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Mina源码阅读笔记（二）- IoBuffer的封装

由 筅森魡賤 提交于 2020-01-08 13:27:06

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上一篇《整体解读》的延续。。

在阅读IoBuffer源码之前，我们先看Mina对IoBuffer的描述：A byte buffer used by MINA applications. This is a replacement for ByteBuffer. 这是一个对ByteBuffer的replacement，同样是用作缓冲区，做内容的切换和承载的容器，为什么要用重新封装ByteBuffer，MINA是这么给出解释的Two Reasons：

l  It doesn't provide useful getters and putters

l  It is difficult to write variable-length data due to its fixed capacity

用过ByteBuffer的人可能经常会遇到BufferOverflowException这样的异常，原因是buffer在初始化allocate之后就不能再自动的改变大小了，如果项目很规整，约定的很好，那可能不太会出意外，怕就怕项目一大，好多东西就乱套了。所以在阅读IoBuffer源码的时候，我们会着重看它和ByteBuffer之间的差异。另外一点，就是IoBuffer作为一个应用框架的工具，必然会提供比原生Buffer更便捷的方法，比如IoBuffer中可以直接put和get String，可以直接将内容转成十六进制等等。

用法很简单，我倒是想从如何将一个已有的类进行封装和扩展的角度来看IoBuffer的源码。在看MINA的源码之前，我们有必要稍稍回顾一下ByteBuffer的构成：

ByteBuffer继承了Buffer类，这个继承关系约定了Buffer系列中特定的操作形式（有点儿像指针），limit/position/mark/capacity，以及在遍历中使用的hasRemaining。然后通过两个静态方法来构建出ByteBuffer：

使用Heap空间，堆空间的构造采用申请byte数组： 

public static ByteBuffer allocate(int capacity) {
	if (capacity < 0)
	    throw new IllegalArgumentException();
	return new HeapByteBuffer(capacity, capacity);
    }

使用direct memory，这块内存的开辟就比较麻烦了，好多都是采用了Bit和native的方法： 

public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity) {
        return new DirectByteBuffer(capacity);
    }

除了构造之外，剩下的主要是对数据的操作方法，wrap、get和put，下面的图没有截全，还有好多方法：

IoBuffer及其相关的类均在org.apache.mina.core.buffer下，IoBuffer定义了buffer使用的规则，AbseractIoBuffer提供了具体的实现：

IoBuffer没有继承任何类，只是实现了comparable接口，我们注意到IoBuffer类修饰符用的是abstract，跟ByteBuffer也是用abstract修饰，至于为什么要用abstract，我觉得也容易理解，毕竟这是一个要对外直接使用的类，同时需要对实现进行规则和扩展： 

public abstract class IoBuffer implements Comparable<IoBuffer>

在IoBuffer的一系列代码阅读中，你可以看到抽象类之间的继承，内部类的使用情况等等，后面，我会通过一个删减版的例子来盘点这中间的关系，所以大片的源码就不贴了。

UML工具不会用，关键是怕用错了，还是用PPT画了。囧一个，大家有好那种可以一键生成的工具推荐一下，我之前用的是JUDE和Visio。上图画出了IoBuffer中几个重要类之间的关系，两个内部类均继承了AbstractIoBuffer，AbstractIoBuffer和IoBufferWrapper均实现了IoBuffer中的具体操作部分。IoBufferAllocator接口主要定义了为缓冲区开辟空间的方法，所以IoBuffer中需要引用来自IoBufferAllocator的对象。

在IoBuffer中，我们熟知的allocate和wrap方法被声明成了static，通过引用IoBufferAllocator接口中的对象来实现，而其他诸如get、put等操作的方法都定义为abstract了，让其子类得以实现。IoBuffer中我们还值得关注的主要见我之前写过的一篇文章《IoBuffer和ByteBuffer》。

下面是这些中产生buffer的接口IoBufferAllocator和其实现类：

接口很简单，就定义了几个在IoBuffer中已经被static修饰的方法。有两个类都实现了IoBufferAllocator，但是在IoBuffer中使用的是SimpleBufferAllocator： 

/** The allocator used to create new buffers */
    private static IoBufferAllocator allocator = new SimpleBufferAllocator();

    /** A flag indicating which type of buffer we are using : heap or direct */
    private static boolean useDirectBuffer = false;

所以我们主要关注SimpleBufferAllocator: 

public IoBuffer allocate(int capacity, boolean direct) {
        return wrap(allocateNioBuffer(capacity, direct));
    }

    public ByteBuffer allocateNioBuffer(int capacity, boolean direct) {
        ByteBuffer nioBuffer;
        if (direct) {
            nioBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(capacity);
        } else {
            nioBuffer = ByteBuffer.allocate(capacity);
        }
        return nioBuffer;
    }

    public IoBuffer wrap(ByteBuffer nioBuffer) {
        return new SimpleBuffer(nioBuffer);
    }

    public void dispose() {
        // Do nothing
    }

这是接口中定义的几个方法，这里调用内部类SimpleBuffer来生成相应的buffer，又由于SimpleBuffer继承了AbstractIoBuffer，所以真正实现的代码在AbstractIoBuffer中（这里有点儿绕，大家结合上面的图和源码一起读）。而且注意构造方法的protected关键字的使用： 

private ByteBuffer buf;

        protected SimpleBuffer(ByteBuffer buf) {
            super(SimpleBufferAllocator.this, buf.capacity());
            this.buf = buf;
            buf.order(ByteOrder.BIG_ENDIAN);
        }

        protected SimpleBuffer(SimpleBuffer parent, ByteBuffer buf) {
            super(parent);
            this.buf = buf;
        }

