Netty的ChannelPipeline

1、如何理解Netty的ChannelPipeline

     在Netty中，每个Channel被创建的时候都需要被关联一个对应的pipeline（通道），这种关联关系是永久的（整个程序运行的生命周期中）。ChannelPipeline可以理解成一个消息（ 或消息事件，ChanelEvent）流转的通道，在这个通道中可以被附上许多用来处理消息的handler，当消息在这个通道中流转的时候，如果有与这个消息类型相对应的handler，就会触发这个handler去执行相应的动作。它实现了Intercepting Filter模式（个人理解与Filter Chain模式类似）。

可以通过下面这句话来理解一些相关的概念：ChannelEvents are processed by ChannelHandlers in a ChannelPipeline

2、ChannelPipeline的创建方式

     Netty的作者建议采用辅助类org.jboss.netty.channel.Channels的静态无参函数pipeline来创建一个ChannelPipeline对象，从源代码上看其实就是调用了DefaultChannelPipeline的无参构造函数，返回new出来的对象而已。

3、消息的流转

     Netty中消息的流转有两个方向：上行、下行

     因此，处理消息事件（ChannelEvent）的处理器（ChannelHandler）大致可以分为两个方向:ChannelUpstreamHandler、ChannelDownstreamHandler

   

  *                                       I/O Request

 *                                     via {@link Channel} or

 *                                 {@link ChannelHandlerContext}

 *                                           |

 *  +----------------------------------------+--------------- +

 *  |                  ChannelPipeline       |               |

 *  |                                       \|/              |

 *  |  + ----------------------+  +----------- +------------+  |

 *  |  | Upstream Handler  N  |  | Downstream Handler  1  |  |

 *  |  + ----------+----------- +  +-----------+ ------------+  |

 *  |            /|\                         |               |

 *  |             |                         \|/              |

 *  |  + ----------+----------- +  +-----------+ ------------+  |

 *  |  | Upstream Handler N -1 |  | Downstream Handler  2  |  |

 *  |  + ----------+----------- +  +-----------+ ------------+  |

 *  |            /|\                         .               |

 *  |             .                          .               |

 *  |     [ sendUpstream() ]        [ sendDownstream() ]     |

 *  |     [ + INBOUND data ]        [ + OUTBOUND data  ]     |

 *  |             .                          .               |

 *  |             .                         \|/              |

 *  |  + ----------+----------- +  +-----------+ ------------+  |

 *  |  | Upstream Handler  2  |  | Downstream Handler M -1 |  |

 *  |  + ----------+----------- +  +-----------+ ------------+  |

 *  |            /|\                         |               |

 *  |             |                         \|/              |

 *  |  + ----------+----------- +  +-----------+ ------------+  |

 *  |  | Upstream Handler  1  |  | Downstream Handler  M  |  |

 *  |  + ----------+----------- +  +-----------+ ------------+  |

 *  |            /|\                         |               |

 *  +-------------+ --------------------------+--------------- +

 *                |                         \|/

 *  +-------------+ --------------------------+--------------- +

 *  |             |                          |               |

 *  |     [ Socket.read() ]          [ Socket.write() ]      |

 *  |                                                        |

 *  |  Netty Internal I/O Threads (Transport Implementation) |

 *  +--------------------------------------------------------+

以upstream为例，从socket读出来的数据，逐渐往上进行传递，即原始数据依次往上被进行解析，可能因为所需要的业务数据外面包裹着许多其它附加的数据。如加密、验证、签名等。

downstream与此相反，即把业务数据进行一层层地加密、签名等处理后，写到socket中发出去。这个模型其实可以参考（TCP的七层模型）

4 、pipeline中的handlers顺序如何理解

在添加handler的时候，如果理解顺序。可以把pipeline理解成一个队列，addLast是添加到队列的尾部，addFirst是添加到队列的头部。

upstream的方向是从头到尾，downstream的方向是从尾到头。

5、 多线程环境

ChannelPipeline中的handler是可以在任何时候动态地增加或者删除的，因为ChannelPipeline本身是线程安全的（这点由Netty本身去保证）

6、 ChannelPipeline实例具体解析

在对ChannelPipeline进行解析时，以Netty提供的一个默认实现DefaultChannelPipeline来进行解析，先来看下这个类的一些成员变量（去除日志相关成员logger）

     static final ChannelSink discardingSink = new DiscardingChannelSink();

    private volatile Channel channel;

    private volatile ChannelSink sink;

    private volatile DefaultChannelHandlerContext head;

    private volatile DefaultChannelHandlerContext tail;

    private final Map<String, DefaultChannelHandlerContext> name2ctx =

        new HashMap<String, DefaultChannelHandlerContext>(4);

discardingSink是用来处理上行到最上，或者下行到最下时的对消息事件的处理，这个可以不用太关注

主要来关注下head、tail、name2ctx，head和tail这一看就是链表的头和尾，可以进一步猜想pipeline中的handlers是按照一个链表排列的。name2ctx用一个map结构提供名称到handler的映射关系（通过handlerContext可以找到相应的handler）。

下面以addLast为例来进行解析

public synchronized void addLast(String name, ChannelHandler handler) {

        if (name2ctx.isEmpty()) {

            init(name, handler);

        } else {

            checkDuplicateName(name);

            DefaultChannelHandlerContext oldTail = tail;

            DefaultChannelHandlerContext newTail = new DefaultChannelHandlerContext(oldTail, null, name, handler);

            callBeforeAdd(newTail);

            oldTail.next = newTail;

            tail = newTail;

            name2ctx.put(name, newTail);

            callAfterAdd(newTail);

        }

    }

依赖DefaultChannelHandlerContext来实现队列结构，在DefaultChannelHandlerContext中有指向前一个和后一个的引用，就不细看，只用看一个DefaultChannelHandlerContext的成员变量即可。

private final class DefaultChannelHandlerContext implements ChannelHandlerContext {

        volatile DefaultChannelHandlerContext next;

        volatile DefaultChannelHandlerContext prev;

        private final String name;

        private final ChannelHandler handler;

        private final boolean canHandleUpstream;

        private final boolean canHandleDownstream;

        private volatile Object attachment;