeXxx()等，表示将参数写入到当前buf中。writeBytes(xx)，表示将目标中的数据写入到当前buf中。

查找操作：indexOf等，从当前buf中查找相应的value。

置位操作：discard，clear等，主要用于操作ByteBuf内部的读写指针。

两个辅助类

ByteBufHolder：从名字看可以看出，他是持有Bytebuf的容器，在类似HTTP消息的场景下，消息不仅携带消息体，还携带消息头，我们就可以实现自己的ByteBufHolder，Netty中相关HTTP的源码中很多类都实现了这个接口。

CompositeByteBuf：Netty实战中称其为复合缓冲区，它提供了一个将多个缓冲区表示为一个统一缓冲区的能力。

参考：Netty实战，Netty权威指南