Netty框架中的ByteBuf对java.nio.ByteBuffer的微创新（1）

这几天在研究netty框架，其中的ByteBuf对java.nio.ByteBuffer的微创新令人感受颇深。java.nio.ByteBuffer的引入对套接字编程提供了极大的方便性。在此之前，如果要从Socket中读取一个4字节整数，假如采用Big-Endian编码，其过程通常如下：

/**
 * 使用Socket.getInputStream从套接字中读取一个4字节整数，表示PDU的长度.
 * @param s 套接字
 * @return PDU的长度
 * @throws IOException 如果在访问套接字时出现错误
 */
publiclong getPduLength(Socket s) throws IOException {
long pduLength;
byte[] buf = newbyte[4];
int cnt = 0;
while (cnt < buf.length) {
cnt += s.getInputStream().read(buf, cnt, buf.length - cnt);
}
pduLength = buf[0];
pduLength &= buf[1] << 8;
pduLength &= buf[2] << 16;
pduLength &= buf[3] << 24;
return pduLength;
}

分析：由于java的安全性限制不能直接访问内存，所以在读取到足够的字节之后，需要通过位运算来得到一个4字节整数。而且每次读取字节时都要进行边界检查，对于高性能的网络通信要求来说，不是很理想。

在java引入nio包的ByteBuffer之后，这种情况得到了明显改善。ByteBuffer用native方法实现了对内存的直接访问，避免了位操作及反复的边界检查，性能得到改善。代码也很简洁：

/**
 * 使用java.nio.SocketChannel从套接字中读取一个4字节整数，表示PDU的长度.
 * @param s 套接字
 * @return PDU的长度
 * @throws IOException 如果在访问套接字时出现错误
 */
publiclong getPduLength(SocketChannel s) throws IOException {
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(4);
int cnt = 0;
while (cnt < 4) {
cnt += s.read(buf);
}
buf.flip();
return buf.getLong();
}

但在实际编程上，由于nio包只是提供了一个基本的通信接口，工程师仍然需要大量的多线程、异步操作、共享访问等工作，这些工作对很多程序员来说不啻于一场梦魇。java是一个开放的语言，大量框架应运而生，这些框架的目标是希望解放程序员的精力，让程序员关注于Business Rules，而不是编程本身。Netty就是其中一个优秀的框架。以其中的ByteBuf重写上述例程：

/**
 * 使用Netty框架的ByteBuf从套接字中读取一个4字节整数，表示PDU的长度.
 * @param s 套接字
 * @return PDU的长度
 * @throws IOException 如果在访问套接字时出现错误
 */
publiclong getPduLengthNetty(SocketChannel s) throws IOException {
ByteBuf buf = PooledByteBufAllocator.DEFAULT.buffer(4);
int cnt = 0;
ByteBuffer tmp = ByteBuffer.allocate(4);
while (cnt < 4) {
cnt += s.read(tmp);
}
tmp.flip();
buf.writeBytes(tmp);
return buf.readLong();
}

从上述代码看，ByteBuf的使用和ByteBuffer基本类似，而且由于Netty是采用Pure-java编写的，所以仍然需要依赖nio提供的接口，读取一个4字节整数的代码量并没有减少，而且还有所增加，逻辑更多了一层，这显然没有达到Netty的初衷。

请关注：Netty框架中的ByteBuf对java.nio.ByteBuffer的微创新（2）