一、前言
前面學習了Netty的ByteBuf，接着學習ChannelHandler和ChannelPipeline。
二、ChannelHandler和ChannelPipeline
2.1 ChannelHandler
在ChannelPipeline中，ChannelHandler可以被鏈在一起處理用戶邏輯。
1. Channel生命周期
Channel接口定義了一個簡單但是強大的狀態模型，該模型與ChannelInboundHandler API緊密聯系，Channel有如下四種狀態。
Channel的生命周期如下圖所示。
當狀態發生變化時，就會產生相應的事件。
2. ChannelHandler的生命周期
ChannelHandler定義的生命周期如下圖所示。
Netty定義了ChannelHandler的兩個重要的子類
· ChannelInboundHandler，處理各種入站的數據和狀態的變化。
· ChannelOutboundHandler，處理出站數據並允許攔截的所有操作。
3. ChannelInboundHandler接口
下圖展示了ChannelInboundHandler接口生命周期中的方法，當接受到數據或者其對應的Channel的狀態發生變化則會調用方法
當ChannelInboundHandler的實現覆蓋channelRead()方法時，它負責顯式釋放與池的ByteBuf實例相關聯的內存，可以使用ReferenceCountUtil.release() 方法進行釋放。如下代碼展示了該方法的使用。
public class DiscardHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter { @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) { ReferenceCountUtil.release(msg); } }
上述顯式的釋放內存空間會顯得比較麻煩，而如下代碼則無需顯式釋放內存空間。
@Sharable public class SimpleDiscardHandler extends SimpleChannelInboundHandler<Object> { @Override public void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) { // No need to do anything special } }
上述代碼中，SimpleChannelInboundHandler會自動釋放資源，因此無需顯式釋放。
4. ChannelOutboundHandler接口
ChannelOutboundHandler處理出站操作和數據，它的方法會被Channel、ChannelPipeline、ChannelHandlerContext觸發。ChannelOutboundHandler可按需推遲操作或事件。例如對遠程主機的寫入被暫停，你可以延遲刷新操作並在稍后重啟。
5. ChannelHandler適配器
可以使用ChannelInboundHandlerAdapter和ChannelOutboundHandlerAdapter類作為自己的ChannelHandler程序的起點，這些適配器提供了ChannelInboundHandler和ChannelOutboundHandler的簡單實現，它們繼承了共同父類接口ChannelHandler的方法，其繼承結構如下圖所示
ChannelHandlerAdapter還提供了isSharable方法，如果有Sharable注釋則會返回true，這也表明它可以被添加至多個ChannelPipiline中。ChannelInboundHandlerAdapter and ChannelOutboundHandlerAdapter的方法體中會調用ChannelHandlerContext對應的方法，因此可以將事件傳遞到管道的下個ChannelHandler中。
6. 資源管理
無論何時調用ChannelInboundHandler.channelRead()和ChannelOutboundHandler.write()方法，都需要保證沒有資源泄露，由於Netty使用引用計數來管理ByteBuf，因此當使用完ByteBuf后需要調整引用計數。
為了診斷可能出現的問題，Netty提供了ResourceLeakDetector，它將抽取應用程序大約1％的緩沖區分配來檢查內存泄漏，其額外的開銷很小，內存檢測有如下四種級別
可以通過java -Dio.netty.leakDetectionLevel=ADVANCED 設置內存檢測級別。
當讀取數據時，可以在readChannel方法中調用ReferenceCountUtil.release(msg)方法釋放資源，或者實現SimpleChannelInboundHandler（會自動釋放資源）；而當寫入數據時，可以在write方法中調用ReferenceCountUtil.release(msg)釋放資源，具體代碼如下
@Sharable public class DiscardOutboundHandler extends ChannelOutboundHandlerAdapter { @Override public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) { ReferenceCountUtil.release(msg); promise.setSuccess(); } }
不僅需要釋放資源，並且需要通知ChannelPromise，否則ChannelFutureListener可能收不到事件已經被處理的通知。如果消息到達實際的傳輸層，就可以在寫操作完成或者關閉通道時會自動釋放資源。
