1 .概念
Java NIO API中包含的缓冲类功能相当有限，并且未进行优化。 使用JDK处理ByteBuffer更加复杂。 因此，Netty的作者Trustin Lee重塑车轮以实现高效的网络传输，Netty的ByteBuf实质上相当于JDK的ByteBuffer，在Netty上通过Channel传输数据
2 .好处
可以定制缓冲区类型；
内置复合缓冲区类型，透明零拷贝(zero-copy )；
flip )来切换读写模式) )；
读取和写入索引分离；
方法链；
参照数；
游泳池。
3 .实现机制
ByteBuf实际上是对抽象字节数组byte[]的读写集合。 为了支持读写操作，有两个指针变量： readerIndex和writerIndex。 下图显示了如何使用两个指针将一个buffer分割为三个区域。
由此可知，ByteBuf真正读取的内容长度为writerIndex - readerIndex。
然后围绕读和写分析ByteBuf的实现逻辑。
3.1读取操作
读取操作主要具有以下功能：
获取readByte字节的内容；
获取readBoolean字节的内容，返回readByte！=0；
取readUnsignedByte字节的内容((short ) ) readByte )0xFF ) )； 可以将负数转换为无符号吗？ ）
获取readShort字节的内容，并返回转换后的short类型；
获取readUnsignedShort字节的内容，返回readShort ()0xFFFF；
获取读中间字节的内容，返回转换后的int类型；
取readUnsignedMedium字节的内容，返回变换后的int类型；
取readInt字节的内容；
取readUnsignedInt字节的内容，readInt ()0xFFFFFFFFL；
读取长字节的内容；
获取readChar字节的内容；
取读浮动字节的int内容，转换为浮动类型；
取读双字节长内容，转换为双字节类型；
读取字节：获取指定长度的内容，返回字节总线类型；
readSlice :取指定长度的内容，返回ByteBuf类型；
读取字节：在目标容器中获取指定长度的内容。
3.2刻录
写入操作提供的功能主要是向字节缓冲区写入字节的内容，省略说明。 主要区别是在写入之前根据类型将其转换为相应长度的字节数组。
主要函数包括：写布尔、写字节、写短整型、写中间、写入长整型、写长整型、写微信、写浮动、写双精度、写双精度
3.3边界值安全
无论读写，字节buf数据都可能为空或已满，作为数据容器存在边界值检查，必须确保读写安全。
可读性检查
首先调用ensureAccessible ()方法以检查是否引用了ByteBuf对象。 如果引用计数器为0，指示对象将被释放并禁用，则抛出IllegalReferenceCountException异常，以确保以下操作不可用：
然后对读取参数进行合法性检查，不正当时抛出响应异常。
实现代码的框架如下：
protectedfinalvoidcheckreadablebytes (intminimumreadablebytes ) {
ensureAccessible (； if(minimumreadablebytes0(//参数为负，抛出参数错误异常
thrownewillegalargumentexception (；
} readerindexwriterindex-minimumreadablebytes (if )//容器中的可读字节不够，抛出越界异常
thrownewindexoutofboundsexception (；
}
}
可写检查
进行等待写入长度的合法性检查，如果没有合法性，这将抛出适当的异常。 如果小于可写长度，则返回正常。 否则，进行容量扩展，确保容量是2的指数幂。
实现代码框架如下：
publicbytebufensurewritable (intminwritablebytes ) if ) minwritable
Bytes < 0) {throw newIllegalArgumentException();}if (minWritableBytes <=writableBytes()) {return this;
}if (minWritableBytes > maxCapacity -writerIndex) {throw newIndexOutOfBoundsException();
}//扩展现在的容量大小直到2的指数幂大小
int newCapacity = calculateNewCapacity(writerIndex +minWritableBytes);//调整容器到新的容量大小
capacity(newCapacity);return this;
}
在函数calculateNewCapacity()中，主要判断参数minNewCapacity与阈值threshold(4M)关系：
相等，则返回threshold；
大于，则按阈值(4MB)递增，返回增加后新容量newCapacity；
小于，newCapacity的初始大小设置为64字节，每次翻倍，直到newCapacity大于minNewCapacity为止，返回Math.min(newCapacity, maxCapacity)。
注：maxCapacity是使用者自己设定的ByteBuf容量上限。
4. 继承层次
ByteBuf的类结构图如下所示：
4.1 AbstractByteBuf
实现ByteBuf的一个骨架，提供容器的上层操作实现，具体的读写内容需要依赖于具体的ByteBuf实现类。
AbstractByteBuf有两个实现类：AbstractDerivedByteBuf和AbstractReferenceCountedByteBuf。
4.1.1 AbstractDerivedByteBuf
ByteBuf的抽象基类，实现了包装另一个ByteBuf功能。在AbstractByteBuf的基础上提供了一下功能：
refCnt：获得该对象的引用计数；
retain：增加该对象的引用计数(无参数：+1；有参数：+指定的increment)；
release：减少该对象的引用计数(无参数：-1；有参数：-指定的increment)，当引用计数减少到0时，释放该对象。返回值为true，当且仅当引用计数变为0和该对象已释放。
internalNioBuffer：内部实现就是简单的调用nioBuffer(index, length);
nioBuffer：得到内部buffer的一个区域包装，即得到buffer的子区域作为NIO ByteBuffer，返回的ByteBuffer内容不会再受到原buffer索引或内容改变的影响。
AbstractDerivedByteBuf的派生类如下所示：
下面逐个分析下派生类的具体功能实现：
DuplicatedByteBuf
