[编织消息框架][netty源码分析]14 PoolChunk 的 PoolSubpage

final class PoolSubpage<T> implements PoolSubpageMetric {

    //该page分配的chunk
    final PoolChunk<T> chunk;
    //内存使用记录
    private final long[] bitmap;
    //该page是否已释放
    boolean doNotDestroy;
    
    //该page在chunk中的id，通过区段计算偏移
    private final int memoryMapIdx;
    //该page在chunk.memory的偏移量
    private final int runOffset;
    //page大小 
    private final int pageSize;
    //page切分后每一段的大小 最少等于16通过 PoolArena#normalizeCapacity方法计算
    int elemSize;
    //page包含的段数量
    private int maxNumElems;
    private int bitmapLength;
    //下一个可用的位置,用于优化findNextAvail计算
    private int nextAvail;
    //可用的段数量
    private int numAvail;
    
    //每个分页大小 pageSize = 8192(8k)
    //分页里每个单元大小 elemSize最少等于16 通过 PoolArena#normalizeCapacity方法计算
    void init(PoolSubpage<T> head, int elemSize) {
        doNotDestroy = true;
        this.elemSize = elemSize;
        if (elemSize != 0) {
            maxNumElems = numAvail = pageSize / elemSize;
            nextAvail = 0;
            
            //所有数据除以64分段 >>>6 等于 /(6*6)
            bitmapLength = maxNumElems >>> 6;
            //最后边界加1处理
            if ((maxNumElems & 63) != 0) {
                bitmapLength ++;
            }
            //初始化bitmap清零
            for (int i = 0; i < bitmapLength; i ++) {
                bitmap[i] = 0;
            }
        }
    }
    
    long allocate() {
        if (elemSize == 0) {
            return toHandle(0);
        }
        if (numAvail == 0 || !doNotDestroy) {
            return -1;
        }
        final int bitmapIdx = getNextAvail();
        //计算出在那一段
        int q = bitmapIdx >>> 6;
        
        //等于(运算值+1)的倍数，那么结果就为0。如bits & 63 当bits等于64的倍数时结果为0，否则取min(bits,64) 或 bits/64 余数
        //这里意思是取当前段的所有状态
        int r = bitmapIdx & 63;
        //设置相应位置状态
        bitmap[q] |= 1L << r;

        //没有可以执行回收
        if (-- numAvail == 0) {
            removeFromPool();
        }

        return toHandle(bitmapIdx);
    }
    
    //这里做了优化，当执行free时会重新计算nextAvail，这时可直接返回
    private int getNextAvail() {
        int nextAvail = this.nextAvail;
        if (nextAvail >= 0) {
            this.nextAvail = -1;
            return nextAvail;
        }
        return findNextAvail();
    }
    private int findNextAvail() {
        final long[] bitmap = this.bitmap;
        final int bitmapLength = this.bitmapLength;
        for (int i = 0; i < bitmapLength; i ++) {
            long bits = bitmap[i];
            //取反不等于0说明还有空位可以使用
            if (~bits != 0) {
                return findNextAvail0(i, bits);
            }
        }
        return -1;
    }

    private int findNextAvail0(int i, long bits) {
        final int maxNumElems = this.maxNumElems;
        //算出在那一段基础值
        final int baseVal = i << 6;
        //这里用到 >>> 即每位检查是否占用，如果没有占到计算实际id返回 val = baseVal | j
        for (int j = 0; j < 64; j ++) {
            // bits & 1 转换成 bits & b01 该第一位二进制没有状态说明该位置没使用
            if ((bits & 1) == 0) {
                //算出当前段第几位
                int val = baseVal | j;
                //少于maxNumElems直接返回，否则返回-1
                if (val < maxNumElems) {
                    return val;
                } else {
                    break;
                }
            }
            