2.2 ChannelPipeline接口
如果將ChannelPipeline視為ChannelHandler實例鏈，可攔截流經通道的入站和出站事件，即可明白ChannelHandler之間的交互是如何構成應用程序數據和事件處理邏輯的核心的。當創建一個新的Channel時，都會分配了一個新的ChannelPipeline，該關聯是永久的，該通道既不能附加另一個ChannelPipeline也不能分離當前的ChannelPipeline。
一個事件要么被ChannelInboundHander處理，要么被ChannelOutboundHandler處理，隨后，它將通過調用ChannelHandlerContext的實現來將事件轉發至同一超類型的下一個處理器。ChannelHandlerContext允許ChannelHandler與其ChannelPipeline和其他ChannelHandler進行交互，一個處理器可以通知ChannelPipeline中的下一個處理器，甚至可以修改器隸屬於的ChannelPipeline。
下圖展示了ChannelHandlerPipeline、ChannelInboundHandler和ChannelOutboundHandler之間的關系
可以看到ChannelPipeline是由一系列ChannelHandlers組成，其還提供了通過自身傳播事件的方法，當進站事件觸發時，其從ChannelPipeline的頭部傳遞到尾部，而出站事件會從右邊傳遞到左邊。
當管道傳播事件時，其會確定下一個ChannelHandler的類型是否與移動方向匹配，若不匹配，則會跳過並尋找下一個，直至找到相匹配的ChannelHandler（一個處理器可以會同時實現ChannelInboundHandler和ChannelOutboundHandler）。
1. 修改ChannelPipeline
ChannelHandler可實時修改ChannelPipeline的布局，如添加、刪除、替換其他ChannelHandler（其可從ChannelPipeline中移除自身），如如下圖所示的方法。
通常，ChannelPipeline中的每個ChannelHandler通過其EventLoop（I / O線程）處理傳遞給它的事件，不要阻塞該線程，因為它會對I/O的整體處理產生負面影響。
2.3 ChannelHandlerContext接口
ChannelHandlerContext代表了ChannelHandler與ChannelPipeline之間的關聯，當ChannelHandler被添加至ChannelPipeline中時其被創建，ChannelHandlerContext的主要功能是管理相關ChannelHandler與同一ChannelPipeline中的其他ChannelHandler的交互。
ChannelHandlerContext中存在很多方法，其中一些也存在於ChannelHandler和ChannelPipeline中，但是差別很大。如果在ChannelHandler或者ChannelPipeline中調用該方法，它們將在整個管道中傳播，而如果在ChannelHandlerContext中調用方法，那么會僅僅傳遞至下個能處理該事件的ChannelHandler。
1. 使用ChannelHandlerContext
ChannelHandlerContext、ChannelHandler、ChannelHandlerContext、Channel之間的關系如下圖所示
可以通過ChannelHandlerContext來訪問Channel，並且當調用Channel的write方法時，寫事件會在管道中傳遞，代碼如下
ChannelHandlerContext ctx = ..; Channel channel = ctx.channel(); channel.write(Unpooled.copiedBuffer("Netty in Action", CharsetUtil.UTF_8));
除了使用Channel的write方法寫入數據外，還可以使用ChannelPipeline的write方法寫入數據，代碼如下
ChannelHandlerContext ctx = ..; ChannelPipeline pipeline = ctx.pipeline(); pipeline.write(Unpooled.copiedBuffer("Netty in Action", CharsetUtil.UTF_8));
上述兩段代碼在管道中產生的效果相同，如下圖所示。
其中兩種方法的寫事件都會通過ChannelHandlerContext在管道中傳播。
若想從指定的ChannelHandler開始傳遞事件，那么需要引用到指定ChannelHandler之前的一個ChannelHandlerContext，該ChannelHandlerContext將調用其關聯的ChannelHandler。
如下圖所示，展示了從指定ChannelHandler開始處理事件。
2. ChannelHandler和ChannelHandlerContext的高級用法
可以通過調用ChannelHandlerContext的pipeline方法獲得其對應的ChannelPipeline引用，這可以在運行中管理ChannelHandler，如添加一個ChannelHandler。
另一種高級用法是緩存ChannelHandlerContext的引用，以供之后使用。如下代碼展示了用法
public class WriteHandler extends ChannelHandlerAdapter { private ChannelHandlerContext ctx; @Override public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) { this.ctx = ctx; } public void send(String msg) { ctx.writeAndFlush(msg); } }
