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多年之前，從C記憶體的手動管理上升到java的自動GC，是曆史的巨大進步。然而多年之後，netty的記憶體實作又曲線的回到了手動管理模式，正印證了馬克思哲學觀：社會總是在螺旋式前進的，沒有永遠的最好。的确，就記憶體管理而言，GC給程式員帶來的價值是不言而喻的，不僅大大的降低了程式員的負擔，而且也極大的減少了記憶體管理帶來的Crash困擾，不過也有很多情況，可能手動的記憶體管理更為合适。
接下去準備幾個篇幅對Netty的記憶體管理進行深入分析。
PoolChunk
為了能夠簡單的操作記憶體，必須保證每次配置設定到的記憶體時連續的。Netty中底層的記憶體配置設定和回收管理主要由PoolChunk實作，其内部維護一棵平衡二叉樹memoryMap，所有子節點管理的記憶體也屬于其父節點。
img
memoryMap
poolChunk預設由2048個page組成，一個page預設大小為8k，圖中節點的值為在數組memoryMap的下标。
1、如果需要配置設定大小8k的記憶體，則隻需要在第11層，找到第一個可用節點即可。
2、如果需要配置設定大小16k的記憶體，則隻需要在第10層，找到第一個可用節點即可。
3、如果節點1024存在一個已經被配置設定的子節點2048，則該節點不能被配置設定，如需要配置設定大小16k的記憶體，這個時候節點2048已被配置設定，節點2049未被配置設定，就不能直接配置設定節點1024，因為該節點目前隻剩下8k記憶體。
poolChunk内部會保證每次配置設定記憶體大小為8K*(2n)，為了配置設定一個大小為chunkSize/(2k)的節點，需要在深度為k的層從左開始比對節點，那麼如何快速的配置設定到指定記憶體？
memoryMap初始化：
memoryMap = new byte[maxSubpageAllocs << 1];
depthMap = new byte[memoryMap.length];
int memoryMapIndex = 1;
for (int d = 0; d <= maxOrder; ++ d) { // move down the tree one level at a time
int depth = 1 << d;
for (int p = 0; p < depth; ++ p) {
// in each level traverse left to right and set value to the depth of subtree
memoryMap[memoryMapIndex] = (byte) d;
depthMap[memoryMapIndex] = (byte) d;
memoryMapIndex ++;
}
}
memoryMap數組中每個位置儲存的是該節點所在的層數，有什麼作用？對于節點512，其層數是9，則：
1、如果memoryMap[512] = 9，則表示其本身到下面所有的子節點都可以被配置設定；
2、如果memoryMap[512] = 10， 則表示節點512下有子節點已經配置設定過，則該節點不能直接被配置設定，而其子節點中的第10層還存在未配置設定的節點;
3、如果memoryMap[512] = 12 (即總層數 + 1）, 可配置設定的深度已經大于總層數, 則表示該節點下的所有子節點都已經被配置設定。
下面看看如何向PoolChunk申請一段記憶體：
long allocate(int normCapacity) {
if ((normCapacity & subpageOverflowMask) != 0) { // >= pageSize
return allocateRun(normCapacity);
} else {
return allocateSubpage(normCapacity);
}
}
1、當需要配置設定的記憶體大于pageSize時，使用allocateRun實作記憶體配置設定。
2、否則使用方法allocateSubpage配置設定記憶體，在allocateSubpage實作中，會把一個page分割成多段，進行記憶體配置設定。
這裡先看看allocateRun是如何實作的：
private long allocateRun(int normCapacity) {
int d = maxOrder - (log2(normCapacity) - pageShifts);
int id = allocateNode(d);
if (id < 0) {
return id;
}
freeBytes -= runLength(id);
return id;
}
1、normCapacity是處理過的值，如申請大小為1000的記憶體，實際申請的記憶體大小為1024。
2、d = maxOrder - (log2(normCapacity) - pageShifts) 可以确定需要在二叉樹的d層開始節點比對。
其中pageShifts預設值為13，為何是13？因為隻有當申請記憶體大小大于2^13（8192）時才會使用方法allocateRun配置設定記憶體。
3、方法allocateNode實作在二叉樹中進行節點比對，具體實作如下：
private int allocateNode(int d) {
int id = 1;
int initial = - (1 << d);
//value(id)=memoryMap[id]
byte val = value(id);
if (val > d) { // unusable
return -1;
}
while (val < d || (id & initial) == 0) { // id & initial == 1 << d for all ids at depth d, for < d it is 0
id <<= 1;
val = value(id);
if (val > d) {
id ^= 1;
val = value(id);
}
}
byte value = value(id);
assert value == d && (id & initial) == 1 << d : String.format("val = %d, id & initial = %d, d = %d",
value, id & initial, d);
setValue(id, unusable); // mark as unusable
updateParentsAlloc(id);
return id;
}
1、從根節點開始周遊，如果目前節點的
val<d
，則通過
id <<=1
比對下一層；
2、如果val > d，則表示存在子節點被配置設定的情況，而且剩餘節點的記憶體大小不夠，此時需要在兄弟節點上繼續查找；
3、配置設定成功的節點需要标記為不可用，防止被再次配置設定，在memoryMap對應位置更新為12；
4、配置設定節點完成後，其父節點的狀态也需要更新，并可能引起更上一層父節點的更新，實作如下：
private void updateParentsAlloc(int id) {
while (id > 1) {
int parentId = id >>> 1;
byte val1 = value(id);
byte val2 = value(id ^ 1);
byte val = val1 < val2 ? val1 : val2;
setValue(parentId, val);
id = parentId;
}
}
比如節點2048被配置設定出去，更新過程如下：
