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Netty的内存使用方法与原理——池化与堆外内存的开启与关闭

Netty的内存使用方法与原理——池化与堆外内存的开启与关闭

作者: 千淘萬漉 | 来源:发表于2019-12-14 13:49 被阅读0次

    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];
        }
    

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