看到了吧，底层还是用的NIO中的ByteBuffer。至于怎么实现AutoExpand这样的方法，我觉得不是源码的重点，这些都是算法上的事情，如果你不关注算法，可以稍稍看看即可，而且好多都是native的实现，也看不到。而我这边主要关注的还是他们之间的结构。

上图左边的路走通了，我们来走右边的路，右边主要看AbstractIoBuffer，他是IoBuffer的具体实现，但是它也是一个抽象类，也要被其他类继承，用于扩展。AbstractIoBuffer中，大多类都是final的。而且这里面主要的实现都是在处理limit/position/mark/capacity这之间的关系。而CachedBufferAllocator主要用于实现IoBuffer中自动扩展AutoExpand和收缩: that caches the buffers which are likely to be reused during auto-expansion of the buffers.

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最后，我们将上面的叙述用一个删减版的代码来模拟一下，这样有助于理解代码的结构，以后遇到类似的情况就可以类似的处理，我更希望，能在分析完所有源码之后，就能呈现一个类似的框架出来，不过这个真的只是想想，毕竟没那么多时间，如果你有时间，可以试着去阉割一下mina。

首先是IoBuffer： 

package org.apache.mina.core.rewrite.buffer;

/**
 * IoBuffer
 * 
 * @author ChenHui
 * 
 */
public abstract class IoBuffer {

	private static IoBufferAllocator allocator=new SimpleBufferAllocator();
	private static boolean direct;
	
	protected IoBuffer() {
		// do nothing
	}

	public static IoBuffer allocate(int capacity) {
		return allocator.allocate(capacity, direct);
	}
	
	public static IoBuffer wrap(byte[] byteArray, int offset, int length){
		//TODO
		return null;
	}

	public abstract IoBuffer get();

	public abstract IoBuffer put(byte b);
	
	public abstract boolean other();
}
然后是他的继承： 
package org.apache.mina.core.rewrite.buffer;

import java.nio.ByteBuffer;

/**
 * 
 * @author ChenHui
 *
 */
public abstract class AbstractIoBuffer extends IoBuffer{

	protected AbstractIoBuffer(ByteBuffer buffer){
		//TODO
	}
	
	@Override
	public IoBuffer get() {
		// TODO Auto-generated method stub
		return null;
	}

	@Override
	public IoBuffer put(byte b) {
		// TODO Auto-generated method stub
		return null;
	}
	
	
}
allocator: 
package org.apache.mina.core.rewrite.buffer;

import java.nio.ByteBuffer;

/**
 * 
 * @author ChenHui
 * 
 */
public interface IoBufferAllocator {
	
	IoBuffer allocate(int capacity, boolean direct);

	IoBuffer wrap(ByteBuffer nioBuffer);
	
	ByteBuffer allocateNioBuffer(int capacity, boolean direct);

	void dispose();

}
allocator的实现： 
package org.apache.mina.core.rewrite.buffer;

import java.nio.ByteBuffer;
/**
 * 
 * @author ChenHui
 *
 */
public class SimpleBufferAllocator implements IoBufferAllocator{

	@Override
	public IoBuffer allocate(int capacity, boolean direct) {
		return wrap(allocateNioBuffer(capacity, direct));
	}

	@Override
	public IoBuffer wrap(ByteBuffer nioBuffer) {
		
		  return new SimpleBuffer(nioBuffer);
	}

	@Override
	public ByteBuffer allocateNioBuffer(int capacity, boolean direct) {
	       ByteBuffer nioBuffer;
	        if (direct) {
	            nioBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(capacity);
	        } else {
	            nioBuffer = ByteBuffer.allocate(capacity);
	        }
	        return nioBuffer;
	}
	
	@Override
	public void dispose() {
		// TODO Auto-generated method stub
		
	}
	
	private class SimpleBuffer extends AbstractIoBuffer{
		@SuppressWarnings("unused")
		ByteBuffer buffer;	
		protected SimpleBuffer(ByteBuffer buffer){
			super(buffer);
			this.buffer=buffer;
		}
		
		@Override
		public boolean other() {
			// TODO Auto-generated method stub
			return false;
		}

		/**这里重写是为了打印方便*/
		@Override
		public String toString() {
			System.out.println(buffer);
			return super.toString();
		}		
	}
}
最后是测试类和测试结果： 
package org.apache.mina.core.rewrite.buffer;

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		IoBuffer buffer=IoBuffer.allocate(1024);
		System.out.println(buffer);
	}
}
控制台输出： 
java.nio.HeapByteBuffer[pos=0 lim=1024 cap=1024]
org.apache.mina.core.rewrite.buffer.SimpleBufferAllocator$SimpleBuffer@1da12fc0
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后面一篇应该会将service，就是mina中实现连接的部分，后面的更新速度可能会慢点儿，到后面越来越复杂了，我得想想怎么写才能写的号。最近在弄kafka，其实我还想写点儿kafka的东西，可是真的没有时间，kafka部分等我把分布式的弄完了再发点儿心得上来。大家将就着看吧。谢谢。

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转个面试题,北京一家做视频公司的算法题:《一道面试题》, @ppdep 已经有答案了。这题的第二问还是很有挑战的，大家可以去看看。

标签
mina
源码解读
nio
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