Netty详解之七：Pipeline与ChannelHandler

来自Channel底层的IO事件，会转发给pipeline来处理，另一方面用户直接调用Channel的IO方法也是通过pipeline达到底层。因此pipepline是Netty内核与业务层之间的传送带，是一个双向的IO事件通道，其中从业务层往底层方向叫"outbound"，从底层通往上层，叫“inbound"。

Pipeline本质上是由一个一个ChannelHandler节点组成的双向链表，其中既有Netty预置的节点，也有用户代码添加的节点。每个节点处理特定IO事件，或者将IO事件进行转换再传递给下一个节点。Pipline是典型的责任链模式，方便适应各种业务场景和数据格式。

Pipeline是Netty事件驱动模型的另-个核心抽象（第一个是EventLoop），在这个模型中，所有的IO相关操作，无论是数据读写，还是其他Socket管理操作，Netty都把它当做事件来传递。

这里并没有一个所谓Event类型（据说Netty3是有的，Netty4出于性能原因去掉了），事件传递就是指接口方法调用；在面向对象的世界里，方法调用和事件传递这两个概念本就可以混用。

核心接口

我们了解一下围绕Pipeline的几个核心抽象概念。

Channel(In/Out)boundInvoker

ChannelInboundInvoker表示处理Inbound事件的调用入口，而ChannelOutboundInvoker则表示发起Outbound事件的调用入口。

public interface ChannelInboundInvoker {
    ChannelInboundInvoker fireChannelRegistered();
    ChannelInboundInvoker fireChannelUnregistered();
    ChannelInboundInvoker fireChannelActive();
    ChannelInboundInvoker fireChannelInactive();
    ChannelInboundInvoker fireExceptionCaught(Throwable cause);
    ChannelInboundInvoker fireUserEventTriggered(Object event);
    ChannelInboundInvoker fireChannelRead(Object msg);
    ChannelInboundInvoker fireChannelReadComplete();
    ChannelInboundInvoker fireChannelWritabilityChanged();
}

public interface ChannelOutboundHandler extends ChannelHandler {
    void bind(ChannelHandlerContext ctx, SocketAddress localAddress, ChannelPromise promise) throws Exception;
    void connect(
            ChannelHandlerContext ctx, SocketAddress remoteAddress,
            SocketAddress localAddress, ChannelPromise promise) throws Exception;
    void disconnect(ChannelHandlerContext ctx, ChannelPromise promise) throws Exception;
    void close(ChannelHandlerContext ctx, ChannelPromise promise) throws Exception;
    void deregister(ChannelHandlerContext ctx, ChannelPromise promise) throws Exception;
    void read(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
    void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) throws Exception;
    void flush(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
}

这些接口方法的名字都非常好地表达了它的意思，InBound事件和OutBound事件的触发方法形式有明显的区别：

• Inbound事件：触发事件的方法叫fireXXX，它的返回值是一个ChannelPipeline，以方便链式调用；底层不会关注上层处理事件的结果，因而此类方法没有Future之类的参数或返回值。
• OutBound请求：类似传统Socket操作，比如connect，bind，read，write等，基本都有一个ChannelPromise参数来监视操作的完成状态（Netty的IO操作都是异步的）。

这两个接口都叫Invoker，表示它是主动触发者，但是不是处理者，handler才是处理器，名字和功能对应得非常到位。

ChannelPipeline接口

现在可以看看ChannelPipeline的接口定义：

public interface ChannelPipeline
        extends ChannelInboundInvoker, ChannelOutboundInvoker, Iterable> {

	 //在头部添加一个ChannelHandler
    ChannelPipeline addFirst(String name, ChannelHandler handler);

	 //在头部添加一个ChannelHandler，且指定该handler在group内执行
    ChannelPipeline addFirst(EventExecutorGroup group, String name, ChannelHandler handler);

    //此处省略了addLast,addBefore，addAfter

    //移除handler
    ChannelPipeline remove(ChannelHandler handler);

    //按名字移除handler
    ChannelHandler remove(String name);
    
    //此处省略了removeFirst，removeLast，replace

    //头部handler
    ChannelHandler first();

	 //头部节点
    ChannelHandlerContext firstContext();

	 //获取对应handler的节点
    ChannelHandlerContext context(ChannelHandler handler);

	//Pipline所属的Channel
    Channel channel();


	//fireXXX方法来自ChannelInboundInvoker，重新声明以修改返回值类型
    @Override
    ChannelPipeline fireChannelRegistered();
    
    //其他fire方法声明
    ...
    
