Netty中的Channel、ChannelHandler、ChannelHandlerContext以及ChannelPipeline（常见的调用顺序，消息的传递）

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原文链接：https://fangjian0423.github.io/2016/08/29/netty-in-action-note2/

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本文深入解析Netty中的消息传递流程，包括Channel的生命周期、ChannelHandler的分类与使用，以及ChannelInboundHandler和ChannelOutboundHandler的区别。通过实例展示了如何在不同的Handler中处理入站和出站事件，强调了资源释放的重要性。同时介绍了ChannelHandlerContext和ChannelPipeline的作用，阐述了它们在事件传播和处理器链中的角色。

文章目录

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调用顺序

代码：NettyPro中protocoltcp模块：Git HUb地址，点击这里
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
这里的L:表示Local
R：表示为Remote

消息的传递

编解码

对于编解码器使用的是out，进行消息的传递

Handler

对于Handler使用的是：
1.ChannelHandlerContext#fireChannelActive()传递到下一个处理器
2.ctx.writeAndFlush与ctx.channel().writeAndFlush传递到出站处理器。

1.Channel

定义：一个Channel表示一个通道，跟io中的stream的角色一样，但是有几点不同。 1. stream是单向的，只支持读或者写，channel是双向的，既支持读也支持写。2. stream是阻塞的，channel是并行的。

其中Channel的生命周期状态如下：

状态说明	说明
channelUnregistered	channel创建之后，还未注册到EventLoop
channelRegistered	channel注册到了对应的EventLoop
channelActive	channel处于活跃状态，活跃状态表示已经连接到了远程服务器，现在可以接收和发送数据
channelInactive	channel未连接到远程服务器

一个Channel正常的生命周期如下：

channelRegistered -> channelActice -> channelInactive -> channelUnregistered

在另外一种特殊情况下，会发生多次channelRegistered和channelUnregistered，这是因为用户可以从EventLoop上取消注册Channel来阻止事件的执行并在之后重新注册。状态变化如下：

2.ChannelHandler

ChannelHandler有2种类型：

1.Inbound Handler: 处理inbound数据(接收到的数据)以及所有类型的channel状态修改事件
2.Outbound Handler: 处理outbound数据(发送出去的数据)并且可以拦截各种操作，比如bind、connect、disconnect、close、write等操作
Inbound和Outbound Handler都属于ChannelHandler，它们都可以被添加到ChannelPipeline中，它们内部也提供了handlerAdded、handlerRemoved这两种方法分别在ChannelHandler添加到ChannelPipeline和ChannelHandler从ChannelPipeline中被删除的时候触发。

2.1ChannelInboundHandler

ChannelInboundHandler方法在两种情况下触发：channel状态的改变和channel接收到数据。

一些方法说明：

方法名	描述
channelRegistered(…)	Channel注册到EventLoop，并且可以处理IO请求
channelUnregistered(…)	Channel从EventLoop中被取消注册，并且不能处理任何IO请求
channelActive(…)	Channel已经连接到远程服务器，并准备好了接收数据
channelInactive(…)	Channel还没有连接到远程服务器
channelReadComplete(…)	Channel的读取操作已经完成
channelRead(…)	有数据可以读取的时候触发
userEventTriggered(…)	当用户调用Channel.fireUserEventTriggered方法的时候触发，用户可以传递一个自定义的对象当这个方法里

ChannelInboundHandler有一个实现ChannelInboundHandlerAdapter，它实现了所有的方法，我们只需要继承这个类然后复写需要的方法即可。

ChannelInboundHandler中的channelRead方法中有读取的ByteBuf。由于Netty在ByteBuf的使用上使用了池的概念，当不需要这个ByteBuf的时候需要进行资源的释放以减少内存的消耗。

@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
      // do something
      ReferenceCountUtil.release(msg);
}

Netty内部提供了一个SimpleChannelInboundHandler类，这个类读取数据会自动释放资源。它继承ChannelInboundHandlerAdapter并复写了channelRead方法，在channelRead方法里面finally代码里会自动release资源，并提供了channelRead0方法：

@Override
public void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
      // do something, do not need release
}

2.2选择和使用

所以一般使用ChannelInboundHandler的话，有3种方法。

直接实现ChannelInBoundHandler接口
继承ChannelInboundHandlerAdapter
继承SimpleChannelInboundHandler
第1种基本不用，第3种用来处理接收消息，第2种用来处理事件状态的改变

3.ChannelOutboundHandler

ChannelOutboundHandler方法在两种情况下触发：发送数据和拦截操作。

ChannelOutboundHandler有一个强大的功能，可以按需推迟一个操作，这使得处理请求可以用到更为复杂的策略。比如，如果写数据到远端被暂停，你可以推迟flush操作，稍后再试。

一些方法说明：

方法名	描述
bind(…)	请求绑定channel到本地地址
connect(…)	channel连接到远程地址
disconnect(…)	channel从远程服务器上断开
close(…)	关闭channel
deregister(…)	取消channel在eventloop上的注册
read(…)	在channel中读数据
flush(…)	flush数据到远程服务器
write(…)	写数据到远程服务器

ChannelOutboundHandler有一个实现ChannelOutboundHandlerAdapter，它实现了所有的方法，我们只需要继承这个类然后复写需要的方法即可。

在outboundhandler中有时候也需要释放资源，当消息被消费并且不再需要传递给下一个outbound handler的时候，调用ReferenceCountUtil.release(message)释放消息。

当消息被写回去或者channel关闭的时候，这个消息的资源会被自动释放，所以没有一个类似SimpleChannelInboundHandler的概念。

ChannelHandlerContext

当ChannelHandler被添加到ChannelPipeline中的时候，ChannelHandlerContext会被创建。
所以说ChannelHandlerContext属于ChannelHandler。

可以通过ChannelHandlerContext的channel方法得到Channel和pipeline方法得到ChannelPipeline。

ChannelHandlerContext可以被保留下来并且在其他地方进行调用，比如在其他线程，或者在handler外部进行调用。

可以使用以下方法保留ChannelHandlerContext：

class WriterHandler extends ChannelHandlerAdapter {
  private ChannelHandlerContext ctx;

  @Override
  public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
      this.ctx = ctx;
  }

  public void send(String msg) {
      ctx.write(msg);
  }
}

Netty中提供了一个@Sharable注解用来将一个实例的ChannelHandler添加到多个ChannelPipeline中，如果不加上这个注解，被多个ChannelPipeline使用的话会抛出异常。

ChannelPipeline

多个ChannelHandler可以组成一个ChannelPipeline，里面的每个ChannelHandler可以转发给下一个ChannelHandler。

ChannelPipeline内部的所有ChannelHandler的处理流程图：

ChannelPipeline提供了多种方法用于添加或删除或代替ChannelHandler，比如addLast, addFirst, remove, replace等方法。