精進(jìn)篇：netty源碼死磕5? - 揭開(kāi) ChannelHandler 的神秘面紗

目錄

1. 前言
2. Handler在經(jīng)典Reactor中的角色
3. Handler在Netty中的坐標(biāo)位置
4. Netty中Handler的類(lèi)型
1.1. ChannelInboundHandler入站處理器
1.2. ChannelOutboundHandler出站處理器
5. 揭開(kāi)Pipeline的神秘面紗
6. Handler的上下文環(huán)境
7. Handler的注冊(cè)
7.1. 第一步：包裹
7.2. 加入鏈表并注冊(cè)完成回調(diào)事件
7.3. 回調(diào)添加完成事件
8. 小結(jié)

1. 前言

Reactor模式是Netty的基礎(chǔ)和靈魂，掌握了經(jīng)典的Reactor模式實(shí)現(xiàn)，徹底掌握Netty就事半功倍了?！?/font>Reactor模式（netty源碼死磕3）》對(duì)Reactor模式的經(jīng)典實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行了詳細(xì)介紹。作為本文的閱讀準(zhǔn)備，可以去溫習(xí)一下。

Reactor模式的兩個(gè)重要的組件，一個(gè)是Reactor反應(yīng)器，在Netty中的對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)是EventLoop，在文章《EventLoop（netty源碼死磕4）》中，已經(jīng)有了非常詳細(xì)的介紹。

此文聚焦于Reactor模式的另一個(gè)重要的組成部分Handler。

2. Handler在經(jīng)典Reactor中的角色

在Reactor經(jīng)典模型中，Reactor查詢到NIO就緒的事件后，分發(fā)到Handler，由Handler完成NIO操作和計(jì)算的操作。

Handler主要的操作為Channel緩存讀、數(shù)據(jù)解碼、業(yè)務(wù)處理、寫(xiě)Channel緩存，然后由Channel（代表client）發(fā)送到最終的連接終端。

3. Handler在Netty中的坐標(biāo)

經(jīng)典的Reactor模式，更多在于演示和說(shuō)明，僅僅是有一種濃縮和抽象。

由于Netty更多用于生產(chǎn)，在實(shí)際開(kāi)發(fā)中的業(yè)務(wù)處理這塊，主要通過(guò)Handler來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以Netty中在Handler的組織設(shè)計(jì)這塊，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比經(jīng)典的Reactor模式實(shí)現(xiàn)，要紛繁復(fù)雜得多。

在分析Handler之前，首先回顧一下Netty中的Channel。在《EventLoop（netty源碼死磕4）》中，已經(jīng)有詳細(xì)的說(shuō)明。一個(gè)Netty Channel對(duì)應(yīng)于一個(gè)Client連接，內(nèi)部封裝了一個(gè)Java NIO SelectableChannel 可查詢通道。

再回到Handler。

Hander的根本使命，就是處理Channel的就緒事件，根據(jù)就緒事件，完成NIO處理和業(yè)務(wù)操作。比方Channel讀就緒時(shí)，Hander就開(kāi)始讀；Channel寫(xiě)就緒時(shí)，Hander就開(kāi)始寫(xiě)。

4. Netty中Handler的類(lèi)型

從應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員的角度來(lái)看，Netty的主要組件是ChannelHandler，所以，對(duì)ChannelHandler的分類(lèi)，也是從應(yīng)用開(kāi)發(fā)的角度來(lái)的。

從應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員的角度來(lái)看，數(shù)據(jù)有入站和出站兩種類(lèi)型。

這里的出站和入站，不是網(wǎng)絡(luò)通信方面的入站和出站。而是相對(duì)于Netty Channel與Java NIO Channel而言的。

數(shù)據(jù)入站，指的是數(shù)據(jù)從底層的Java NIO channel到Netty的Channel。數(shù)據(jù)出站，指的是通過(guò)Netty的Channel來(lái)操作底層的 Java NIO chanel。

從入站和出戰(zhàn)的角度出發(fā)，Netty中的ChannelHandler主要由兩種類(lèi)型，ChannelInboundHandler和ChannelOutboundHandler。

1.1. ChannelInboundHandler入站處理器

當(dāng)Java NIO事件進(jìn)站到Channel時(shí)，產(chǎn)生一的一系列事件將由ChannelHandler所對(duì)應(yīng)的API處理。

當(dāng)查詢到Java NIO底層Channel的就緒事件時(shí)，通過(guò)一系列的ChannelInboundHandler處理器，完成底層就緒事件的處理。比方說(shuō)底層連接建立事件、底層連接斷開(kāi)事件、從底層讀寫(xiě)就緒事件等等。

啰嗦一下，入站（inbound）處理通常由底層Java NIO channel觸發(fā)，主要事件如下：

1. 注冊(cè)事件 fireChannelRegistered。

2. 連接建立事件 fireChannelActive。

3. 讀事件和讀完成事件 fireChannelRead、fireChannelReadComplete。

4. 異常通知事件 fireExceptionCaught。

5. 用戶自定義事件 fireUserEventTriggered。

6. Channel 可寫(xiě)狀態(tài)變化事件 fireChannelWritabilityChanged。

7. 連接關(guān)閉事件 fireChannelInactive。

1.2. ChannelOutboundHandler出站處理器

當(dāng)需要Netty Channel需要操作Java NIO底層Channel時(shí)，通過(guò)一系列的ChannelOutboundHandler處理器，完成底層操作。比方說(shuō)建立底層連接、斷開(kāi)底層連接、從底層Java NIO通道讀入、寫(xiě)入底層Java NIO通道等。ChannelOutboundHandler是一個(gè)接口，主要操作如下圖所示：