}

上面的的代码省略了一些功能类似的方法的声明，它主要包含以下几类方法：

• handler链表管理：也就是增删改查接口，可以给handler赋予一个有意义的name，便于管理；
• 获取ChannelHandlerContext：可以获取handler对应的节点对象；
• 传递Inbound事件的方法：来自ChannelInboundInvoker；
• 发起OutBound请求的方法：来自父接口ChannelOutboundInvoker；

虽然我们一直认为Channel PipeLine应该在限定在单个EventGroup内的单个EventLoop内执行，但是Pipeline显然支持更灵活的形式。方法addFirst(EventExecutorGroup group, String name, ChannelHandler handler);说明了这一点。

ChannelHandlerContext

ChannelHandlerContext是Pipeline的内部节点类型，它的接口定义如下：

public interface ChannelHandlerContext extends AttributeMap, ChannelInboundInvoker, ChannelOutboundInvoker {
	 //所属的Channel
    Channel channel();
    //所属的pipeline
    ChannelPipeline pipeline();
    //handler应该执行的EventExecutor
    EventExecutor executor();
    //所包装的ChannelHandler
    ChannelHandler handler();
    //该节点是否已经从pipeline移除
    boolean isRemoved();
}

ChannelHandlerContext有三个作用：

• 一个是将Channel包装为pipeline所需的节点类型；
• 封装了调用Channelhandler的细节；
• 作为handler方法的参数，为handler提供必要的上下文信息。

我们注意到：ChannelHandlerContext和ChannelPipeline一样，都扩展自ChannelInboundInvoker和ChannelOutboundInvoker接口，这是很容易理解的，因为pipeline基本上将所有IO事件都转发给它的节点。 但二者表达的语义是不一样的，pipeline作为invoker调动整个流水线来处理事件；而ChannelHandlerContext作为invoker，调用本节点（及后续节点）来处理事件。

ChannelHandler

ChannelHandler是事件处理器接口，它的定义如下：

public interface ChannelHandler {
    void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
    void handlerRemoved(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
    void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception;
    @Inherited
    @Documented
    @Target(ElementType.TYPE)
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @interface Sharable {
        // no value
    }
}

这一层ChannelHandler定义的方法不多，其功能可望文生义。

它定义了一个Sharable注解，标注那些可以被共享的handler，被共享意味着该handler可以被添加到多个pipeline，或在一个pipeline中添加多次。一般handler如果是无状态的，或做好了相关状态管理机制，才可被共享。

Channel(In/Out)boundHandler

ChannelHandler有两个重要的子接口，第一个是ChannelInboundHandler，代表处理Inbound事件的handler，它的定义如下：

public interface ChannelInboundHandler extends ChannelHandler {
    void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
    void channelUnregistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
    void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
    void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
    void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception;
    void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
    void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception;
    void channelWritabilityChanged(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
    void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception;
}

ChannelInboundHandler与ChannelInboundInvoker相呼应。而另一个子接口ChannelOutboundHandler，代表处理Outbound事件的handler，与ChannelOutboundInvoker相呼应。

public interface ChannelOutboundHandler extends ChannelHandler {
    void bind(ChannelHandlerContext ctx, SocketAddress localAddress, ChannelPromise promise) throws Exception;
    void connect(
            ChannelHandlerContext ctx, SocketAddress remoteAddress,
            SocketAddress localAddress, ChannelPromise promise) throws Exception;
    void disconnect(ChannelHandlerContext ctx, ChannelPromise promise) throws Exception;
    void close(ChannelHandlerContext ctx, ChannelPromise promise) throws Exception;
    void deregister(ChannelHandlerContext ctx, ChannelPromise promise) throws Exception;
    void read(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
    void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) throws Exception;
    void flush(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception;
}