派生类buffer，简单的把所有的数据访问请求发送给内部的buffer。推荐使用ByteBuf.duplicate()来创建该对象，而不是直接调用本身的构造函数。
对象与内部的buffer共享该buffer整个区域的缓冲数据，只不过它们饿单独保持自己的索引标记。
ReadOnlyByteBuf
派生类buffer，将原有的ByteBuf包装为制度的ByteBuf，所有的写请求都将被禁止。推荐使用Unpooled.unmodifiableBuffer(ByteBuf)来创建该对象，而不是直接调用本身的构造函数。
对象与内部的buffer使用相同的索引标记，即共享readerIndex和writerIndex。
SlicedByteBuf
派生类buffer，仅暴露内部buffer的一个子区域，即切片。推荐使用ByteBuf.slice()或ByteBuf.slice(int, int)来创建该对象，而不是直接调用本身的构造函数。
4.1.2 AbstractReferenceCountedByteBuf
ByteBuf的抽象基类，实现了引用计数功能。
提供一个volatile类型的整型变量refCnt来记录引用次数。
主要的功能函数是refCnt、retain、release，用来更新引用次数refCnt。
AbstractReferenceCountedByteBuf的派生类如下所示:
下面逐个分析下派生类的具体功能实现：
CompositeByteBuf
它是一个虚拟的buffer，将多个buffer合并为一个buffer，默认最大可以合并的buffer个数为DEFAULT_MAX_COMPONENTS = 16。推荐使用ByteBufAllocator.compositeBuffer()或Unpooled.wrappedBuffer(ByteBuf...)，而不是直接调用本身的构造函数。
(合并操作还需仔细阅读源码，待完成)
FixedCompositeByteBuf
功能和CompositeByteBuf相似，只是以只读的方式合并一个ByteBuf数组。
在功能实现中，对于所有的可能更改buffers数组的set操作，均抛出ReadOnlyBufferException异常。
PooledByteBuf
Pooled的基类, 提供Pool的基本实现。
PooledByteBuf有三个衍生类：
PooledDirectByteBuf：提供池化的直接内存支持,基于 NIO ByteBuffer；
PooledHeapByteBuf：提供池化的堆内存支持, 基于byte[]；
PooledUnsafeDirectByteBuf：提供池化的直接内存支持, 基于 NIO ByteBuffer。读写数据依赖于PlatformDependent，为了得到最佳性能，通过final类Unsafe来进行数据的读写。
ReadOnlyByteBufferBuf
包装一个只读的ByteBuffer，所有的set方法均抛出ReadOnlyBufferException异常。
它具有一个衍生类ReadOnlyUnsafeDirectByteBuf:
在ReadOnlyByteBufferBuf的基础上提供对direct ByteBuffer的支持,为了得到最佳性能，通过final类Unsafe来进行数据的读写。
UnpooledDirectByteBuf
提供非池化的直接内存支持, 基于 NIO ByteBuffer。推荐使用Unpooled.directBuffer(int)和Unpooled.wrappedBuffer(ByteBuffer)来替代本身的构造函数来生成对象。
它具有一个衍生类ThreadLocalPooledByteBuf。
UnpooledHeapByteBuf
提供非池化的堆内存支持, 基于byte[]。采用大端序来存储数据。
UnpooledUnsafeDirectByteBuf
提供非池化的直接内存支持,基于 NIO ByteBuffer。读写数据依赖于PlatformDependent，为了得到最佳性能，通过final类Unsafe来进行数据的读写。推荐使用Unpooled.directBuffer(int)和Unpooled.wrappedBuffer(ByteBuffer)来替代本身的构造函数来生成对象。
4.2 EmptyByteBuf
ByteBuf的直接实现类，构建一个容量和最大容量均为0的空ByteBuf。
它不能容纳数据，对于所有的get、set、read和write操作均抛出IndexOutOfBoundsException异常。
4.3 ReplayingDecoderBuffer
ByteBuf的直接实现类，buffer的数据读取采用ReplayingDecoder机制，它的原理是阻塞IO，当没有读取到足够的数据时，会抛出REPLY异常，然后进入循环while (in.isReadable())不断检查是否有足够的数据，直到读取到足够的数据放入到ReplayingDecoderBuffer对象中。
4.4 SwappedByteBuf
转换字节序的ByteBuf包装类，主要功能是交换内部ByteBuf的字节序列，即大端序BIG_ENDIAN和小端序LITTLE_ENDIAN之间的转换。
4.5 WrappedByteBuf
ByteBuf的包装类，将所有方法调用委派给被包装的ByteBuf对象。
其派生类如下图所示：
4.5.1 AdvancedLeakAwareByteBuf
为了方便监控ByteBuf的泄露，AdvancedLeakAwareByteBuf的所有方法都添加了leak.record()，用来记录调用者当前栈的踪迹，从而ResourceLeakDetector就可以发现最后被访问的泄漏资源是哪个。
4.5.2 SimpleLeakAwareByteBuf
实现方式和AdvancedLeakAwareByteBuf非常相似，但只对order方法添加了资源泄露的检查动作leak.record()。
4.5.3 UnreleasableByteBuf
包装其它的buffer到一个ByteBuf，用于阻止用户增加或减少这个包装buffer的引用计数，防止他人对ByteBuf的销毁动作。
一般的使用场景就是定义特殊的常量ByteBuf,然后包装成unreleasableBuffer()后就不怕被其他人错误的销毁掉:
public abstract class HttpObjectEncoder extends MessageToMessageEncoder{private static final ByteBuf CRLF_BUF =unreleasableBuffer(directBuffer(CRLF.length).writeBytes(CRLF));
}
(END)