Netty的内存使用方法与原理——池化与堆外内存的开启与关闭

一、内存池的选择

1.Netty为什么要使用内存池？

• 创建对象开销大
• 对象高频率创建且可复用
• 支持并发又能保护系统
• 维护、共享有限的资源

2.内存池的开启与关闭

内存池是的默认配置在DefaultChannelConfig类中读取allocator成员变量属性的

DefaultChannelConfig类

继续深入，发现是ByteBufAllocator类中的DEFAULT成员变量。

ByteBufAllocator

继续往下，来自ByteBufUtil类的静态变量DEFAULT_ALLOCATOR，并且是在静态代码块中完成的初始化：

ByteBufUtil

可以看到默认是池化方式（安卓例外），还可以通过系统变量指定，当然也可以在代码中显式的指定池化类型。

• 方式1，在服务启动类中显示指定

//指定为池化Pool方式，默认也是这种方式
.childOption(ChannelOption.ALLOCATOR, PooledByteBufAllocator.DEFAULT)
//切换到unpooled的方式之一
childOption(ChannelOption.ALLOCATOR, UnpooledByteBufAllocator.DEFAULT)

• 方式2，系统变量中进行参数声明

io.netty.allocator.type=pooled
io.netty.allocator.type=unpooled

3.Netty的内存池工作原理

目前池化技术已有成熟的开源实现：Apache Commons Pool，但是Netty采用了更轻量级对象池实现io.netty.util.Recycler。核心是：通过get()方法取，并采用recycle()方法还，实现了有借有还。

对象池的使用，在PooledDirectByteBuf类中的newInstance()方法，它是从Recycler中直接取用。

PooledDirectByteBuf

打开Recycler中的get借用方法，如果maxCapacityPerThread为零，则没有开启池化，直接实例化一个

Recycler

PooledByteBuf中则实现了deallocate()归还对象到内存池中的方法。

PooledByteBuf

二、内存选择JVM堆外还是JVM堆内

1.使用堆外内存的利弊

Netty在内存空间的选择上有JVM堆外和JVM堆内存，默认是堆外内存。

• 优点：
  更广阔的“空间”，-> 破除堆空间限制，减轻GC 压力
  减少“冗余”细节-> 避免复制 - zero copy
• 缺点：
  创建速度稍慢
  堆外内存受操作系统管理

2.开启方式

如何从默认的堆外内存方式切换到堆内：

• 方法1：参数设置

io.netty.noPreferDirect = true;

• 方法2：传入构造参数false

ServerBootstrap serverBootStrap = new ServerBootstrap();
UnpooledByteBufAllocator unpooledByteBufAllocator = new UnpooledByteBufAllocator(false);
serverBootStrap.childOption(ChannelOption.ALLOCATOR, unpooledByteBufAllocator)

3、源码追踪

通过显式设定堆内存的方式，进入到UnpooledByteBufAllocator的构造方法中进行查看，可以方便的知道堆内存的初始化方式：

    //直接可以切换使用堆外还是堆内内存
    public UnpooledByteBufAllocator(boolean preferDirect) {
        this(preferDirect, false);
    }

所有的构造方法都往最里层进行追溯，最终都可以回溯到AbstractByteBufAllocator的构造方法，而其中有一个directByDefault成员变量属性决定了是走直接内存（堆外）还是堆（JVM）内存。

image.png

点击任意一个方法进去，都会回到这两个方法中：

初始化内存Buffer

这两个方法的实现都要么时Pool或者Unpool，选择任意一个先进去堆外内存方法，看看其如何实现，比如我们进入到Unpool方式下，

UnpooledDirectByteBuf

继续往allocateDirect()方法往下，此处调用JDK的allocateDirect来分配堆外内存。

image.png

这里是JDK NIO的DirectByteBuffer堆外内存实现方法。

如果我们选择了JVM堆内存，那么其实最终都会进入到一个初始化堆内存的方法中，比如以下是PooledHeapByteBuf的实现，其方法叫：newHeapBuffer

初始化堆内存

而如果是UnpooledDirectByteBuf类的初始化实现，则方法为：UnpooledHeapByteBuf，代码结构也是类似的，最终往下追溯allocateArray()方法，其最终调用就是一行普通的字节数据初始化，这个是交给JVM托管的对象了。

    protected byte[] allocateArray(int initialCapacity) {
        return new byte[initialCapacity];
    }