Pipeline的实现

DefaultChannelPipeline

非常幸运，pipeline的继承层次没有这么复杂，具体类DefaultChannelPipeline直接实现了它，并且被大部分Channel直接使用，所以我们只需要掌握DefaultChannelPipeline就够了。

先看看该类的重要成员字段：

public class DefaultChannelPipeline implements ChannelPipeline {

	 //内部双向链表的Head节点，和tail节点
    final AbstractChannelHandlerContext head;
    final AbstractChannelHandlerContext tail;

    //所属channel
    private final Channel channel;

	 //由于handler可以在多个EventExecutorGroup内执行，这里记住每个EventExecutorGroup所选择的EventExecutor
    private Map childExecutors;
    
    //估计数据对象尺寸的handler，由ChannelConfig提供
    private volatile MessageSizeEstimator.Handle estimatorHandle;
}

再看构造方法：

protected DefaultChannelPipeline(Channel channel) {
    this.channel = ObjectUtil.checkNotNull(channel, "channel");

	 //创建head和tail节点
    tail = new TailContext(this);
    head = new HeadContext(this);

    //头尾相连，构成双向链表
    head.next = tail;
    tail.prev = head;
}

链表管理：addHandler

我们以addFirst为例，看一下pipeline handler链管理的相关方法，

@Override
public final ChannelPipeline addFirst(EventExecutorGroup group, String name, ChannelHandler handler) {
    final AbstractChannelHandlerContext newCtx;
    synchronized (this) {
    
        //检查handler是否被多次添加，对于非sharable的handler，是不允许的
        checkMultiplicity(handler);
         
        //检查nam的重复，如果name=null，生成一个，
        name = filterName(name, handler);
	
		 //实际就是创建DefaultChannelHandlerContext，一个链表节点
        newCtx = newContext(group, name, handler);

		 //纯粹链表操作，看代码即可
        addFirst0(newCtx);

		 //如果Channel此时还没register（到EventLoop），那么handler的HandlerAdded回调不能执行，callHandlerCallbackLater创建延迟的回调任务
        if (!registered) {
            newCtx.setAddPending();
            callHandlerCallbackLater(newCtx, true);
            return this;
        }
		 
		 //到这里，说明Channel已经完成register，执行HandlerAdded回调
		 //当前不在对应的EventLoop内，执行callHandlerAddedInEventLoop
        EventExecutor executor = newCtx.executor();
        if (!executor.inEventLoop()) {
            callHandlerAddedInEventLoop(newCtx, executor);
            return this;
        }
    }
    //当前在对应的EventLoop内，直接执行HandlerAdded回调
    callHandlerAdded0(newCtx);
    return this;
}

private void addFirst0(AbstractChannelHandlerContext newCtx) {
    AbstractChannelHandlerContext nextCtx = head.next;
    newCtx.prev = head;
    newCtx.next = nextCtx;
    head.next = newCtx;
    nextCtx.prev = newCtx;
}

callHandlerAdded0方法其实就是执行ChannelHandher.callHandlerAdded，以及一些异常处理逻辑；而callHandlerAddedInEventLoop，在指定的EventLoop执行callHandlerAdded0，它们的代码就不贴了。

触发inbound事件

触发inbound事件的方法来自ChannelInboundInvoker接口，以fireChannelActive为例：

@Override
public final ChannelPipeline fireChannelActive() {
    AbstractChannelHandlerContext.invokeChannelActive(head);
    return this;
}

出人意料地简单，直接传递给head的invokeChannelActive方法节点即可；其他fireXXX方法的实现也是类似地专递给节点的invokeXXX方法。

执行outbound请求

再看outbound事件，以connect为例：

@Override
public final ChannelFuture connect(SocketAddress remoteAddress) {
    return tail.connect(remoteAddress);
}

转发给tail节点即可；其他诸如bind，write，close，flush，read都是类似的。

重要结论：事件在pipline中的传递

pipeline处理inbound事件的实现是交给head节点，处理oubound事件是交给tail节点，这意味着inbound事件，从head–>tail方向传递outbound事件，从tail–>head方向传递。

