摘要：對于小內(nèi)存小于的分配還會(huì)將細(xì)化成更小的單位。按大小分有兩大類，種情況小于的情況，最小空間為，對齊大小為，區(qū)間為，所以共有種情況。大于等于的情況，總共有四種，。

[TOC]

ByteBuf 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

* {@link ByteBuf} provides two pointer variables to support sequential
 * read and write operations - {@link #readerIndex() readerIndex} for a read
 * operation and {@link #writerIndex() writerIndex} for a write operation
 * respectively.  The following diagram shows how a buffer is segmented into
 * three areas by the two pointers:
 *
 * 
 *      +-------------------+------------------+------------------+
 *      | discardable bytes |  readable bytes  |  writable bytes  |
 *      |                   |     (CONTENT)    |                  |
 *      +-------------------+------------------+------------------+
 *      |                   |                  |                  |
 *      0      <=      readerIndex   <=   writerIndex    <=    capacity
 * 
 *
 * 
Readable bytes (the actual content)

read ,write set 方法

mark 和 reset方法

Pooled 和 Unpooled

Pooled池化內(nèi)存分配每次從預(yù)先分配好的一塊內(nèi)存取一段連續(xù)內(nèi)存封裝成ByteBuf提供給應(yīng)用程序,

Unpooled非池化每次進(jìn)行內(nèi)存分配的時(shí)候調(diào)用系統(tǒng)API向操作系統(tǒng)申請一塊內(nèi)存

Unsafe 和 非Unsafe

Unsafe直接獲取ByteBuf在JVM內(nèi)存地址調(diào)用JDK的Unsafe進(jìn)行讀寫操作,通過ByteBuf分配內(nèi)存首地址和當(dāng)前指針基于內(nèi)存偏移地址獲取值,

非Unsafe不依賴JDK的Unsafe對象,通過內(nèi)存數(shù)組和索引獲取值

Heap和Direct

Heap在堆上進(jìn)行內(nèi)存分配,分配內(nèi)存需要被GC管理,無需手動(dòng)釋放內(nèi)存,依賴底層byte數(shù)組,

Direct調(diào)用JDK的API進(jìn)行內(nèi)存分配,分配內(nèi)存不受JVM控制最終不會(huì)參與GC過程,需要手動(dòng)釋放內(nèi)存避免造成內(nèi)存無法釋放,依賴DirectByteBuffer對象內(nèi)存

ByteBufAllocator功能

buffer()方法分配內(nèi)存是否為Direct/Heap內(nèi)存依賴具體實(shí)現(xiàn),

ioBuffer()方法分配內(nèi)存更希望是適合IO的Direct Buffer,directBuffer()/headBuffer()方法堆內(nèi)/堆外進(jìn)行內(nèi)存分配,compositeBuffer()方法分配將兩個(gè)ByteBuf合并變成CompositeByteBuf

AbstractByteBufAllocator

buffer()方法分配Buffer依賴實(shí)現(xiàn)分配內(nèi)存,調(diào)用directBuffer()/heapBuffer()方法分配默認(rèn)Buffer容量和最大擴(kuò)充容量的ByteBuf,newDirectBuffer()/newHeapBuffer()方法分配Pooled/Unpooled依賴底層實(shí)現(xiàn)

ByteBufAllocator兩個(gè)子類

PooledByteBufAllocator從預(yù)先分配好的內(nèi)存取一段內(nèi)存,

UnpooledByteBufAllocator調(diào)用系統(tǒng)API分配內(nèi)存,調(diào)用hasUnsafe()方法獲取Unsafe決定分配Unsafe/非Unsafe

UnpooledByteBufAllocator分析

heap內(nèi)存的分配

newHeapBuffer()方法通過hasUnsafe()方法判斷是否有Unsafe

傳遞initialCapacity容量Byte數(shù)組參數(shù)setArray()方法設(shè)置array以及setIndex()方法設(shè)置讀/寫指針

創(chuàng)建UnpooledUnsafeHeapByteBuf/UnpooledHeapByteBuf,

_get***()方法通過Unsafe方式返回?cái)?shù)組對象偏移量[BYTE_ARRAY_BASE_OFFSET+index]對應(yīng)的byte/數(shù)組索引方式返回array數(shù)組index位置byte

direct內(nèi)存的分配

newDirectBuffer()方法通過hasUnsafe()方法判斷是否有Unsafe

調(diào)用allocateDirect(initialCapacity)創(chuàng)建DirectByteBuffer

使用setByteBuffer()方法設(shè)置buffer[UnpooledUnsafeDirectByteBuf

使用directBufferAddress()方法獲取buffer內(nèi)存地址設(shè)置memoryAddress

創(chuàng)建UnpooledUnsafeDirectByteBuf/UnpooledDirectByteBuf,

_get***()方法通過addr()方法memoryAdress+index計(jì)算內(nèi)存地址

Unsafe獲取對應(yīng)這塊內(nèi)存的byte/ByteBuffer獲取buffer index位置對應(yīng)的byte

 0 <-tiny->512B<-small->8K<-normal->16M<-huge->
 |______________________|            |
          SubPage      Page        Chunk

16M作為分界點(diǎn)對應(yīng)的Chunk,

所有的內(nèi)存申請以Chunk為單位向操作系統(tǒng)申請,

內(nèi)存分配在Chunk里面執(zhí)行相應(yīng)操作,

16M Chunk按照Page進(jìn)行切分為2048個(gè)Page,8K Page按照SubPage切分

堆內(nèi)[基于2048byte字節(jié)內(nèi)存數(shù)組分配]

堆外[基于JDK的DirectByteBuffer內(nèi)存分配]

Unsafe[通過JDK的Unsafe對象基于物理內(nèi)存地址進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫]

非Unsafe[調(diào)用JDK的API進(jìn)行讀寫]

UnPooled[每次分配內(nèi)存申請內(nèi)存]

Pooled[預(yù)先分配好一整塊內(nèi)存,分配的時(shí)候用一定算法從一整塊內(nèi)存取出一塊連續(xù)內(nèi)存]

PooledByteBufAllocator內(nèi)存分配器結(jié)構(gòu)維護(hù)Arena數(shù)組,所有的內(nèi)存分配都在Arena上進(jìn)行,

通過PoolThreadCache對象將線程和Arena進(jìn)行一一綁定, 默認(rèn)情況一個(gè)Nio線程管理一個(gè)Arena實(shí)現(xiàn)多線程內(nèi)存分配相互不受影響減少多線程內(nèi)存分配之間的競爭

Page級(jí)別的內(nèi)存分配通過完全二叉樹的標(biāo)記查找某一段連續(xù)內(nèi)存,

Page級(jí)別以下的內(nèi)存分配首先查找到Page然后把此Page按照SubPage大小進(jìn)行劃分最后通過位圖的方式進(jìn)行內(nèi)存分配

Netty一次向系統(tǒng)申請16M的連續(xù)內(nèi)存空間，這塊內(nèi)存通過PoolChunk對象包裝，進(jìn)一步的把這16M內(nèi)存分成了2048個(gè)頁（pageSize=8k）。頁作為Netty內(nèi)存管理的最基本的單位 ，所有的內(nèi)存分配首先必須申請一塊空閑頁。
對于小內(nèi)存（小于4096）的分配還會(huì)將Page細(xì)化成更小的單位Subpage。Subpage按大小分有兩大類，36種情況：Tiny：小于512的情況，最小空間為16，對齊大小為16，區(qū)間為[16,512)，所以共有32種情況。Small：大于等于512的情況，總共有四種，512,1024,2048,4096。