Netty组件入门学习

Channel、EventLoop和ChannelFuture

1. Channel——Socket;
2. EventLoop——控制流、多线程处理、并发
3. ChannelFuture异步通知

Channel接口

基于I/O操作（例如：bind()、connect()、read()和write()）依赖于底层网络传输提供的原语。在基于Java的网络编程中，其基本构造为类Socket。

Netty的Channel接口所提供的API，大大降低了直接使用Socket类的复杂性。

Channel拥有许多预定义的、专门化实现的广泛类层次结构的根，如下：

1. EmbeddedChannel
2. LocalServerChannel
3. NioDatagramChannel
4. NioSctpChannel
5. NioSocketChannel

EventLoop接口

EventLoop定义了Netty的核心抽象，用于处理连接的生命周期中所发生的事件。

Channel、EventLoop、Thread、EventLoopGroup关系示意图

• 一个EventLoopGroup包含一个或者多个EventLoop
• 一个EventLoop在它的生命周期内只和一个Thread绑定
• 所有由EventLoop处理的I/O事件都将在它专有的Thread上被处理
• 一个Channel在它的生命周期内只注册于一个EventLoop
• 一个EventLoop可能会被分配一个或多个Channel

一个给定Channel的I/O操作都是由相同的Thread执行的，实际上消除了对于同步的需要

ChanneFuture接口

Netty中所有的I/O操作都是异步的，因为一个操作不可能立即返回，所以我们需要一种用于在之后的某个时间点确定其结果的方法。

因此Netty提供了ChannelFuture接口，其addListener()方法注册了一个ChannelFutureListener，以便在某个操作完成时（无论是否成功）得到通知。

ChannelHandler和ChannelPipeline

主要用来管理数据流已经执行应用程序处理逻辑

ChannelHandler接口

ChannelHandler充当了所有处理入站和出站数据的应用程序逻辑的容器。

ChannelHandler可专门用于几乎任何类型的动作，例如将数据从一种格式转换为另外一种格式，或者处理转换过程中所抛出的异常。

ChannelHandler可以用来接收入站事件和数据，随后使用应用程序的业务逻辑进行处理。当你的客户端需要发送响应时，可以从ChannelInboundhandler冲刷数据。

你的应用程序的业务逻辑通常驻留在一个或者多个ChannelInboundHandler中。

ChannelPipeline

ChannelPipeline是ChannelHandler链的容器，并定义用于在该链上传播入站和出站事件流的API。当Channel被创建时，它会被自动地分配到它专属的ChannelPipeline。

ChannelHandler被安装到ChannelPipeline中过程如下：

1. 一个ChannelInitializer的实现被注册到了ServerBootstrap中
2. 当ChannelInitializer.initChannel()方法被调用时，ChannelInitalizer将在ChannelPipeline中安装一组自定义的ChannelHandler
3. ChannelInitializer将它自己从ChannelPipeline中移除

 ChannelHandler可以让事件流经ChannelPipeline，它们是在应用程序的初始化或者引导阶段被安装的。这些对象接收事件、执行它们所实现的处理逻辑，并将数据传递给链中的下一个ChannelHandler。它们的执行顺序是由它们被添加的顺序决定的。

ChannelPipeline是这些ChannelHandler的编排顺序。

入站和出站ChannelHandler可以被安装到同一个ChannelPipeline中。如果一个消息或者任何其他的入站事件被读取，那么它会从ChannelPipeline的头部开始流动，并被传递给第一个ChannelInboundHandler。这个ChannelHandler不一定会实际地修改数据，具体取决于它的具体功能，在这之后，数据将会被传递给链中的下一个ChannelInboundHandler。最终，数据会到达ChannelPipeline的尾端，届时，所有处理就都结束了。

出站数据将会从ChannelOutboundHandler链的尾端开始流动，直到它到达链的头部为止。在这之后，出站数据将会到达网络传输层。

通过使用作为参数传递到每个方法的ChannelHandlerContext，事件可以被传递给当前ChannelPipeLine中的下一个ChannelHandler。因为用户并不是关心所有的事件，因此Netty提供了抽象类ChannelInboundHandlerAdapter和ChannelOutboundHandlerAdapter。通过调用ChannelHandlerContext上的对应的方法，都可以简单地将事件传递给下一个ChannelHandler的方法的实现。