啰嗦一下，出站（inbound） Handler通常是Netty channel操作底層Java NIO channel，主要操作如下：

1. 端口綁定 bind。

2. 連接服務(wù)端 connect。

3. 寫(xiě)事件 write。

4. 刷新時(shí)間 flush。

5. 讀事件 read。

6. 主動(dòng)斷開(kāi)連接 disconnect。

7. 關(guān)閉 channel 事件 close。

至此，Netty中的兩大處理器的類(lèi)型，就已經(jīng)說(shuō)得很清楚了。

再說(shuō)說(shuō)Handler和Channel的關(guān)系。

打個(gè)比方，如果Hander是太陽(yáng)系的行星，那么Channel就是太陽(yáng)系的恒星。Hander的服務(wù)對(duì)象和公轉(zhuǎn)的軸心，就是Channel。

這可能是最為不恰當(dāng)?shù)囊粋€(gè)比方，但是說(shuō)的是事實(shí)。

5. 揭開(kāi)Pipeline的神秘面紗

一個(gè)Channel在數(shù)量上，肯定不止擁有一個(gè)Handler。 如何將雜亂無(wú)章的Handler，有序的組織起來(lái)呢？

來(lái)了一個(gè)Handler的裝配器——Pipeline。

Pipeline是何方神圣呢？

先揭一下神秘面紗：

Netty中， 使用一個(gè)雙向鏈表，將屬于一個(gè)Channel的所有Handler組織起來(lái)，并且給這個(gè)雙向鏈表封裝在一個(gè)類(lèi)中，再給這個(gè)類(lèi)取了一個(gè)非常牛逼的名字，叫做ChannelPipeline。

為什么這個(gè)名字很牛逼呢？

實(shí)際上這里用了Java中一種非常重要的設(shè)計(jì)模式，Pipeline設(shè)計(jì)模式。后面將用專(zhuān)門(mén)的文章，來(lái)介紹這種牛逼模式。

回到主題：

一個(gè)Channel，僅僅一個(gè)ChannelPipeline。該pipeline在Channel被創(chuàng)建的時(shí)候創(chuàng)建。ChannelPipeline相當(dāng)于是ChannelHandler的容器，它包含了一個(gè)ChannelHander形成的列表，且所有ChannelHandler都會(huì)注冊(cè)到ChannelPipeline中。

6. Handler的上下文環(huán)境

在Netty的設(shè)計(jì)中，Handler是無(wú)狀態(tài)的，不保存和Channel有關(guān)的信息。打個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋确?#xff0c;Handler就像國(guó)際雇傭軍一樣，誰(shuí)給錢(qián)，給誰(shuí)打仗。Handler的目標(biāo)，是將自己的處理邏輯做得很完成，可以給不同的Channel使用。

與之不同的是，Pipeline是有狀態(tài)的，保存了Channel的關(guān)系。

于是乎，Handler和Pipeline之間，需要一個(gè)中間角色，把他們聯(lián)系起來(lái)。這個(gè)中間角色是誰(shuí)呢？

它就是——ChannelHandlerContext 。

所以，ChannelPipeline 中維護(hù)的，是一個(gè)由 ChannelHandlerContext 組成的雙向鏈表。這個(gè)鏈表的頭是 HeadContext, 鏈表的尾是 TailContext。而無(wú)狀態(tài)的Handler，作為Context的成員，關(guān)聯(lián)在ChannelHandlerContext 中。在對(duì)應(yīng)關(guān)系上，每個(gè) ChannelHandlerContext 中僅僅關(guān)聯(lián)著一個(gè) ChannelHandler。

我們繼續(xù)用源碼說(shuō)話。

Context的雙向鏈表的主要代碼，在 AbstractChannelHandlerContext類(lèi)中。該類(lèi)主要包含一個(gè)雙向鏈表節(jié)點(diǎn)的前置和后置節(jié)點(diǎn)引用 prev、next，以及數(shù)據(jù)引用 handler，相當(dāng)于鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的 Node 節(jié)點(diǎn)。

部分關(guān)鍵源碼節(jié)選如下：

7. Handler的注冊(cè)

Handler是如何注冊(cè)到Pipeline中的呢？

1.3. 第一步：包裹

加入到Pipeline之前，在Pipeline的基類(lèi)DefaultChannelPipeline中，首先對(duì)Handler進(jìn)行包裹。

代碼如下：

1.4. 加入鏈表并注冊(cè)完成回調(diào)事件

1. 構(gòu)建了 AbstractChannelHandlerContext 節(jié)點(diǎn)，并加入到了鏈表尾部。

2. 如果 channel 尚未注冊(cè)到 EventLoop，就添加一個(gè)任務(wù)到 PendingHandlerCallback 上，后續(xù)channel 注冊(cè)完畢，再調(diào)用 ChannelHandler.handlerAdded。

3. 如果已經(jīng)注冊(cè)，馬上調(diào)用 callHandlerAdded0 方法來(lái)執(zhí)行 ChannelHandler.handlerAdded 注冊(cè)完成的回調(diào)函數(shù)。

代碼如下：

1.5. 回調(diào)添加完成事件

添加完成后，執(zhí)行回調(diào)方法如下：

會(huì)執(zhí)行handler的handlerAdded 方法，這是一個(gè)回調(diào)方法。添加完成后的回調(diào)代碼，基本上寫(xiě)在這里。

8. 小結(jié)

至此，牛逼的Netty Handler和Netty Reactor 介紹完了。

對(duì)于Pipeline模式和基于Pipeline的Netty 入站和出站的事件傳輸機(jī)制，【瘋狂創(chuàng)客圈】在后面的系列死磕文章，會(huì)做一個(gè)非常精彩的介紹。