Netty源码—5.Pipeline和Handler一

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发布时间：2023-02-15

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Netty Pipeline和Channel Handler深入解析

Netty作为一个高性能的网络框架，依赖于Channel Pipeline和Channel Handler的强大功能来处理复杂的网络通信逻辑。本文将从基础到高级深入探讨Netty的Channel Pipeline和Channel Handler，帮助开发者全面理解其工作原理和应用场景。

Pipeline和Handler的作用和构成

Pipeline和Handler的作用

在处理复杂的业务逻辑时，避免if else的泛滥，实现对业务逻辑的模块化处理。将不同的逻辑放置到单独的类中，串联起来形成完整的逻辑处理链。

Netty通过责任链模式组织代码逻辑，支持逻辑的动态添加和删除，方便各类协议的扩展。

Pipeline和Handler的构成

一个连接对应一个Channel，处理逻辑在Channel Pipeline中。Channel Pipeline是双向链表结构，与Channel一对一对应。每个结点是一个ChannelHandlerContext对象，包含逻辑处理器Channel Handler，处理独立的逻辑。

ChannelHandlerContext对象包含必要的上下文信息，与Channel Pipeline保持关联。

Channel Handler的分类

Channel Handler分为Inbound和Outbound两大子接口：

Inbound Channel Handler：处理读数据逻辑，主要方法为channelRead()。

Outbound Channel Handler：处理写数据逻辑，主要方法为write()。

默认实现类为ChannelInboundHandlerAdapter和ChannelOutboundHandlerAdapter，分别实现Inbound和Outbound事件的传播。

Inbound事件传播到下一个Inbound Handler，Outbound事件传播到下一个Outbound Handler。事件执行顺序与添加顺序一致，Inbound事件的执行顺序与Outbound事件相反。

Inbound事件通常由IO线程触发，包括注册、活跃、读取、完成、不活跃等事件。触发方法均带有fire字样，如fireChannelRegister()、fireChannelActive()等。

Outbound事件通常由用户主动触发，包括绑定、连接、断开、关闭、注册、读取等操作，触发方法如bind()、connect()、write()等。

特殊的Channel Handler

1. ChannelInboundHandlerAdapter

实现ChannelInboundHandler接口，避免直接实现ChannelHandler，减少代码冗余。

2. ChannelOutboundHandlerAdapter

实现ChannelOutboundHandler接口，同样减少代码冗余。

3. ByteToMessageDecoder

用于自定义解码，自动管理内存，避免手动处理ByteBuf。

4. SimpleChannelInboundHandler

用于处理指令处理，简化逻辑，避免冗长的if else判断。

5. MessageToByteEncoder

用于自定义编码，自动管理ByteBuf创建和返回。

Channel Handler的生命周期

1. 回调方法执行顺序

新建连接：handlerAdded() → channelRegistered() → channelActive() → channelRead() → channelReadComplete()。

关闭连接：channelInactive() → channelUnregistered() → handlerRemoved()。

2. 应用场景

handlerAdded()与handlerRemoved()用于资源管理。

channelActive()与channelInactive()用于TCP连接状态管理。

channelRead()用于数据处理和拆包。

channelReadComplete()用于批量刷新。

Channel Pipeline的事件处理

1. 消息读取和发送流程

Inbound事件：读取数据，依次经过各ChannelHandler处理。

Outbound事件：发送数据，从TailContext开始，依次处理。

2. Pipeline特征

动态添加删除Channel Handler。

线程安全，使用synchronized关键字。

Channel Pipeline问题整理

1. Netty如何判断Channel Handler类型

使用executionMask区分Inbound和Outbound事件类型。Inbound事件Mask范围为1-8，Outbound事件Mask范围为9-16。

2. 添加Channel Handler的顺序

Inbound事件传播顺序与添加顺序一致，Outbound事件传播顺序与添加顺序相反。

3. 手动触发事件传播方式区别

ctx.writeAndFlush()：触发Outbound事件，按顺序传播。

ctx.channel().writeAndFlush()：只触发当前结点的Outbound事件。

Channel Pipeline初始化

1. 初始化时机

服务端启动和客户端连接接入时，创建Channel Pipeline。

2. 初始化内容

Pipeline由Channel创建，包含HeadContext和TailContext。

每个结点保存ChannelHandlerContext，包含必要的上下文信息。

3. Pipeline说明

保存Channel引用，处理Inbound和Outbound事件，支持动态添加删除Channel Handler。

添加和删除Channel Handler

1. 客户端代码示例

bootstrap.childHandler(new ChannelInitializer
   
    () {    @Override    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {        ChannelPipeline p = ch.pipeline();        p.addLast(new Spliter());        p.addLast(new Decoder());        p.addLast(new BusinessHandler());        p.addLast(new Encoder());    }});