当ChannelHandler被添加到ChannelPipeline时，它将会被分配一个ChannelHandlerContext，它代表了Channel和ChannelPipeline之间的绑定。虽然这个对象可以被用于获取底层的Channel，但是它主要还是被用于出站写数据。

在Netty中，有两种发送消息的方式：

1. 直接写到Channel中，会导致消息从ChannelPipeline的尾端开始流动
2. 写到和ChannelHandler相关联的ChannelHandlerContext对象中，会导致消息从ChannelPipeline中的下一个ChannelHandler开始流动

如果将两个类别（Inboud和Outbound）的ChannelHandler都混合添加到一个ChannelPipeline会发生什么？

虽然ChannelInboundHandler和ChannelOutboundHandler都扩展自ChannelHandler，但是Netty可以区分两种Handler的实现，并确保数据只会在具有相同定向类型的两个ChannelHandler之间传递。

深入了解ChannelHandler

不同类型的ChannelHandler各自的功能主要取决于它们的超类。Netty以适配器类的形式提供了大量默认的ChannelHandler实现，其旨在简化应用程序处理逻辑的开发过程。

这些适配器类可以自动将事件转发到ChannelPipeline中的下一个ChannelHandler，所以你可以只重写那些你想要特殊处理的方法和事件。

为什么需要适配器？

有一些适配器类可以将编写自定义的ChannelHanlder所需要的努力降到最低限度，因为它们提供了定义在对应接口中的所有方法的默认实现。
常用的适配器类有：

• ChannelHandlerAdapter
• ChannelInboundHandlerAdapter
• ChannelOutboundHandlerAdapter
• ChannelDuplexHandler

编码解码器

所有由Netty提供的编码/解码适配器类都实现了ChannelOutboundHandler或者ChannelInboundHandler接口。

对于入站数据，channelRead方法已经被重写了。对于每一个从入站Channel读取的消息，这个方法都会被调用。随后，它将调用由预置解码器提供的decode()方法，并将已解码的字节转发给ChannelPipeline中的下一个ChannelHandler，出站相反。

抽象类SimpleChannelInboundHandler

最常见的一个情况，你的应用程序会利用一个ChannelHandler来接受解码消息，并对该数据应用业务逻辑。要创建一个这样的ChannelHandler,只需要扩展SimpleChannelInboundHandler<T>，其中<T>是你要处理的消息的Java类型。

在这个ChannelHandler中，你将需要重写基类的一个或者多个方法，并且获取一个ChannelHandlerContext的引用，这个引用将作为参数传递给ChannelHandler的所有方法。

在这种类型的ChannelHandler中，最重要的方法是channelRead0(ChannelHandlerContext , T)。除了要求不阻塞当前的I/O线程之外，其具体实现完全取决于你。

引导

Netty的引导类为应用程序的网络层配置提供了容器。

1. 用于客户端（Bootstrap）引导，将一个进程连接到另一个运行在某个指定主机的指定端口上的进程。
2. 用于服务器（ServerBootstrap）引导，将一个进程绑定到某个指定的端口

Bootstrap类比较

类别	Bootstrap	ServerBootstrap
网络编程中的作用	连接到远程主机和端口	绑定到一个本地端口
EventLoopGroup的数目	1	2

区别分析：

1. ServerBootstrap将绑定到一个端口，因为服务器必须要监听连接，而Bootstrap则是由想要连接到远程节点的客户端应用程序所使用的。
2. 为什么服务端需要两个EventLoopGroup（可以是同一个实例）？因为服务器需要两组不同的Channel。第一组将只包含一个ServerChannel，代表服务器自身的已绑定到某个本地端口第二次正在监听的套接字。第二组包含所有已经创建的用来处理传入客户端连接（对于每个服务器已经接受的连接都一个）的Channel。

3.与ServerChannel相关联的EventLoopGroup将分配一个负责为传入连接请求创建Channel的EventLoop。一旦连接被接受，第二个EventLoopGroup就会给它的Channel分配一个EventLoop。

具有两个EventLoopGroup的服务器