Netty核心原理与基础实战（三）——详解Channel、Handler

1 Channel的主要成员和方法

        通道是Netty的核心概念之一，代表网路连接，有它负责同对端网络进行网络通信，既可以写入数据到对端，也可以从对端读取数据。

        Netty通道的抽象类AbstractChannel的构造函数如下：

protected AbstractChannel(Channel parent) {
        //父通道
        this.parent = parent;
        this.id = this.newId();
        //新建一个底层的NIO通道，完成实际的IO操作
        this.unsafe = this.newUnsafe();
        //新建一条通道流水线
        this.pipeline = this.newChannelPipeline();
    }

        AbstractChannel内部有一个pipeline属性，表示处理器的流水线。Netty在对通道进行初始化的时候，将pipiline属性初始化为DefaultChannelPipeline的实例。以上代码表明每个通道都拥有一条ChannelPipeline处理器流水线。

        AbstractChannel内部有一个parent父通道属性，保持通道的父通道。对于连接监听通道（如NioServerSocketChannel）来说，其parent属性的值为null；对于传输通道（如NioSocketChannel）来说，其parent属性的值为接收到该连接的监听通道。

        几乎所有的Netty通道实现类都继承了AbstractChannel抽象类，都拥有上面的parent和pipeline两个属性成员。

        下面介绍通道接口中所定义的几个重要方法。

        （1）

public ChannelFuture connect(SocketAddress remoteAddress) {
        return this.pipeline.connect(remoteAddress);
    }

        此方法的作用为连接远程服务器。方法的参数为远程服务器的地址，调用后会立即返回，其返回值为执行连接操作的异步任务ChannelFuture。此方法在客户端的传输通道使用。

        （2）

public ChannelFuture bind(SocketAddress localAddress) {
        return this.pipeline.bind(localAddress);
    }

        此方法的作用为绑定监听地址，开始监听新的客户端连接。此方法在服务器的新连接监听和接收通道时调用。

        （3）

public ChannelFuture close() {
        return this.pipeline.close();
    }

        此方法的作用为关闭通道连接，返回连接关闭的ChannelFuture异步任务。如果需要再连接正式关闭后执行其他操作，则需要为异步任务设置回调方法；或者调用ChannelFuture异步任务的sync()方法来阻塞当前线程，一直等到通道关闭的异步任务执行完毕。

        （4）

public Channel read() {
        this.pipeline.read();
        return this;
    }

        此方法的作用为读取通道数据，并且启动入站处理。具体来说，从内部的Java NIO Channel通道读取数据，然后启动内部的Pipeline流水线，开始数据读取的入站处理。此方法的返回通道自身用于链式调用。

        （5）

public ChannelFuture write(Object msg) {
        return this.pipeline.write(msg);
    }

        此方法的作用为启动出站流水处理，把处理后的最终数据写到底层通道（如Java NIO通道）。此方法的返回值为出站处理的异步处理任务。

        （6）

public Channel flush() {
        this.pipeline.flush();
        return this;
    }

        此方法的作用为将缓冲区中的数据立即写出到对端。调用前面的write()出站处理，并不能将数据直接写出到对端，write操作的作用在大部分情况下仅仅是写入操作系统的缓冲区，操作系统会根据缓冲区的情况决定什么时候把数据写到对端。执行flush()方法会立即将缓冲区的数据写到对端。

        上面的6种方法仅仅是比较常见的通道方法。在Channel接口中以及各种通道的实现类中还定义了大量的通道操作方法。在一般的日常开发中，如果需要用到，请直接查阅Netty API文档或者源码。

2 EmbeddedChannel

        在Netty的实际开发中，底层通信传输的基础工作Netty已经替大家完成。实际上，更多的工作是设计和开发ChannelHandler业务处理器。处理器开发完成后，需要投入单元测试。一般的单元测试流程是：

        1、将Handler业务处理器加入到通道的Pipeline流水线。

        2、先后启动Netty服务器、客户端程序，相互发送消息，测试业务处理器的效果。

        这些复杂的工序存在一个问题：如果每开发一个业务处理器都需要进行服务器和客户端的重复启动，那么整个的过程是非常繁琐和浪费时间。如果解决这个问题呢？Netty提供了一个专用通道，即EmbeddedChannel（嵌入式通道）。

        EmbeddedChannel仅仅是模拟入站和出站的操作，底层不进行实际传输，不需要启动Netty服务器和客户端。除了不进行传输之外，EmbeddedChannel的其他事件机制和处理流程和真正的传输通道是一模一样的。因此，使用EmbeddedChannel，开发人员可以在单元测试用例中方便、快速地进行ChannelHandler业务处理器的单元测试。

        为了模拟数据的发送和接收，EmbeddedChannel提供了一组专门的方法，如下图：