ByteBuf工作原理

ByteBuf依然是个Byte数组的缓冲区，它的基本功能与JDK的ByteBuffer一致。

功能分析

ByteBuffer完全可以满足NIO编程的需要，但是由于NIO编程的复杂性，ByteBuffer也有其局限性，它的主要缺点如下。

ByteBuffer长度固定，一旦分配完成，它的容量不能动态扩展和收缩，当需要编码的POJO对象大于ByteBuffer的容量时，会发生索引越界异常；
ByteBuffer只有一个标识位置的指针position，读写的时候需要手工调用flip()和rewind()等，使用者必须小心谨慎地处理这些API，否则很容易导致程序处理失败；
ByteBuffer的API功能有限，一些高级和实用的特性它不支持，需要使用者自己编程实现。

为弥补这些不足，Netty提供了自己的ByteBuffer实现——ByteBuf。ByteBuf依然是个Byte数组的缓冲区，它的基本功能应该与JDK的ByteBuffer一致，提供以下几类基本功能：

7种Java基础类型、byte数组、ByteBuffer等的读写；
缓冲区自身的copy和slice等；
设置网络字节序；
构造缓冲区实例；
操作位置指针等方法。

由于JDK的ByteBuffer已经提供了这些基础能力的实现，因此，Netty ByteBuf的实现可以有两种策略。

参考JDK ByteBuffer的实现，增加额外的功能，解决原ByteBuffer的缺点。
聚合JDK ByteBuffer，通过Facade模式对其进行包装，可以减少自身的代码量，减低实现的成本。

缓冲区工作过程

JDK ByteBuffer由于只有一个位置指针用于处理读写操作，因此每次进行读写的时候都需要额外调用filp()和clear()等方法，否则功能将出错，他的典型用法如下。

ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(88);
String value ="Netty 权威指南";
buffer.put(value.getByte());
buffer.filp();
byte[] vArray=new byte[buffer.remaining];
buffer.get(vArray);
String decodeValue=new String(vArray);

我们看下调用filp()操作前后的对比。

图1 ByteBuffer filp()操作之前

如图2 所示，如果不做filp操作，读取到的将是position到capacity之间的错误内容。
当执行filp()操作之后，他的limit被设置为position,position设置为0，capacity不变。由于读取的内容是从position到limit之间，因此，他能够正确地读到之前写入缓冲区的内容。如图3所示

图2 ByteBuffer filp()操作之后

ByteBuf通过两个位置指针来协助缓冲区的读写操作，读操作使用readerIndex，写操作使用writeIndex。

readerIndex和writeIndex的取值一开始都是0，随着数据的写入writeIndex会增加，读取数据会使readIndex增加，但是它不会超过writeIndex。在读取之后，0~readerIndex被视为discard的，调用discardReadBytes方法，可以释放这部分空间，它的作用类似ByteBuffer的compact方法。ReaderIndex与writeIndex之间的数据是可读取的，等价于ByteBuffer position 和limit之间的数据。writeIndex与capacity之间的空间是可写的，等价于ByteBuffer limit和capacity之间的可用空间**。
由于写操作不修改readerIndex指针，读操作不修改writeIndex指针，因此读写之间不再需要调整位置指针，这极大低简化了缓冲区的读写操作，避免了由于遗漏或者，不熟悉filp()操作导致的功能异常。
初始分配的ByteBuf如图4所示。