因為ChannelHandler可以屬於多個ChannelPipeline，所以它可以綁定到多個ChannelHandlerContext實例，當使用時必須使用@Sharable注釋，否則，當將其添加至多個ChannelPipeline時會拋出異常。如下代碼所示
@Sharable public class SharableHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter { @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) { System.out.println("Channel read message: " + msg); ctx.fireChannelRead(msg); } }
@Sharable注釋沒有任何狀態，而如下代碼會出現錯誤。
@Sharable public class UnsharableHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter { private int count; @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) { count++; System.out.println("channelRead(...) called the " + count + " time"); ctx.fireChannelRead(msg(); } }
由於上述代碼包含了狀態，即count計數，將此類的實例添加到ChannelPipeline時，在並發訪問通道時很可能會產生錯誤。可通過在channelRead方法中進行同步來避免錯誤。
2.4 異常處理
在出站和進站時，可能會發生異常，Netty提供了多種方法處理異常。
1. 處理進站異常
當處理進站事件時發生異常，它將從ChannelInboundHandler中被觸發的位置開始流過ChannelPipeline，為處理異常，需要在實現ChannelInboundHandler接口是重寫exceptionCaught方法。如下示例所示。
public class InboundExceptionHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter { @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) { cause.printStackTrace(); ctx.close(); } }
由於異常會隨着進站事件在管道中傳遞，包含異常處理的ChannelHandler通常放在了管道的尾部，因此可以保證無論異常發生在哪個ChannelHandler中，其最終都會被處理。
2. 處理出站異常
在出站操作中處理的正常完成和處理異常都基於以下通知機制。
· 每個出站操作返回一個ChannelFuture，在ChannelFuture注冊的ChannelFutureListeners在操作完成時通知成功或錯誤。
· ChannelOutboundHandler的幾乎所有方法都會傳遞ChannelPromise實例，ChannelPromise是ChannelFuture的子類，其也可以為異步通知分配監聽器，並ChannelPromise還提供可寫的方法來提供即時通知。可通過調用ChannelFuture實例的addListener(ChannelFutureListener)方法添加一個ChannelFutureListener，最常用的是調用出站操作所返回的ChannelFuture的addListener方法，如write方法，具體代碼如下所示。
ChannelFuture future = channel.write(someMessage); future.addListener(new ChannelFutureListener() { @Override public void operationComplete(ChannelFuture f) { if (!f.isSuccess()) { f.cause().printStackTrace(); f.channel().close(); } } });
第二種方法是將ChannelFutureListener添加到ChannelPromise中，並將其作為參數傳遞給ChannelOutboundHandler的方法，具體代碼如下所示
public class OutboundExceptionHandler extends ChannelOutboundHandlerAdapter { @Override public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) { promise.addListener(new ChannelFutureListener() { @Override public void operationComplete(ChannelFuture f) { if (!f.isSuccess()) { f.cause().printStackTrace(); f.channel().close(); } } }); } }
三、總結
本篇博文講解了ChannelHandler，以及其與ChannelPipeline、ChannelHandlerContext之間的關系，及其之間的交互，同時還了解了如何處理進站與出站時所拋出的異常。謝謝各位園友的觀看~