Client和server通過Channel連接，然后通過ByteBuf進(jìn)行傳輸。每個Channel有自己的Pipeline，Pipeline上面可以添加和定義Handler和Event。
Channel類
1 package io.netty.channel;
2 import io.netty.buffer.ByteBuf;
3 import io.netty.buffer.MessageBuf;
4 import io.netty.channel.socket.DatagramChannel;
5 import io.netty.channel.socket.ServerSocketChannel;
6 import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
7 import io.netty.util.AttributeMap;
8 import java.net.InetSocketAddress;
9 import java.net.SocketAddress;
10 import java.nio.channels.SelectionKey;
11 public interface Channel extends AttributeMap, ChannelOutboundInvoker, ChannelFutureFactory, Comparable<Channel> {
12 Integer id();
13 EventLoop eventLoop();
14 Channel parent();
15 ChannelConfig config();
16 ChannelPipeline pipeline();
17 boolean isOpen();
18 boolean isRegistered();
19 boolean isActive();
20 ChannelMetadata metadata();
21 ByteBuf outboundByteBuffer();
22 <T> MessageBuf<T> outboundMessageBuffer();
23 SocketAddress localAddress();
24 SocketAddress remoteAddress();
25 ChannelFuture closeFuture();
26 Unsafe unsafe();
27 interface Unsafe {
28 ChannelHandlerContext directOutboundContext();
29 ChannelFuture voidFuture();
30 SocketAddress localAddress();
31 SocketAddress remoteAddress();
32 void register(EventLoop eventLoop, ChannelFuture future);
33 void bind(SocketAddress localAddress, ChannelFuture future);
34 void connect(SocketAddress remoteAddress, SocketAddress localAddress, ChannelFuture future);
35 void disconnect(ChannelFuture future);
36 void close(ChannelFuture future);
37 void closeForcibly();
38 void deregister(ChannelFuture future);
39 void flush(ChannelFuture future);
40 void flushNow();
41 void suspendRead();
42 void resumeRead();
43 }
44 }
45
Channel類UML圖
Netty 4.0中，定義了Channel接口，這個接口用于連接網(wǎng)絡(luò)的socket傳輸，或者具有I/O操作的組件連接。這里的I/O操作有，read,write,bind,connect
Channel接口為用戶提供了：
1. Channel的當(dāng)前狀態(tài)，比如：Channel是否open，或者Channel是否已經(jīng)連接。
2. Channel的參數(shù)，比如：接受的buffer大小。
3. Channel支持的I/O操作，比如：read,write,connect,bind。
4. 注冊在Channel上的ChannelPipeline，ChannelPipeline用于處理所有的I/O事件和請求。
Channel類的幾個重要方法
ChannelFuture closeFuture();
所有在Netty中的I/O操作都是異步的，這就意味著任何的I/O調(diào)用都會立即返回，但是無法保證所有被調(diào)用的I/O操作到最后能夠成功執(zhí)行完成。closeFuture() 返回一個ChannelFuture對象， 并且告訴I/O的調(diào)用者，這個I/O調(diào)用的最后狀態(tài)是succeeded,failed 或者 canceled。
void register(EventLoop eventLoop, ChannelFuture future);
在Channel中注冊EventLoop和對應(yīng)的ChannelFuture。
void deregister(ChannelFuture future);
在Channel中取消ChannelFuture的注冊。
在Channel的層次結(jié)構(gòu)中，Channel子類的實(shí)現(xiàn)取決于傳輸?shù)木唧w實(shí)現(xiàn)。比如SocketChannel，能夠被ServerSocketChannel接受，并且SocketChannel中的getParent()方法會返回ServerSocketChannel。開發(fā)者可以實(shí)現(xiàn)Channel接口，共享Socket連接，比如SSH。
ChannelPipeLine接口
1 public interface ChannelPipeline
extends ChannelInboundInvoker, ChannelOutboundInvoker {
2 MessageBuf<Object> inboundMessageBuffer();
3 ByteBuf inboundByteBuffer();
4 MessageBuf<Object> outboundMessageBuffer();
5 ByteBuf outboundByteBuffer();
6 ChannelPipeline addFirst(String name, ChannelHandler handler);
7 ChannelPipeline addFirst(EventExecutorGroup group, String name, ChannelHandler handler);
8 ChannelPipeline addLast(String name, ChannelHandler handler);
9 ChannelPipeline addLast(EventExecutorGroup group, String name, ChannelHandler handler);
10 ChannelPipeline addBefore(String baseName, String name, ChannelHandler handler);
11 ChannelPipeline addBefore(EventExecutorGroup group, String baseName, String name, ChannelHandler handler);
12 ChannelPipeline addAfter(String baseName, String name, ChannelHandler handler);
13 ChannelPipeline addAfter(EventExecutorGroup group, String baseName, String name, ChannelHandler handler);
14 ChannelPipeline addFirst(ChannelHandler
handlers);
15 ChannelPipeline addFirst(EventExecutorGroup group, ChannelHandler
handlers);
16 ChannelPipeline addLast(ChannelHandler
handlers);
17 ChannelPipeline addLast(EventExecutorGroup group, ChannelHandler
handlers);
18 void remove(ChannelHandler handler);
19 ChannelHandler remove(String name);
20 <T
extends ChannelHandler> T remove(Class<T> handlerType);
21 ChannelHandler removeFirst();
22 ChannelHandler removeLast();
23 void replace(ChannelHandler oldHandler, String newName, ChannelHandler newHandler);
24 ChannelHandler replace(String oldName, String newName, ChannelHandler newHandler);
25 <T
extends ChannelHandler> T replace(Class<T> oldHandlerType, String newName, ChannelHandler newHandler);
26 ChannelHandler first();
27 ChannelHandlerContext firstContext();
28 ChannelHandler last();
29 ChannelHandlerContext lastContext();
30 ChannelHandler get(String name);
31 <T
extends ChannelHandler> T get(Class<T> handlerType);