ChannelHandlerContext实现

DefaultChannelHandlerContext是ChanelPipeline使用的默认节点类型，它本身没什么逻辑，全部在基类AbstractChannelHandlerContext里。

abstract class AbstractChannelHandlerContext implements ChannelHandlerContext, ResourceLeakHint {
    
    //前驱和后驱节点指针
    volatile AbstractChannelHandlerContext next;
    volatile AbstractChannelHandlerContext prev;
    
    //节点状态，指handlerAdded回调尚未调用
    private static final int ADD_PENDING = 1;
    //节点状态,指handlerAdded回调已经调用
    private static final int ADD_COMPLETE = 2;
    //节点状态,指handlerRemove回调已经调用，节点已经从pipepline移除
    private static final int REMOVE_COMPLETE = 3;
 	//节点状态，默认初始
    private static final int INIT = 0;

	 //节点所属的pipeline
    private final DefaultChannelPipeline pipeline;
    //节点名字
    private final String name;
    
    //一个标记，执行节点的EventLoop按顺序执行事件，也即扩展自OrderedEventExecutor接口
    private final boolean ordered;
    
    //一个关于ChannelHandler处理事件的未掩码，通过这个掩码pipeLine能知道handler能处理那些事件，进而跳过不必要的节点，提高执行效率
    private final int executionMask;

 	 //执行handler的EventLoop，可为null，即使用Channel注册的executor
    final EventExecutor executor;
    private ChannelFuture succeededFuture;

	 //如果handler需要在其他executor执行，需要将执行逻辑封装为一个task
    private Tasks invokeTasks;

	 //初始化state
    private volatile int handlerState = INIT;

    AbstractChannelHandlerContext(DefaultChannelPipeline pipeline, EventExecutor executor,
                                  String name, Class handlerClass) {
        this.name = ObjectUtil.checkNotNull(name, "name");
        this.pipeline = pipeline;
        this.executor = executor;
        this.executionMask = mask(handlerClass);
        ordered = executor == null || executor instanceof OrderedEventExecutor;
    }
}

处理inbound事件

前面已经展示了，pipeline调用head节点的invokeXXX来处理inbound事件，我们来看AbstractChannelHandlerContext如何实现相关方法，以ChannelActive事件为例。

//静态方法，让handler在对应的EventLoop内执行
static void invokeChannelActive(final AbstractChannelHandlerContext next) {
    EventExecutor executor = next.executor();
    //下面是老套路，如果当前线程在所属eventLoop内，就地执行，否则包装为一个task提交给eventLoop。
    if (executor.inEventLoop()) {
        next.invokeChannelActive();
    } else {
        executor.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                next.invokeChannelActive();
            }
        });
    }
}

//执行handler方法处理事件
private void invokeChannelActive() {
    //依据节点状态判断是否执行
    if (invokeHandler()) {
        try {
        	  //调用handler.channelActive方法
            ((ChannelInboundHandler) handler()).channelActive(this);
        } catch (Throwable t) {
            notifyHandlerException(t);
        }
    } else {
    	 //否则继续传递事件
        fireChannelActive();
    }
}

//ADD_COMPLETE状态的节点，才执行handler； 
// (!ordered && handlerState == ADD_PENDING) 这个条件暂时没理解什么意思
private boolean invokeHandler() {
    int handlerState = this.handlerState;
    return handlerState == ADD_COMPLETE || (!ordered && handlerState == ADD_PENDING);
}

//向下一个节点传递ChannelActive事件
@Override
public ChannelHandlerContext fireChannelActive() {
    invokeChannelActive(findContextInbound(MASK_CHANNEL_ACTIVE));
    return this;
}

//顺着Inbound方向，搜寻下一个能处理对应事件的handler节点
private AbstractChannelHandlerContext findContextInbound(int mask) {
    AbstractChannelHandlerContext ctx = this;
    do {
        ctx = ctx.next;
    } while ((ctx.executionMask & mask) == 0);
    return ctx;
}

