4 - Channel Concept

Created by : Mr Dk.

2021 / 02 / 19 13:10

Ningbo, Zhejiang, China

Channel

Channel 表示可被 I/O 操作的组件的抽象表示，可以被读取 / 写入 / 连接 / 绑定。典型的例子：socket。Channel 可以向用户提供如下信息：

  • 当前 Channel 的状态 (已打开 / 已连接？)
  • Channel 的配置参数 (接收缓冲区大小)
  • Channel 支持的 I/O 操作
  • 处理 Channel 的 I/O 事件及请求的 ChannelPipeline

在 Netty 中，所有的 I/O 操作都是异步的，返回值不保证 I/O 操作是否成功。返回的 ChannelFuture 实例能够在 I/O 操作成功 / 失败 / 取消时通知用户。

Channel 可以是层次化的，由具体的传输实现决定。一个 channel 可以有一个 parent()，比如，一个由 ServerSocketChannel 接受的 SocketChannel 将会在调用 parent() 时返回 ServerSocketChannel。

Channel 应在使用完毕后被关闭，以释放资源。

ChannelHandler

用于 截获 并 处理 I/O 事件，并向 ChannelPipeline 中的下一个 ChannelHandler 转发事件。每个 ChannelHandler 都由一个 ChannelHandlerContext 提供，通过该对象，ChannelHandler 可以与 ChannelPipeline 进行交互，以便传递事件，或动态修改流水线 (编排 ChannelHandler)。

如果 ChannelHandler 类内维护了状态变量，为了避免竞争条件，用户需要为每一个 Channel 对应的 ChannelPipeline 分配独立的 ChannelHandler 实例。理论上，相同的 ChannelHandler 实例可以被共享，添加到不同的 ChannelHandler 上。

根据 ChannelHandler 的功能不同，该接口派生出了如下子接口：

  • ChannelInboundHandler - 处理入站 I/O 事件
  • ChannelOutboundHandler - 处理出站 I/O 事件
  • ChannelDuplexHandler - 同时处理双向 I/O 事件

对于前两种接口，Netty 已经提供了默认实现类，用户只需要继承默认实现类并重写自己想要定制的函数即可：

  • ChannelInboundHandlerAdapter
  • ChannelOutboundHandlerAdapter

ChannelPipeline

ChannelPipeline 由拦截流经 Channel 的出入站事件的 ChannelHandler 实例链组成。每个新创建的 Channel 都会被分配一个新的 ChannelPipeline，这个关联是永久性的，它们之间的绑定不会分离。ChannelPipeline 提供 API 能够实时修改内部 ChannelHandler 的布局 (添加 / 删除 / 替换)，从而实现动态协议切换。

6-3

通常 ChannelHandler 的代码都是由 EventLoop 线程来执行的，因此至关重要的一点是不要在 ChannelHandler 中阻塞当前线程。如果不得不调用阻塞 API，ChannelPipeline 提供了接受 EventExecutorGroup 的 add() API，使得该 ChannelHandler 会在提供的 EventExecutorGroup 中被处理，而不是使用当前的 EventLoop 线程执行。

ChannelHandlerContext

ChannelHandlerContext 代表了 ChannelHandler 和 ChannelHandlerPipeline 之间的关联。当 ChannelHandler 被添加到流水线上时，就会创建一个 ChannelHandlerContext 实例。其主要功能是管理其连接的 ChannelHandler 与流水线上其它 ChannelHandler 之间的交互。

由于一个 ChannelHandler 实例可以从属于多个 ChannelPipeline，因此可以同时绑定到多个 ChannelHandlerContext 中。此时，ChannelHandler 必须使用 @Sharable 注解标注，否则将触发异常。被共享的 ChannelHandler 必须是线程安全的。

6-5

该接口上定义的函数很多也存在与 Channel 与 ChannelPipeline 中，但不同的是，调用 ChannelHandlerContext 上的函数将使操作从当前的 ChannelHandler 开始向后传播给能够处理该事件的 ChannelHandler；而 Channel 或 ChannelPipeline 上的操作将沿整个 ChannelPipeline 传播。从而减少事件流经对它不感兴趣的 ChannelHandler 带来的开销。