Mina源码阅读笔记（二）- IoBuffer的封装

2022-12-24 08:23:57

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：

1 public static ByteBuffer
allocate(int capacity)
{
2     if (capacity
< 0)
3         throw new IllegalArgumentException();
4     return new HeapByteBuffer(capacity,
capacity);
5     }

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：

1 public static ByteBuffer
allocateDirect(int capacity)
{
2         return new DirectByteBuffer(capacity);
3     }

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：

Mina源码阅读笔记（二）- IoBuffer的封装

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：

Mina源码阅读笔记（二）- IoBuffer的封装

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：

1 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。

Mina源码阅读笔记（二）- IoBuffer的封装

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：

Mina源码阅读笔记（二）- IoBuffer的封装

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：

1 /**
The allocator used to create new buffers */
2     private static IoBufferAllocator
allocator = new SimpleBufferAllocator();
3  
4     /**
A flag indicating which type of buffer we are using : heap or direct */
5     private static boolean useDirectBuffer
= false;

所以我们主要关注SimpleBufferAllocator:

01 public IoBuffer
allocate(int capacity, boolean direct)
{
02         return wrap(allocateNioBuffer(capacity,
direct));
03     }
04  
05     public ByteBuffer
allocateNioBuffer(int capacity, boolean direct)
{
06         ByteBuffer
nioBuffer;
07         if (direct)
{
08             nioBuffer
= ByteBuffer.allocateDirect(capacity);
09         } else {
10             nioBuffer
= ByteBuffer.allocate(capacity);
11         }
12         return nioBuffer;
13     }
14  
15     public IoBuffer
wrap(ByteBuffer nioBuffer) {
16         return new SimpleBuffer(nioBuffer);
17     }
18  
19     public void dispose()
{
20         //
Do nothing
21     }

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：

01 private ByteBuffer
buf;
02  
03         protected SimpleBuffer(ByteBuffer
buf) {
04             super(SimpleBufferAllocator.this,
buf.capacity());
05             this.buf
= buf;
06             buf.order(ByteOrder.BIG_ENDIAN);
07         }
08  
09         protected SimpleBuffer(SimpleBuffer
parent, ByteBuffer buf) {
10             super(parent);
11             this.buf
= buf;
12         }

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：

01 package org.apache.mina.core.rewrite.buffer;
02  
03 /**
04  *
IoBuffer
05  *
06  *
@author ChenHui
07  *
08  */
09 public abstract class IoBuffer
{
10  
11     private static IoBufferAllocator
allocator=new SimpleBufferAllocator();
12     private static boolean direct;
13      
14     protected IoBuffer()
{
15         //
do nothing
16     }
17  
18     public static IoBuffer
allocate(int capacity)
{
19         return allocator.allocate(capacity,
direct);
20     }
21      
22     public static IoBuffer
wrap(byte[]
byteArray, int offset, int length){
23         //TODO
24         return null;
25     }
26  
27     public abstract IoBuffer
get();
28  
29     public abstract IoBuffer
put(byte b);
30      
31     public abstract boolean other();
32 }

然后是他的继承：

01 package org.apache.mina.core.rewrite.buffer;
02  
03 import java.nio.ByteBuffer;
04  
05 /**
06  *
07  *
@author ChenHui
08  *
09  */
10 public abstract class AbstractIoBuffer extends IoBuffer{
11  
12     protected AbstractIoBuffer(ByteBuffer
buffer){
13         //TODO
14     }
15      
16     @Override
17     public IoBuffer
get() {
18         //
TODO Auto-generated method stub
19         return null;
20     }
21  
22     @Override
23     public IoBuffer
put(byte b)
{
24         //
TODO Auto-generated method stub
25         return null;
26     }
27      
28      
29 }

allocator:

01 package org.apache.mina.core.rewrite.buffer;
02  
03 import java.nio.ByteBuffer;
04  
05 /**
06  *
07  *
@author ChenHui
08  *
09  */
10 public interface IoBufferAllocator
{
11      
12     IoBuffer
allocate(int capacity, boolean direct);
13  
14     IoBuffer
wrap(ByteBuffer nioBuffer);
15      
16     ByteBuffer
allocateNioBuffer(int capacity, boolean direct);
17  
18     void dispose();
19  
20 }

allocator的实现：

01 package org.apache.mina.core.rewrite.buffer;
02  
03 import java.nio.ByteBuffer;
04 /**
05  *
06  *
@author ChenHui
07  *
08  */
09 public class SimpleBufferAllocator implements IoBufferAllocator{
10  
11     @Override
12     public IoBuffer
allocate(int capacity, boolean direct)
{
13         return wrap(allocateNioBuffer(capacity,
direct));
14     }
15  
16     @Override
17     public IoBuffer
wrap(ByteBuffer nioBuffer) {
18          
19           return new SimpleBuffer(nioBuffer);
20     }
21  
22     @Override
23     public ByteBuffer
allocateNioBuffer(int capacity, boolean direct)
{
24            ByteBuffer
nioBuffer;
25             if (direct)
{
26                 nioBuffer
= ByteBuffer.allocateDirect(capacity);
27             } else {
28                 nioBuffer
= ByteBuffer.allocate(capacity);
29             }
30             return nioBuffer;
31     }
32      
33     @Override
34     public void dispose()
{
35         //
TODO Auto-generated method stub
36          
37     }
38      
39     private class SimpleBuffer extends AbstractIoBuffer{
40         @SuppressWarnings("unused")
41         ByteBuffer
buffer; 
42         protected SimpleBuffer(ByteBuffer
buffer){
43             super(buffer);
44             this.buffer=buffer;
45         }
46          
47         @Override
48         public boolean other()
{
49             //
TODO Auto-generated method stub
50             return false;
51         }
52  
53         /**这里重写是为了打印方便*/
54         @Override
55         public String
toString() {
56             System.out.println(buffer);
57             return super.toString();
58         }      
59     }
60 }

最后是测试类和测试结果：

1 package org.apache.mina.core.rewrite.buffer;
2  
3 public class Test
{
4     public static void main(String[]
args) {
5         IoBuffer
buffer=IoBuffer.allocate(1024);
6         System.out.println(buffer);
7     }
8 }

控制台输出：

1 java.nio.HeapByteBuffer[pos=0 lim=1024 cap=1024]
2 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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