32 ChannelHandlerContext context(ChannelHandler handler);
33 ChannelHandlerContext context(String name);
34 ChannelHandlerContext context(Class<?
extends ChannelHandler> handlerType);
35 Channel channel();
36 List<String> names();
37 Map<String, ChannelHandler> toMap();
38 }
ChannelPipeline類UML圖
ChannelHandler接口用于處理和攔截Channel接口中的ChannelEvents。Netty中的ChannelPipeline概念使用了Intecepting Filter Patter模式來實(shí)現(xiàn)，這樣做的好處是允許用戶可以完全控制Event的處理，并且控制ChannelHandlers在ChannelPipeline的交互。
當(dāng)一個全新的Channel創(chuàng)建的時候，都必須創(chuàng)建一個ChannelPipeline，并使Channel和ChannelPipeline想關(guān)聯(lián)。這種關(guān)聯(lián)關(guān)系式永久性的，這意味著，一旦一個ChannelPipeleine和Channel關(guān)聯(lián)了，那么這個Channel就在也無法關(guān)聯(lián)其他ChannelPipeline，也無法取消與當(dāng)前ChannelPipeline的關(guān)聯(lián)。
【官方推薦】使用Channel接口中的pipeleine()方法來創(chuàng)建一個ChannelPipelien，而不要用new去實(shí)例一個ChannePipeline類
ChannelPipeline pipeline = Channel.pipeline();
Pipeline中的事件流
ChannelPipeline中的事件流
圖中顯示了一個典型的ChannelHandler或者ChannelPipeline對于ChannelEvent的處理流程。ChannelHandler接口有兩個子類，分別是ChannelUpstreamHandler(ChannelInboundHandler)和ChannelDownstreamHandler(ChannelOutBoundstreamHandler)。這兩個之類用于處理每一個ChannelEvent，然后由ChannelHandlerContext.sendUpstream(ChannelEvent)和ChannelHandlerContext.sendDownstream(ChannelEvent)將每一個ChannelEvent轉(zhuǎn)發(fā)到最近的handler。根據(jù)upstream和downstream的不同，每個Event的處理也會有所不同。
如事件流圖中的左邊顯示，Upstream Handlers會從低至上的處理一個Upstream Event。Inbound的數(shù)據(jù)有圖中底部的Netty Internal I/O threads生成。通過調(diào)用InputStream.readByte(byte[])方法，可以從一個遠(yuǎn)程的服務(wù)器讀取inbound data。如果一個upstream event達(dá)到upstream handler的頂部，那么這個upstream event最終將被丟棄掉。
如事件流圖中的右邊顯示，Dpstream Handlers會從低至上的處理一個Upstream Event。Downstream Handler會生成和傳輸outbount數(shù)據(jù)流，比如一個寫操作。當(dāng)一個Downstream Event達(dá)到Downstream Handler的底部，那么與之相關(guān)的Channal中的I/O thread對對其進(jìn)行處理。Channel中的I/Othread會執(zhí)行真正的操作，例如OutputStream.write(byte[])。
假設(shè)我們創(chuàng)建了這么一個ChannelPipeline，
ChannelPipelien p = Channel.pipeline();
p.addLast(“1”, new UpstreamHandlerA());
p.addList(“2”, new UpstreamHandlerB());
p.addList(“3”, new DownstreamHandlerA());
p.addList(“4”, new DownstreamHandlerB());
p.addList(“5”, new UpstreamHandlerX());
在ChannelPipeline的棧中，upstream的執(zhí)行順序是1，2，而downstream的執(zhí)行順序是4，3。
生產(chǎn)Pipeline
在一條Pipeline中，一般會有一個或者多個ChannelHandler用于接收I/O事件(read)或者請求I/O操作(write，close)。一個典型的服務(wù)器會有如下的一個ChannelPipeline用于處理不同的ChannelHandler。
ChannelPipelien p = Channel.pipeline();
p.addLast(“decoder”, new MyProtocalDecoder());
p.addList(“encoder”, new MyProtocalEncoder());
p.addList(“executor”, new ExectionHandler());
p.addList(“handler”, new MyBusinessLogicHandler());
1. Protocal Decoder – 將二進(jìn)制數(shù)據(jù)（如ByteBuf）裝換成Java對象。
2. Protocal Encoder – 將Java對象裝換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
3. ExecutionHandler – 使用一個線程模型。
4. BusinessLogicHandler – 執(zhí)行一個具體的業(yè)務(wù)邏輯（如數(shù)據(jù)庫訪問）
由于ChannelPipeline是線程安全的，所以ChannelHandler可以再任何時候從ChannelPipeline中被添加或者刪除。例如，可以插入一個Handler用于處理被加密過的敏感數(shù)據(jù)信息，在處理之后，刪除掉這個Handler。
備注:因?yàn)楣P者開始寫Netty源碼分析的時候，Netty 4.0還是處于Alpha階段，之后的API可能還會有改動，筆者將會及時更改。使用開源已經(jīng)有好幾年的時間了，一直沒有時間和精力來具體研究某個開源項(xiàng)目的具體實(shí)現(xiàn)，這次是第一次寫開源項(xiàng)目的源碼分析，如果文中有錯誤的地方，歡迎讀者可以留言指出。對于轉(zhuǎn)載的讀者，請注明文章的出處。
希望和廣大的開發(fā)者/開源愛好者進(jìn)行交流，歡迎大家的留言和討論。
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