Netty學習之ChannelHandler&ChannelPipeline

前言

ChannelHandler

Channel生命週期

• ChannelUnregistered，Channel被建立，但是還沒有註冊到EventLoop中
• ChannelRegisted，Channel註冊到EventLoop中
• ChannelActive，Channel啟用(連線到遠端埠)，能夠傳送以及接受訊息
• ChannelInActive，Channel沒有連線到遠端埠

生命週期流程

ChannelRegisted --> ChannelActive --> ChannelInactive -->
 
 ChannelUnregistered

ChannelHandler生命週期

• handlerAdded，當ChannelHandler新增到ChannelPipeline時呼叫
• handlerRemoved，當ChannelHandler從ChannelPipline中移除時呼叫
• exceptionCaught，在ChannelPipline處理時發生異常時呼叫

注意上面每個方法都接收一個ChannelHandlerContext作為引數

ChannelHandler有重要的兩個子介面

• ChannelInboundHandler，處理輸入的資料並且處理各種狀態轉變
• ChannelOutboundHandler，處理輸出的資料並且攔截各種操作

ChannelInboundHandler生命週期

• channelRegistered，當Channel註冊到對應的EventLoop並且能夠處理I/O時呼叫
• channelUnregistered，當channel從EventLoop中移除並且不能處理任何I/O時呼叫
• channelActive，當channel啟用時呼叫，此時channel已經連線並且準備好
• channelInactive，當通道斷開連線時呼叫
• channelReadComplete，讀操作在Channel中已經完成時呼叫(讀取完成)
• channelRead，資料從channel中讀取時呼叫(開始讀取)
• channelWritabilityChanged，寫狀態改變時呼叫
• userEventTriggered，當因為管線中傳遞物件時ChannelInboundHanlder.fireUserEventTriggered()被呼叫時呼叫

當覆蓋ChannelInboundHandler的channelRead方法時，需要手動釋放對應的記憶體，可以通過ReferenceCountUtil.release(msg)方法進行釋放操作

更簡單的方式是通過SimpleChannelInboundHandler，然後覆蓋其channelRead0()方法，該方法會自動釋放資源，所以，不能儲存稍後會使用到的資料，因為這些資料都會失效，通過原始碼就可以發現，該方法被channelRead()呼叫，並且channelRead0()方法被呼叫後，會釋放所佔用記憶體。

public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
    boolean release = true;
    try {
        if (acceptInboundMessage(msg)) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            I imsg = (I) msg;
            // 這裡呼叫channelRead0
            channelRead0(ctx, imsg);
        } else {
            release = false;
            ctx.fireChannelRead(msg);
        }
    } finally {
        if (autoRelease && release) {
            // 釋放空間
            ReferenceCountUtil.release(msg);
        }
    }
}

ChannelOutboundHandler

ChannelOutboundHandler的方法由Channel、ChannelPipeline、ChannelHandlerContext呼叫

主要的操作方法有write()、flush()

大部分的方法都會帶一個ChannelPromise引數，當操作完成時可以收到通知，該介面是ChannelFuture的子介面。

在Netty中，同時還提供了ChannelInboundHandlerAdapter、ChannelOutboundHanlderAdapter類，一般只需要繼承這兩個類，然後覆蓋想要實現邏輯的方法即可。

資源管理

在使用ChannelInboundHanlder#channelRead()或者ChannelOutboundHandler#write()時，需要保證沒有資源洩露，Netty使用引用技術來處理快取的ByteBuf，所以使用完ByteBuf之後更改引用是非常重要的。

Netty提供了一個ResouceLeakDetecor工具類用於檢測是否發生記憶體洩露，如果發生洩露，則會列印對應的日誌資訊。有四個不同的級別

• DISABLED，關閉洩露檢查
• SIMPLE，預設級別，樣本率為1%
• ADVANCED，報告記憶體洩露以及對應的資訊
• PARANOID，每個類均取樣，會嚴重影響效能

如果一個訊息已經被消費或者被丟棄，並且不再在管道中傳遞給下一個接受者，則需要手動呼叫ReferenceCountUtil.release(msg)將其釋放，如果訊息到達傳輸層，當訊息被寫出或者通道關閉後，會自動進行釋放。

ChannelPipeline

每個新的Channel都會繫結一個新的ChannelPipeline，並且是永久性的，Channel不能繫結新的ChannelPipeline，也不能從當前Channel中解綁(開發者無需關心繫結以及解綁)

ChannelHandlerContext使得一個ChannelHanlder能夠與ChannelPipeline以及其他的ChannelHandler進行通訊

由於ChannelPipeline傳播事件，它會檢測在管線中的下一個ChannelHandler是否匹配移動的方法，如果不匹配，則跳過該ChannleHandler，並且處理下一個，直到找到一個匹配的ChannelHandler。

ChannelPipeline中提供了眾多的方法用於操作ChannelHandler，如addFirst、addLast、remove等。同時，還提供了眾多的方法用於呼叫下一個ChannelInboundHandler方法的方法，如fireChannelRead()、fireExceptionCaught()等，呼叫下一個ChannelOutboundHandler方法的方法，如flush()、write()、writeAndFlush()等。

ChannelHandlerContext

ChannelHandlerContext表示ChannelHandler和ChannelPipeline之間的連線，當一個ChannelHandler被新增到ChannelPipeline時會被建立。

ChannelPipeline的主要作用是管理其所關聯的ChannelHandler與其他在ChannelPipeline中的ChannelHandler的互動

如果呼叫Channel或者ChannelPipeline中的某些方法，對應的操作會在整個ChannelPipeline中傳輸，而通過ChannelHandlerContext呼叫，只傳輸給下一個能夠處理該事件的ChannelHandler

異常處理

如果是ChannelInboundHandler中出現異常，會逐步進行傳遞，所以，一般在最後一個channelHandler中覆蓋caughtException()，實現對應的異常處理邏輯

如果是在ChannelOutboundHandler中出現異常，可以有一下機制

• 每一個outbound操作會返回一個ChannelFuture，註冊了的ChannelFutureListener會收到對應的訊息，即成功或者失敗
• 幾乎所有的channelOutboundHanlder會傳遞一個ChannelPromise例項，該例項是ChannelFuture的子類，ChannelPromise能夠註冊監聽器用於非同步通知，也可以直接通知操作，setSuccess()、setFailure()

總結

本小節我們主要詳細學習了ChannelHandler以及ChannelPipeline，ChannelHandler是Netty應用中邏輯的存放地方，基本上我們主要互動的物件也是ChannelHandler，不同的ChannelHandler之間通過ChannelPipeline連線起來，構成一個Handler處理鏈，而ChannelHandler與ChannelPipeline之間則是通過ChannelHandlerContext進行連線，不同的物件用途不同，使用的時候需要注意。