            //>>>= 右移(向低位移动)，左边空出位(高位)以0填充
            //>>>1降低一位
            bits >>>= 1;
        }
        return -1;
    }
    
    private long toHandle(int bitmapIdx) {
        return 0x4000000000000000L | (long) bitmapIdx << 32 | memoryMapIdx;
    }
    
    //返回true已在使用，返回false已释放
    boolean free(PoolSubpage<T> head, int bitmapIdx) {
        if (elemSize == 0) {
            return true;
        }
        int q = bitmapIdx >>> 6;
        int r = bitmapIdx & 63;
        bitmap[q] ^= 1L << r;

        nextAvail = bitmapIdx;

        if (numAvail ++ == 0) {
            addToPool(head);
            return true;
        }

        if (numAvail != maxNumElems) {
            return true;
        } else {
            // Subpage not in use (numAvail == maxNumElems)
            if (prev == next) {
                // Do not remove if this subpage is the only one left in the pool.
                //subpage是pool唯一的，不能删除
                return true;
            }
            //设置删除记录
            doNotDestroy = false;
            removeFromPool();
            return false;
        }
    }
}

通过PoolSubpage构造时打断点追踪如何分配pageSize,elemSize

PoolArena normalizeCapacity方法分配 elemSize

static int normalizeCapacity(int reqCapacity) {
        // 大等于512时 双倍增加
        if ((reqCapacity & -512) != 0) {
            // 这里为什么不用 normalizedCapacity<<1 直接加倍，有可能normalizedCapacity刚好是512倍数

            int normalizedCapacity = reqCapacity;
            // 减一是避免双倍自增
            normalizedCapacity--;
            // 将低四位的二进制设置为1，一个int是32位
            // 注释掉代码是优化过的，逻辑用for简明示例
            // normalizedCapacity |= normalizedCapacity >>> 1;
            // normalizedCapacity |= normalizedCapacity >>> 2;
            // normalizedCapacity |= normalizedCapacity >>> 4;
            // normalizedCapacity |= normalizedCapacity >>> 8;
            // normalizedCapacity |= normalizedCapacity >>> 16;
            for (int i = 1; i <= 16; i*=2) {
            normalizedCapacity |= reqCapacity >>> i;
            }
            // 最后要加回1
            normalizedCapacity++;

            // 少于0去掉最高位1即可变正数
            if (normalizedCapacity < 0) {
            normalizedCapacity >>>= 1;
            }

            return normalizedCapacity;
        }
        // 少于512情况
        // 刚好16倍数直接返回
        if ((reqCapacity & 15) == 0) {
            return reqCapacity;
        }
        // &~15 相当于 &-16
        // 如果少于16结果为0，否则大于16取16的倍数
        return (reqCapacity & ~15) + 16;
    }

我们使用简化的方式来实现PoolSubpage bitmap处理逻辑，方便读者明白如何用long来做储存，应用大量的 & |  >>> 等运算

public class TestPoolSubpage {
    private static int pageSize = 1024*8;
    private static int maxNumElems = pageSize / 16;
    private static int bitmapLength = maxNumElems >> 6;
    static{
     if ((maxNumElems & 63) != 0) {
             bitmapLength ++;
         } 
    }
    private static List<Boolean>[] bitmap = new ArrayList[bitmapLength];

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < bitmapLength; i++) {
            bitmap[i] = new ArrayList<>(64);
        }
        for (int i = 0; i < 65; i++) {
            findNextAvail();
        }
    }

    private static void findNextAvail() {
        for (int i = 0; i < bitmapLength; i++) {
            if (bitmap[i].size() == 64) {
                continue;
            }
            for (int j = 0; i < 64; j++) {
            if (bitmap[i].size() <= j || !bitmap[i].get(j)) {
                if (bitmap[i].size() == j) {
                bitmap[i].add(true);
                } else {
                bitmap[i].set(i, true);
                }
                System.out.println("id :" + (i*64 + j) + " section :" + i);
                break;
            }
            }
            break;
        }
        System.out.println();
    }
}

未完侍。。。