【图解IO与Netty系列】Netty源码解析——ChannelPipeline中的责任链模式

Netty源码解析------ChannelPipeline中的责任链模式

ChannelPipeline的作用
ChannelPipeline的设计
ChannelPipeline源码解析

ChannelPipeline的作用

ChannelPipeline在Netty中的作用，主要是在有事件就绪时，用于处理就绪事件的。我们知道真正处理就绪事件的其实是ChannelHandler，但是由于ChannelHandler有多个，可能会同时处理这个就绪事件，于是Netty就设计了一个ChannelPipeline，利用责任链模式串联起多个ChannelHandler。

ChannelPipeline的设计

ChannelPipeline是责任链模式的一种实现，ChannelPipeline里面是一个由多个ChannelHandlerContext串联起来的双向链表，每个ChannelHandlerContext有一个后继指针next和前驱指针prev用于指向后面一个和前面一个ChannelHandlerContext，而ChannelHandler则是被包装在ChannelHandlerContext中。

之所以不让ChannelHandler维护next和prev指针，是尽量保证ChannelHandler的职责单一（处理就绪事件）。

在ChannelPipeline中，入站事件的处理顺序是从head到tail方向依次调用ChannelHandler，而处理出站事件则是从tail到head方向依次调用ChannelHandler。并且只有ChannelInboundHandler类型的ChannelHandler才会处理入站事件，只有ChannelOutboundHandler类型的ChannelHandler才会处理出站事件。

ChannelPipeline源码解析

我们就以read事件的处理为例，看一下ChannelPipeline的源码设计。ChannelPipeline的fireChannelRead()方法就是触发ChannelPipeline处理read事件的入口，我们从这里开始。

io.netty.channel.DefaultChannelPipeline#fireChannelRead

java 复制代码

    @Override
    public final ChannelPipeline fireChannelRead(Object msg) {
        AbstractChannelHandlerContext.invokeChannelRead(head, msg);
        return this;
    }

调用AbstractChannelHandlerContext的静态方法invokeChannelRead()，参数head就是HeadContext，是ChannelPipeline中的链表的头部节点。

io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext#invokeChannelRead(io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext, java.lang.Object)

java 复制代码

    static void invokeChannelRead(final AbstractChannelHandlerContext next, Object msg) {
        final Object m = next.pipeline.touch(ObjectUtil.checkNotNull(msg, "msg"), next);
        EventExecutor executor = next.executor();
        if (executor.inEventLoop()) {
            next.invokeChannelRead(m);
        } else {
            executor.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    next.invokeChannelRead(m);
                }
            });
        }
    }

由于是在NioEventLoop中的事件循环中监听到事件就绪触发的事件处理，所以if (executor.inEventLoop())条件一般都是满足的，因此直接调用next.invokeChannelRead(m)方法处理。

io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext#invokeChannelRead(java.lang.Object)

java 复制代码

    private void invokeChannelRead(Object msg) {
        if (invokeHandler()) {
            try {
                ((ChannelInboundHandler) handler()).channelRead(this, msg);
            } catch (Throwable t) {
                invokeExceptionCaught(t);
            }
        } else {
            fireChannelRead(msg);
        }
    }

AbstractChannelHandlerContext的invokeChannelRead方法里面，一般会进入if条件分支，拿到ChannelHandlerContext的ChannelHandler，因为是处理read事件，read事件是入站事件，所以是ChannelInboundHandler类型，然后调用ChannelInboundHandler的channelRead方法进行事件处理，ChannelInboundHandler的channelRead方法就是我们实现的处理逻辑。

当我们在ChannelInboundHandler的channelRead方法处理完毕后，调用ChannelHandlerContext的fireChannelRead(msg)方法，read事件就会继续往下传递，否则事件处理就在当前的ChannelInboundHandler终止。

这里HeadContext的ChannelHandler就是HeadContext自己，channelRead方法就是直接调用ctx.fireChannelRead(msg)。

io.netty.channel.DefaultChannelPipeline.HeadContext#channelRead

java 复制代码

        public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
            ctx.fireChannelRead(msg);
        }

我们再看一个Netty内置的ChannelInboundHandler，比如LoggingHandler。

io.netty.handler.logging.LoggingHandler#channelRead

java 复制代码

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        if (logger.isEnabled(internalLevel)) {
            logger.log(internalLevel, format(ctx, "READ", msg));
        }
        ctx.fireChannelRead(msg);
    }

打印一行日志，然后调用ctx.fireChannelRead(msg)让事件继续往后传递，如果它不调用ctx.fireChannelRead(msg)，那么事件处理就到此为止了，这也是在开发Netty应用时需要注意的地方。

ctx.fireChannelRead(msg)会进入AbstractChannelHandlerContext的fireChannelRead方法。

io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext#fireChannelRead

java 复制代码

    @Override
    public ChannelHandlerContext fireChannelRead(final Object msg) {
        invokeChannelRead(findContextInbound(MASK_CHANNEL_READ), msg);
        return this;
    }

findContextInbound(MASK_CHANNEL_READ)是找到下一个ChannelInboundHandler所在的ChannelHandlerContext，里面是通过位运算进行匹配的，优点小复杂，我们就不看了。假设现在找到了下一个ChannelHandlerContext，那么进入invokeChannelRead方法。

io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext#invokeChannelRead(io.netty.channel.AbstractChannelHandlerContext, java.lang.Object)

java 复制代码

    static void invokeChannelRead(final AbstractChannelHandlerContext next, Object msg) {
        final Object m = next.pipeline.touch(ObjectUtil.checkNotNull(msg, "msg"), next);
        EventExecutor executor = next.executor();
        if (executor.inEventLoop()) {
            next.invokeChannelRead(m);
        } else {
            executor.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    next.invokeChannelRead(m);
                }
            });
        }
    }

可以看到，又回到了AbstractChannelHandlerContext的invokeChannelRead方法，这个方法我们上面已经看过了，这样整个链式调用就串联起来了。