Java NIO 提供了 ByteBuffer 作为它的字节容器，但是这个类使用起来过于复杂，而且也有些繁琐。ByteBuf是对java ByteBuffer的封装。

两个索引

ByteBuf有两个重要的索引，readerIndex和writeIndex。一个用于读取一个用于写入。这两个值初始值都是0。readerIndex用来标识当前读取位置，当从 ByteBuf 读取时，它的 readerIndex 将会被递增已经被读取的字节数。同样地，当写入 ByteBuf 时，它的writerIndex 也会被递增。这两个索引将这弓buf分成三部分。

1、可丢弃部分（Discardable bytes）

0->readerIndex部分。这部分表示已经被读取过的数据，可以被丢弃。

可以通过discardReadBytes清理已读部分数据。

会丢弃0->readerIndex之间的数据。将readerIndex至writerIndex 之间可读部分数据平移至0位置开始。

2、可读部分（Readable bytes）

readerIndex ->writeIndex 之间的部分，也是实际内容区域。任何名称以read或skip开头的操作方法都将获取或跳过当前readerIndex处的数据，并将readerIndex增加之读字节数大小位置。如果没有足够的数据可读，则会抛出IndexOutOfBoundsException异常。可以用isReadable判断是否有可读数据

ByteBuf buffer = ...;while (buffer.isReadable()) {System.out.println(buffer.readByte());}

3、可写部分（Writable bytes）

writeIndex -> capacity 这部分是可以写入数据的部分。所有以write开头的方法都从writeIndex位置开始写入数据，writeIndex增加写入内容字节大小。如果写入数据超过剩余可写容量，则会抛出IndexOutOfBoundsException异常。可以通过maxWritableBytes方法获取剩余可写最大字节数

 ByteBuf buffer = ...;while (buffer.maxWritableBytes() >= 4) {buffer.writeInt(random.nextInt());}

顺序和随机访问索引

顺序访问不指定索引，buf.readByte(),读取后readIndex会递增。

随机访问buf.getByte(i)按索引位置读取数据，不会引起readIndex的变化。

操作示例

//使用Unpooled创建buf
ByteBuf buf = Unpooled.buffer(10);
System.out.println(buf);
for (int i = 0; i < 6; i++) {buf.writeByte(i);//写入数据，writeIndex递增
}
System.out.println(buf);
//随机访问不会改变ridx索引
for (int i = 0; i < 5; i++) {buf.getByte(i);
}
System.out.println(buf);
for (int i = 0; i < 5; i++) {buf.readByte();//顺序读取，readIndex递增
}
//当前最大可写字节大小
System.out.println(buf.maxWritableBytes());
System.out.println(buf);
buf.discardReadBytes();//丢弃已读取数据部分
System.out.println(buf);
/**
输出内容：
UnpooledByteBufAllocator$InstrumentedUnpooledUnsafeHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 0, cap: 10)
UnpooledByteBufAllocator$InstrumentedUnpooledUnsafeHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 6, cap: 10)
UnpooledByteBufAllocator$InstrumentedUnpooledUnsafeHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 6, cap: 10)
2147483641
UnpooledByteBufAllocator$InstrumentedUnpooledUnsafeHeapByteBuf(ridx: 5, widx: 6, cap: 10)
UnpooledByteBufAllocator$InstrumentedUnpooledUnsafeHeapByteBuf(ridx: 0, widx: 1, cap: 10)
**/

内存分配

ByteBuf创建内存区域可以是在JVM内，也可以是直接内存（堆外内存）。如果是堆内存，可以buf.array()获取数据数组，通过buf.hasArray()可以判断是否有数组，间接的可以通过该方法判断是堆内存还是堆外内存。

ByteBuf的分配通过ByteBufAllocator接口进行

ByteBufAllocator有两个常用的实现类PooledByteBufAllocator和UnpooledByteBufAllocator。一个是buf进行池化另一个非池化。默认情况下DefaultChannelConfig.allocator = ByteBufAllocator.DEFAULT = ByteBufUtil.DEFAULT_ALLOCATOR。

来看下ByteBufUtil.DEFAULT_ALLOCATOR的初始化。这一步在ByteBufUtil的静态块里

static {String allocType = SystemPropertyUtil.get("io.netty.allocator.type", PlatformDependent.isAndroid() ? "unpooled" : "pooled");allocType = allocType.toLowerCase(Locale.US).trim();ByteBufAllocator alloc;if ("unpooled".equals(allocType)) {alloc = UnpooledByteBufAllocator.DEFAULT;} else if ("pooled".equals(allocType)) {alloc = PooledByteBufAllocator.DEFAULT;} else {alloc = PooledByteBufAllocator.DEFAULT;}DEFAULT_ALLOCATOR = alloc;//...
}

这里看到默认会读取io.netty.allocator.type配置，如果未设置，判断系统是否是Android，是的化unpooled非池化，否则pooled池化。无论是池化还是非池化创建出来的ByteBuf使用起来都是一样的。

allocator的指定

除了通过配置“io.netty.allocator.type”来指定是allcator。还可以启动时通过配置ChannelOption.ALLOCATOR来指定allcator。

池化意思就像我们的线程池、数据库连接池一样。buf使用完后进行清理，然后放到对象池中可以重复使用。因为buf的创建特别是堆外内存的创建还是相对来说耗时一些。

是否使用堆外内存(dirrect buff)

UnpooledByteBufAllocator.DEFAULT和PooledByteBufAllocator.DEFAULT的创建都会读取PlatformDependent.directBufferPreferred()值用来判断是否使用堆外内存也就是直接内存。

directBufferPreferred的源码：

DIRECT_BUFFER_PREFERRED = CLEANER != NOOP&& !SystemPropertyUtil.getBoolean("io.netty.noPreferDirect", false);
public static boolean directBufferPreferred() {return DIRECT_BUFFER_PREFERRED;
}

CLEANER变量赋值逻辑：

if (!isAndroid()) {// only direct to method if we are not running on android.// See https://github.com/netty/netty/issues/2604if (javaVersion() >= 9) {CLEANER = CleanerJava9.isSupported() ? new CleanerJava9() : NOOP;} else {CLEANER = CleanerJava6.isSupported() ? new CleanerJava6() : NOOP;}
} else {CLEANER = NOOP;
}

从上面的逻辑可以看出。要开启堆外内存，首先"io.netty.noPreferDirect"要配置成false，默认就是false。然后jdk支持direct buffer释放的Cleaner。

另外还可以通过Unpooled工具类创建buf。从其名字就可得知创建的非池化buf。

参考：
https://netty.io/4.1/api/io/netty/buffer/ByteBuf.html