Netty源码(ChannelHandler死磕)-创新互联
精进篇:netty源码死磕5 - 揭开 ChannelHandler 的神秘面纱
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1. 前言
2. Handler在经典Reactor中的角色
3. Handler在Netty中的坐标位置
4. Netty中Handler的类型
1.1. ChannelInboundHandler入站处理器
1.2. ChannelOutboundHandler出站处理器
5. 揭开Pipeline的神秘面纱
6. Handler的上下文环境
7. Handler的注册
7.1. 第一步:包裹
7.2. 加入链表并注册完成回调事件
7.3. 回调添加完成事件
8. 小结
1. 前言
Reactor模式是Netty的基础和灵魂,掌握了经典的Reactor模式实现,彻底掌握Netty就事半功倍了。《Reactor模式(netty源码死磕3)》对Reactor模式的经典实现,进行了详细介绍。作为本文的阅读准备,可以去温习一下。
Reactor模式的两个重要的组件,一个是Reactor反应器,在Netty中的对应的实现是EventLoop,在文章《EventLoop(netty源码死磕4)》中,已经有了非常详细的介绍。
此文聚焦于Reactor模式的另一个重要的组成部分Handler。
2. Handler在经典Reactor中的角色
在Reactor经典模型中,Reactor查询到NIO就绪的事件后,分发到Handler,由Handler完成NIO操作和计算的操作。
Handler主要的操作为Channel缓存读、数据解码、业务处理、写Channel缓存,然后由Channel(代表client)发送到最终的连接终端。
3. Handler在Netty中的坐标
经典的Reactor模式,更多在于演示和说明,仅仅是有一种浓缩和抽象。
由于Netty更多用于生产,在实际开发中的业务处理这块,主要通过Handler来实现,所以Netty中在Handler的组织设计这块,远远比经典的Reactor模式实现,要纷繁复杂得多。
在分析Handler之前,首先回顾一下Netty中的Channel。在《EventLoop(netty源码死磕4)》中,已经有详细的说明。一个Netty Channel对应于一个Client连接,内部封装了一个Java NIO SelectableChannel 可查询通道。
再回到Handler。
Hander的根本使命,就是处理Channel的就绪事件,根据就绪事件,完成NIO处理和业务操作。比方Channel读就绪时,Hander就开始读;Channel写就绪时,Hander就开始写。
4. Netty中Handler的类型
从应用程序开发人员的角度来看,Netty的主要组件是ChannelHandler,所以,对ChannelHandler的分类,也是从应用开发的角度来的。
从应用程序开发人员的角度来看,数据有入站和出站两种类型。
这里的出站和入站,不是网络通信方面的入站和出站。而是相对于Netty Channel与Java NIO Channel而言的。
数据入站,指的是数据从底层的Java NIO channel到Netty的Channel。数据出站,指的是通过Netty的Channel来操作底层的 Java NIO chanel。
从入站和出战的角度出发,Netty中的ChannelHandler主要由两种类型,ChannelInboundHandler和ChannelOutboundHandler。
1.1. ChannelInboundHandler入站处理器
当Java NIO事件进站到Channel时,产生一的一系列事件将由ChannelHandler所对应的API处理。
当查询到Java NIO底层Channel的就绪事件时,通过一系列的ChannelInboundHandler处理器,完成底层就绪事件的处理。比方说底层连接建立事件、底层连接断开事件、从底层读写就绪事件等等。
啰嗦一下,入站(inbound)处理通常由底层Java NIO channel触发,主要事件如下:
1. 注册事件 fireChannelRegistered。
2. 连接建立事件 fireChannelActive。
3. 读事件和读完成事件 fireChannelRead、fireChannelReadComplete。
4. 异常通知事件 fireExceptionCaught。
5. 用户自定义事件 fireUserEventTriggered。
6. Channel 可写状态变化事件 fireChannelWritabilityChanged。
7. 连接关闭事件 fireChannelInactive。
1.2. ChannelOutboundHandler出站处理器
当需要Netty Channel需要操作Java NIO底层Channel时,通过一系列的ChannelOutboundHandler处理器,完成底层操作。比方说建立底层连接、断开底层连接、从底层Java NIO通道读入、写入底层Java NIO通道等。ChannelOutboundHandler是一个接口,主要操作如下图所示:
啰嗦一下,出站(inbound) Handler通常是Netty channel操作底层Java NIO channel,主要操作如下:
1. 端口绑定 bind。
2. 连接服务端 connect。
3. 写事件 write。
4. 刷新时间 flush。
5. 读事件 read。
6. 主动断开连接 disconnect。
7. 关闭 channel 事件 close。
至此,Netty中的两大处理器的类型,就已经说得很清楚了。
再说说Handler和Channel的关系。
打个比方,如果Hander是太阳系的行星,那么Channel就是太阳系的恒星。Hander的服务对象和公转的轴心,就是Channel。
这可能是最为不恰当的一个比方,但是说的是事实。
5. 揭开Pipeline的神秘面纱
一个Channel在数量上,肯定不止拥有一个Handler。 如何将杂乱无章的Handler,有序的组织起来呢?
来了一个Handler的装配器——Pipeline。
Pipeline是何方神圣呢?
先揭一下神秘面纱:
Netty中, 使用一个双向链表,将属于一个Channel的所有Handler组织起来,并且给这个双向链表封装在一个类中,再给这个类取了一个非常牛逼的名字,叫做ChannelPipeline。
为什么这个名字很牛逼呢?
实际上这里用了Java中一种非常重要的设计模式,Pipeline设计模式。后面将用专门的文章,来介绍这种牛逼模式。
回到主题:
一个Channel,仅仅一个ChannelPipeline。该pipeline在Channel被创建的时候创建。ChannelPipeline相当于是ChannelHandler的容器,它包含了一个ChannelHander形成的列表,且所有ChannelHandler都会注册到ChannelPipeline中。
6. Handler的上下文环境
在Netty的设计中,Handler是无状态的,不保存和Channel有关的信息。打个不恰当的比方,Handler就像国际雇佣军一样,谁给钱,给谁打仗。Handler的目标,是将自己的处理逻辑做得很完成,可以给不同的Channel使用。
与之不同的是,Pipeline是有状态的,保存了Channel的关系。
于是乎,Handler和Pipeline之间,需要一个中间角色,把他们联系起来。这个中间角色是谁呢?
它就是——ChannelHandlerContext 。
所以,ChannelPipeline 中维护的,是一个由 ChannelHandlerContext 组成的双向链表。这个链表的头是 HeadContext, 链表的尾是 TailContext。而无状态的Handler,作为Context的成员,关联在ChannelHandlerContext 中。在对应关系上,每个 ChannelHandlerContext 中仅仅关联着一个 ChannelHandler。
我们继续用源码说话。
Context的双向链表的主要代码,在 AbstractChannelHandlerContext类中。该类主要包含一个双向链表节点的前置和后置节点引用 prev、next,以及数据引用 handler,相当于链表数据结构中的 Node 节点。
部分关键源码节选如下:
// ChannelHandler 首位指针 final AbstractChannelHandlerContext head; final AbstractChannelHandlerContext tail; // pipeline 所属 channel private final Channel channel; private final ChannelFuture succeededFuture; private final VoidChannelPromise voidPromise; private final boolean touch = ResourceLeakDetector.isEnabled(); protected DefaultChannelPipeline(Channel channel) { this.channel = ObjectUtil.checkNotNull(channel, "channel"); succeededFuture = new SucceededChannelFuture(channel, null); voidPromise = new VoidChannelPromise(channel, true); tail = new TailContext(this); head = new HeadContext(this); head.next = tail; tail.prev = head; }
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本文题目:Netty源码(ChannelHandler死磕)-创新互联
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