上面代码虽然不长，信息量挺大：

• handler可以在设定的eventLoop内执行，这样一来事件的传递过程也就异步化了，如果链表中的每个handler都在不同的eventLoop，那么事件在不同的线程中不断传递，肯定影响性能；
• 如果一个handler打算处理某个事件，那么它就拥有了该事件进一步传递与否的权利，换句话说，它可以决定该事件处理是否完结；
• ChannelHandlerContext.fireXXX方法，向下一个节点继续传递事件；

我们可以提前瞥一眼ChannelInboundHandlerAdapter（InboundHandler抽象基类）的channelActive方法实现：没有做任何处理，调用ChannelHandlerContext.fireChannelActive传递给下一个节点。

public class ChannelInboundHandlerAdapter {
    ...
    
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelActive();
    }
    
    ...
}

处理outbound请求

outbound请求是从tail节点开始处理的，看AbstractChannelHandlerContext如何实现connect，相关方法如下：

@Override
public ChannelFuture connect(final SocketAddress remoteAddress, final SocketAddress localAddress, final ChannelPromise promise) {
		
	 //找到第一个第一个能处理connect的节点
    final AbstractChannelHandlerContext next = findContextOutbound(MASK_CONNECT);
    
    //老套路，不解释
    EventExecutor executor = next.executor();
    if (executor.inEventLoop()) {
        next.invokeConnect(remoteAddress, localAddress, promise);
    } else {
        safeExecute(executor, new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                next.invokeConnect(remoteAddress, localAddress, promise);
            }
        }, promise, null, false);
    }
    return promise;
}

private AbstractChannelHandlerContext findContextOutbound(int mask) {
    AbstractChannelHandlerContext ctx = this;
    do {
        ctx = ctx.prev;
    } while ((ctx.executionMask & mask) == 0);
    return ctx;
}


private void invokeConnect(SocketAddress remoteAddress, SocketAddress localAddress, ChannelPromise promise) {
    if (invokeHandler()) {
        try {
        	  //调用handler的connect方法来处理请求
            ((ChannelOutboundHandler) handler()).connect(this, remoteAddress, localAddress, promise);
        } catch (Throwable t) {
            notifyOutboundHandlerException(t, promise);
        }
    } else {
        connect(remoteAddress, localAddress, promise);
    }
}

//这个所谓safeExecute，只是为了适应lazy参数，只有AbstractEventExecutor支持lazyExecute
//还记得否？lazyExecute是指如果当前EventLoop处于阻塞状态，暂时不唤醒，等有其他task激活Eventloop再执行
private static boolean safeExecute(EventExecutor executor, Runnable runnable,  ChannelPromise promise, Object msg, boolean lazy) {
    try {
        if (lazy && executor instanceof AbstractEventExecutor) {
            ((AbstractEventExecutor) executor).lazyExecute(runnable);
        } else {
            executor.execute(runnable);
        }
        return true;
    } catch (Throwable cause) {
        try {
            promise.setFailure(cause);
        } finally {
            if (msg != null) {
                ReferenceCountUtil.release(msg);
            }
        }
        return false;
    }
}

执行的套路和inbound是类似的，但是有一个明显差别，inbound从head节点开始，头节点处理不了再传递给后继节点；而outbound一上来就查找下一个节点，实际上跳过了tail节点（这只是一个性能优化）。

HeadContext

上面看到connect请求是由OutboundHandler来处理的，但是我们编写netty程序，从来不会编写处理connect请求的handler；大家应该能想到肯定是Netty内置了一个这样的handler，确实是这样，这个handler就是pipeline的头节点：HeadContext。

HeadContext是DefaultChannelPipeline的内部类，定义如下：

//HeadContext即是ChannelHandlerContext，也是Channel(In/Out)boundHandler，它没有其他用途，实现更紧凑
final class HeadContext extends AbstractChannelHandlerContext
            implements ChannelOutboundHandler, ChannelInboundHandler {

	 //持有Channel的unsafe
    private final Unsafe unsafe;

    HeadContext(DefaultChannelPipeline pipeline) {
        super(pipeline, null, HEAD_NAME, HeadContext.class);
        unsafe = pipeline.channel().unsafe();
        
