資料緩衝區和編解碼器

Java NIO 提供了 ByteBuffer，但許多庫在此之上構建了自己的位元組緩衝區 API，特別是對於網路操作，其中重用緩衝區和/或使用直接緩衝區有助於提高效能。例如，Netty 有 ByteBuf 層次結構，Jetty 使用帶有回撥函式的池化位元組緩衝區來釋放，等等。spring-core 模組提供了一組抽象來處理各種位元組緩衝區 API，如下所示：

DataBufferFactory 抽象了資料緩衝區的建立。
DataBuffer 表示一個位元組緩衝區，它可以是池化的。
DataBufferUtils 提供資料緩衝區的實用方法。
編解碼器 (Codecs) 將資料緩衝區流解碼或編碼為更高級別的物件。

`DataBufferFactory`

DataBufferFactory 用於以以下兩種方式之一建立資料緩衝區：

分配一個新的資料緩衝區，如果容量已知，可以選擇預先指定容量，這更高效，儘管 DataBuffer 的實現可以按需增長和縮小。
包裝一個現有的 byte[] 或 java.nio.ByteBuffer，它用 DataBuffer 實現裝飾給定的資料，並且不涉及分配。

請注意，WebFlux 應用程式不直接建立 DataBufferFactory，而是透過 ServerHttpResponse 或客戶端的 ClientHttpRequest 訪問它。工廠的型別取決於底層客戶端或伺服器，例如，Reactor Netty 的 NettyDataBufferFactory，其他情況的 DefaultDataBufferFactory。

`DataBuffer`

DataBuffer 介面提供與 java.nio.ByteBuffer 類似的操作，但也帶來了一些額外的優點，其中一些受到了 Netty ByteBuf 的啟發。以下是部分優點列表：

讀寫具有獨立的 position，即無需呼叫 flip() 來在讀寫之間切換。
容量按需擴充套件，如同 java.lang.StringBuilder。
透過 PooledDataBuffer 實現的池化緩衝區和引用計數。
將緩衝區視為 java.nio.ByteBuffer、InputStream 或 OutputStream。
確定給定位元組的索引或最後一個索引。

`PooledDataBuffer`

如 ByteBuffer 的 Javadoc 中所述，位元組緩衝區可以是直接的或非直接的。直接緩衝區可以駐留在 Java 堆之外，這消除了本地 I/O 操作的複製需求。這使得直接緩衝區對於透過套接字接收和傳送資料特別有用，但它們的建立和釋放成本也更高，這導致了池化緩衝區的想法。

PooledDataBuffer 是 DataBuffer 的一個擴充套件，有助於引用計數，這對於位元組緩衝區池化至關重要。它是如何工作的？當分配一個 PooledDataBuffer 時，引用計數為 1。呼叫 retain() 會增加計數，而呼叫 release() 會減少計數。只要計數大於 0，就保證緩衝區不會被釋放。當計數減少到 0 時，池化緩衝區可以被釋放，這實際上可能意味著為緩衝區保留的記憶體會返回到記憶體池。

請注意，在大多數情況下，最好使用 DataBufferUtils 中的便利方法，它們僅當 DataBuffer 是 PooledDataBuffer 的例項時才對其應用釋放或保留操作，而不是直接操作 PooledDataBuffer。

`DataBufferUtils`

DataBufferUtils 提供了許多實用方法來操作資料緩衝區：

將資料緩衝區流合併到單個緩衝區中，可能進行零複製，例如，如果底層位元組緩衝區 API 支援，則透過複合緩衝區實現。
將 InputStream 或 NIO Channel 轉換為 Flux<DataBuffer>，反之，將 Publisher<DataBuffer> 轉換為 OutputStream 或 NIO Channel。
如果緩衝區是 PooledDataBuffer 的例項，則提供釋放或保留 DataBuffer 的方法。
從位元組流中跳過或獲取直到達到特定位元組數。

編解碼器 (Codecs)

org.springframework.core.codec 包提供以下策略介面：

Encoder 用於將 Publisher<T> 編碼為資料緩衝區流。
Decoder 用於將 Publisher<DataBuffer> 解碼為更高級別的物件流。

spring-core 模組提供了 byte[]、ByteBuffer、DataBuffer、Resource 和 String 的編碼器和解碼器實現。spring-web 模組增加了 Jackson JSON、Jackson Smile、JAXB2、Protocol Buffers 和其他編碼器和解碼器。請參閱 WebFlux 部分的編解碼器。

使用 `DataBuffer`

處理資料緩衝區時，必須特別小心以確保緩衝區被釋放，因為它們可能是池化的。我們將使用編解碼器來說明其工作原理，但這些概念更普遍適用。讓我們看看編解碼器在內部必須如何管理資料緩衝區。

一個 Decoder 是在建立更高級別物件之前最後讀取輸入資料緩衝區的，因此它必須按如下方式釋放它們：

如果 Decoder 只是簡單地讀取每個輸入緩衝區並準備立即釋放它，它可以透過 DataBufferUtils.release(dataBuffer) 來完成。
如果 Decoder 使用 Flux 或 Mono 運算子，例如 flatMap、reduce 等在內部預取和快取資料項，或者使用 filter、skip 等運算子遺漏項，那麼必須將 doOnDiscard(DataBuffer.class, DataBufferUtils::release) 新增到組合鏈中，以確保此類緩衝區在被丟棄之前被釋放，這可能也是錯誤或取消訊號的結果。
如果 Decoder 以任何其他方式持有一個或多個數據緩衝區，它必須確保在完全讀取時，或在快取的資料緩衝區被讀取和釋放之前發生錯誤或取消訊號時，它們會被釋放。

請注意，DataBufferUtils#join 提供了一種安全高效的方法，可以將資料緩衝區流聚合到單個數據緩衝區中。同樣，skipUntilByteCount 和 takeUntilByteCount 是解碼器可以使用的其他安全方法。

一個 Encoder 分配資料緩衝區供其他元件讀取（並釋放）。因此 Encoder 沒有太多事情要做。然而，如果填充緩衝區資料時發生序列化錯誤，Encoder 必須注意釋放資料緩衝區。例如：

Java
Kotlin

DataBuffer buffer = factory.allocateBuffer();
boolean release = true;
try {
	// serialize and populate buffer..
	release = false;
}
finally {
	if (release) {
		DataBufferUtils.release(buffer);
	}
}
return buffer;

val buffer = factory.allocateBuffer()
var release = true
try {
	// serialize and populate buffer..
	release = false
} finally {
	if (release) {
		DataBufferUtils.release(buffer)
	}
}
return buffer

Encoder 的消費者負責釋放它接收到的資料緩衝區。在 WebFlux 應用程式中，Encoder 的輸出用於寫入 HTTP 伺服器響應或客戶端 HTTP 請求，在這種情況下，釋放資料緩衝區是寫入伺服器響應或客戶端請求的程式碼的責任。

請注意，在 Netty 上執行時，有針對緩衝區洩漏故障排除的除錯選項。

資料緩衝區和編解碼器

DataBufferFactory

DataBuffer

PooledDataBuffer

DataBufferUtils