在普通IO中，通過把機器傳輸抽象成java.net.Socket流，也就是Socket和ServerSocket
到NIO時，則變為了java.nio.channels.Channel，也是作為傳輸的管道，具體可看Java Netty 學習(四) - NIO基礎知識Channel和Pipe
那今天就一起學習Netty中的Channel，看它又是一種怎麼樣的設計形式。

介紹

在netty的Channel中，提供了很多共用的API，相比與大大降低了直接使用Socket的複雜性。另外，它是Netty網路通訊的主題，由他負責直接對端進行網路通訊，註冊，以及相關的資料操作。
Channel提供了許多預定義的專門實現的類：

• EmbeddedChannel：用於測試ChannelHandler的類
• LocalServerChannel：同一個JVM內部實現client和server之間通訊的Channel
• NioDatagramChannel：使用UDP進行網路傳輸，和java.net.DatagramSocket對應
• NioSctpChannel：基於Sctp協議的操作
• NioSocketChannel：使用TCP進行網路傳輸

結構

Channel接口裡面主要有以下方法：

• ChannelId id()：返回唯一的channel id
• EventLoop eventLoop()：返回專屬被註冊進入的EventLoop
• Channel parent()：返回父channel
• ChannelConfig config()：返回channel的config
• SocketAddress localAddress()：返回自己的socketAddress
• SocketAddress remoteAddress()：返回遠端的Address
• Unsafe unsafe()：返回unsafe，內部實現的unsafe，一些方法只能用於I/O執行緒呼叫，其他的如localAddress則可以被使用者執行緒呼叫。

狀態

按照Channel定義的模型，Channel有四個狀態

• ChannelUnregistered：Channel已經被建立，但還未註冊到EventLoop
• ChannelRegistered：Channel已經被註冊到EventLoop
• ChannelActive：Channel處於活動狀態，他現在可以接受和傳送資料了
• ChannelInactive：Channel沒有連線到遠端節點

NioSocketChannel

下面看看NioSocketChannel相關特性：

賦值

記得上一篇文章給出的例項，Bootstrap呼叫的建造者模式的過程中用到了NioSocketChannel

 b.group(group)
                .channel(NioSocketChannel.class)
                .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
            @Override
            protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                ch.pipeline().addLast(new HelloClientHandler());
            }
        });

下面跟著原始碼看看裡面做了些什麼事：

    public B channel(Class<? extends C> channelClass) {
        if (channelClass == null) {
            throw new NullPointerException("channelClass");
        }
        return channelFactory(new ReflectiveChannelFactory<C>(channelClass));
    }

再看channelFactory：

    public B channelFactory(io.netty.channel.ChannelFactory<? extends C> channelFactory) {
        return channelFactory((ChannelFactory<C>) channelFactory);
    }

最後設定以下channelFactory：

    public B channelFactory(ChannelFactory<? extends C> channelFactory) {
        if (channelFactory == null) {
            throw new NullPointerException("channelFactory");
        }
        if (this.channelFactory != null) {
            throw new IllegalStateException("channelFactory set already");
        }

        this.channelFactory = channelFactory;
        return (B) this;
    }

在channel方法裡面，首先還是返回一個AbstractBootstrap的子類以供繼續建造物件，接著把一個
ReflectiveChannelFactory物件傳遞給了channelFactory，並且以傳入的channelClass為引數，名字上可知是返回一個channel類，包裝了很多層工廠方法為了實現程式碼的統一性。
進入原始碼可知，ReflectiveChannelFactory是一個繼承了ChannelFactory的物件裡面有一個newChannel方法如下：

    @Override
    public T newChannel() {
        try {
            return clazz.newInstance();
        } catch (Throwable t) {
            throw new ChannelException("Unable to create Channel from class " + clazz, t);
        }
    }

執行了傳入引數的Class的newInstance方法。

現在已經清楚知道Bootstrap中的channel方法做了什麼事了，就是把一個相應型別的ChannelFactory傳進去，這樣就可以產生Channel。
那麼，NioSocketChannel什麼時候被初始化的呢？

初始化

首先在NioSocketChannel中打斷點，跟蹤到呼叫服務：

可以很清楚的看到
由connect->doResolveAndConnect->initAndRegister->newChannel一級一級呼叫：
返回一個非同步的ChannelFuture

ChannelFuture future = b.connect(this.address, this.port);

再到：

 public ChannelFuture connect(String inetHost, int inetPort) {
        return connect(InetSocketAddress.createUnresolved(inetHost, inetPort));
    }

接著在doResolveAndConnect執行初始化一個Channel，但此時並沒有連線上，就相當先拿到一個預設配置的Channel，但是現在還沒有用。
接著執行initAndRegister，並在這裡面呼叫：

    final ChannelFuture initAndRegister() {
        Channel channel = null;
        try {
            channel = channelFactory.newChannel();
            init(channel);
        } catch (Throwable t) {
            if (channel != null) {
                channel.unsafe().closeForcibly();
            }
            return new DefaultChannelPromise(channel, GlobalEventExecutor.INSTANCE).setFailure(t);
        }

        ChannelFuture regFuture = config().group().register(channel);
        if (regFuture.cause() != null) {
            if (channel.isRegistered()) {
                channel.close();
            } else {
                channel.unsafe().closeForcibly();
            }
        }
        return regFuture;
    }

從而再經過JNI等一步步反射呼叫NioSocketChannel的構造方法。

    public NioSocketChannel() {
        this(DEFAULT_SELECTOR_PROVIDER);
    }

用途

那麼，Channel建立了，也初始化了，那麼它在Netty裡面，地位是啥呢？
先看看一張圖：

上圖有以下幾個概念：

1. 客戶端連線成功，就新建一個Channel來接受（程式碼中是先初始化一個Channel，連線成功後賦值屬性）
2. EventLoopGroup分配一個EventLoop給Channel，並註冊到該EventLoop，channel生命週期內都和該EventLoop在一起（不變）同時，註冊時獲得selectionKey
3. Channel進行網路連線、關閉和讀寫，生成相對應的event（改變selectinKey資訊），觸發eventloop排程執行緒進行執行
4. EventLoop執行排程ChannelPipline來處理使用者業務邏輯

並且，多個Channel可以同時註冊到同一個EventLoop，並按照順序迴圈處理Channel中的邏輯。

總結

Channel就類似於一個容器，或者理解為Socket，通過它與另一端進行通訊，由EventLoop來處理Channel中產生的事件，在事件中實現相關邏輯，接下來文章將逐步學習其他元件。

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