        //初始化就进入ADD_COMPLETE状态，无论Channel注册与否
        setAddComplete();
    }

    //Outbound请求处理
    
    @Override
    public void bind(
            ChannelHandlerContext ctx, SocketAddress localAddress, ChannelPromise promise) {
        unsafe.bind(localAddress, promise);
    }

    @Override
    public void connect(
            ChannelHandlerContext ctx,
            SocketAddress remoteAddress, SocketAddress localAddress,
            ChannelPromise promise) {
        unsafe.connect(remoteAddress, localAddress, promise);
    }
    @Override
    public void disconnect(ChannelHandlerContext ctx, ChannelPromise promise) {
        unsafe.disconnect(promise);
    }
    @Override
    public void close(ChannelHandlerContext ctx, ChannelPromise promise) {
        unsafe.close(promise);
    }
    @Override
    public void deregister(ChannelHandlerContext ctx, ChannelPromise promise) {
        unsafe.deregister(promise);
    }
    @Override
    public void read(ChannelHandlerContext ctx) {
        unsafe.beginRead();
    }
    @Override
    public void write(ChannelHandlerContext ctx, Object msg, ChannelPromise promise) {
        unsafe.write(msg, promise);
    }
    @Override
    public void flush(ChannelHandlerContext ctx) {
        unsafe.flush();
    }
    
    //Inbound事件处理
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
        ctx.fireExceptionCaught(cause);
    }
    @Override
    public void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx) {
        invokeHandlerAddedIfNeeded();
        ctx.fireChannelRegistered();
    }
    
	 ...
}

可见Head节点处理事件的方式如下：

• outbound请求：全部调用Channel.unsafe的对应执行方法，是请求链表的最后一环；一般来说，对于connect，bind这样的指令类请求，也不需要其他handler来参与（除非有什么过滤拦截之类的需求）。
• inbound事件：全部转发给下一节点，对某些特殊事件，有少量处理逻辑：比如channelActive：如果channel配置了autoread，发出一个outbound请求。

TailContext

TailContext是pipeline tail节点的实现，它是一个占位符型的节点，没有具体逻辑。

ChannelHandler

ChannelHandler在Netty这个事件驱动框架中，担任事件处理器的角色。我们实际写代码的时候，很多情况都是在编自定义的handler。

Channel(In/out)boundHandlerAdapter

Netty提供了ChannelInboundHandlerAdapter和ChannelOutboundHandlerAdapter两个基类，作为实现具体handler的基础。

public class ChannelInboundHandlerAdapter extends ChannelHandlerAdapter implements ChannelInboundHandler {

    @Skip
    @Override
    public void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelRegistered();
    }

    @Skip
    @Override
    public void channelUnregistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.fireChannelUnregistered();
    }
    
    //其他ChannelInboundHandler方法的实现都是类似的
}

有了上面的知识，这个类的功能很容易看明白，对于所有的inbound事件，不做任何处理，转发给下一个节点。@Skip注解标注该时间处理方法可以跳过，提高pipline的性能。

ChannelOutboundHandlerAdapter的实现，如出一辙：

public class ChannelOutboundHandlerAdapter extends ChannelHandlerAdapter implements ChannelOutboundHandler {
    @Skip
    @Override
    public void bind(ChannelHandlerContext ctx, SocketAddress localAddress,
            ChannelPromise promise) throws Exception {
        ctx.bind(localAddress, promise);
    }
    @Skip
    @Override
    public void connect(ChannelHandlerContext ctx, SocketAddress remoteAddress,
            SocketAddress localAddress, ChannelPromise promise) throws Exception {
        ctx.connect(remoteAddress, localAddress, promise);
    }
    
    //其他ChannelOutboundHandler方法的实现都是类似的
}

一个肩负具体功能的ChannelHandler，一般仅对某个或某几个事件感兴趣，对于不管兴趣的事件传递给下一个节点即可，从Channel(In/out)boundHandlerAdapter继承刚好满足该需求。

