Netty源码—7.ByteBuf原理三-白红宇

Netty源码—7.ByteBuf原理三

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发布时间：2023-02-15

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Netty作为一个高性能的网络框架，其内存管理机制以高效的缓存和内存分配为核心。以下将从内存规格、缓存结构、分配流程以及相关概念入手，深入探讨Netty的内存管理体系。

Netty的内存规格主要包括以下几种类型：

tiny（0-512字节）：适用于需求较小的内存分配，如16B、32B、48B等。

small（512字节-8KB）：适用于中等规模的内存分配，如512B、1K、2K、4K等。

normal（8KB-16MB）：适用于较大规模的内存分配，如8K、16K、32K等。

huge（大于16MB）：不在缓存范围内，直接分配大块内存。

Netty的内存申请单位是Chunk，每个Chunk大小为16MB，用于向操作系统申请内存。Chunk可以划分为2048个Page（每个Page大小为8KB），进一步划分为多个SubPage（大小范围为0-8KB）。

Netty的缓存数据结构以MemoryRegionCache为核心，主要包括以下组成部分：

queue：用于存储和管理内存区域，通过队列来实现缓存的分配和回收。

sizeClass：定义内存规格，包括tiny、small、normal三种类型。

size：表示缓存区域的固定大小，同一MemoryRegionCache缓存的内存大小一致。

MemoryRegionCache的类型包括：

tinySubPageDirectCaches、smallSubPageDirectCaches、normalDirectCaches：用于直接分配内存的缓存。

内存分配的入口是PooledByteBufAllocator的newHeapBuffer()或newDirectBuffer()方法。具体流程如下：

分段规格化：通过normalizeCapacity()方法将需求内存大小转换为符合内存规格的大小。

缓存分配：

tiny缓存：调用cacheForTiny()找到对应的MemoryRegionCache，尝试从tinySubPageHeapCaches或tinySubPageDirectCaches中分配内存。

small缓存：调用cacheForSmall()找到对应的MemoryRegionCache，尝试从smallSubPageHeapCaches或smallSubPageDirectCaches中分配内存。

normal缓存：调用cacheForNormal()找到对应的MemoryRegionCache，尝试从normalHeapCaches或normalDirectCaches中分配内存。

内存初始化：分配成功后，通过initBuf()方法将内存初始化为PooledByteBuf对象。

对象池复用：将分配完成的内存放入对象池中，等待下次复用。

PoolArena：用于管理和分配内存的区域，包含多个PoolChunk。

PoolChunk：内存分配的基本单位，大小为16MB，包含多个Page。

Page与SubPage：Page为8KB，SubPage为0-8KB，用于细化内存分配，提高利用率。

MemoryRegionCache：缓存层，用于快速分配和释放内存，减少对操作系统的dependence。

Netty通过复杂的缓存和内存分配机制，实现了高效的内存管理。内存规格的划分、缓存结构的优化以及灵活的内存分配流程，使Netty在高并发场景下表现出色。

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