ChannelDuplexHandler

ChannelDuplexHandler代表一个双向的ChannelHandler，它的定义如下：

public class ChannelDuplexHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter implements ChannelOutboundHandler {

    @Skip
    @Override
    public void bind(ChannelHandlerContext ctx, SocketAddress localAddress,
                     ChannelPromise promise) throws Exception {
        ctx.bind(localAddress, promise);
    }
    //其他ChannelOutboundHandler方法
}

由于java没有多继承，它只能继承ChannelInboundHandlerAdapter，并将ChannelOutboundHandlerAdapter的功能复制一遍。

预定义Handler

Netty为用户预置了很多ChannelHandler，可以开箱即用，大体分为以下几类：

• 编解码器

用户实现自定义Handler最常见的功能需求是数据的编解码，实现业务数据和字节数据之间的互相转换；编码器一般叫xxxEncoder，解码器叫xxxDecoder，而同时实现编解码功能的handler一般叫xxxCodec。
比如LengthFieldBasedFrameDecoder和LengthFieldPrepender，分别实现了（长度+body）格式消息解码器和编码器。

• 应用层网络协议
  比如HttpServerCodec（它同时也是一个针对http对象的编解码器）实现对http消息的处理，而WebSocketServerProtocolHandler实现了websocket握手协议；这样一来，用户可以直接处理上层协议数据对象，而不需要处理协议细节。

• 状态检测
  比如IdleStateHandler，能够检测通道的空闲状态（无读、写持续一段时间），发出一个IdleStateEvent事件到Pipeline的下一个节点，我们可以通过另外一个handler来处理该事件，比如可认为通道已经失效，或发送心跳包。

更多的Handler大家请阅读源码里面的示例，基本上很多偏底层的功能Netty都有一些预定义handler能用上

WebSocket

这里倒不是为了刻意介绍WebSocket，而是想以“基于Netty构建WebSocket服务端”来体验本章学习的知识。

WebSocket是基于HTPP协议工作的，HTTP本来是短连接模式（每个请求建立一个连接，完成后就断开），而WebSocket协议在能够将短连接升级为长连接。换句话说，WebSocket通过HTTP协议的格式来传输数据，客户端和服务端之间通过握手数据包约定升级为长连接。

使用Netty启动WebSocket的示例代码如下：

ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
NioEventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
NioEventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(5);
bootstrap.group(bossGroup, workerGroup);
bootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class);
bootstrap.childHandler(new ChannelInitializer() {
    protected void initChannel(SocketChannel ch) {
        ch.pipeline().addLast(new HttpServerCodec());
        ch.pipeline().addLast(new HttpObjectAggregator(65536));
        ch.pipeline().addLast(new WebSocketServerProtocolHandler("/", (String)null, true));
        ch.pipeline().addLast(new CustomHandler());
    }
})
bootstrap.bind(port).sync();

• 第一个handler是HttpServerCodec，因为webSocket是基于Http的，所以要把Http协议对象的编解码器放在最前面；
• 第二个是HttpObjectAggregator，这是因为WebSocketServerProtocolHandler只能处理FullHttpRequest，而不能处理一般的HttpObject；
• 第三个就是WebSocketServerProtocolHandler，完成握手协议，以及websocket数据帧的解析；
• 最后一个是客户自己的Handler，用来处理WebSocketFrame数据对象。

这四个handler组成了pipeline（还有隐藏的Head和Tail），读数据的时候，底层字节流按inbound方向，字节数据经过HttpServerCodec、HttpObjectAggregator、WebSocketServerProtocolHandler，到达CustomHandler的时候已经变成了WebSocketFrame的形式。而写数据的时候，WebSocketFrame按outhound方向，经过WebSocketServerProtocolHandler、HttpObjectAggregator、HttpServerCodec，变成字节流注入底层socket。

通过websocket的配置案例可知，netty对应用层协议的支持，就是通过提供对应的ChannelHandler来实现的；而我们自己的Handler一般放在最后面，用来处理应用层协议数据。如果我们使用完全自定义的数据协议，那么我们的handler就需要直面字节流了，实现编解码功能了。下一章节住专门讲解“编解码器”。