摘要：在上一篇源碼實(shí)戰(zhàn)系列三全剖析中，我們?cè)敿?xì)分析了的初始化過(guò)程，并得出了如下結(jié)論在中，每一個(gè)都有一個(gè)對(duì)象，并且其內(nèi)部本質(zhì)上就是一個(gè)雙向鏈表本篇我們將深入源碼內(nèi)部，對(duì)其一探究竟，給大家一個(gè)全方位解析。

在上一篇《Netty4.x 源碼實(shí)戰(zhàn)系列（三）：NioServerSocketChannel全剖析》中，我們?cè)敿?xì)分析了NioServerSocketChannel的初始化過(guò)程，并得出了如下結(jié)論：

在netty中，每一個(gè)channel都有一個(gè)pipeline對(duì)象，并且其內(nèi)部本質(zhì)上就是一個(gè)雙向鏈表

本篇我們將深入Pipeline源碼內(nèi)部，對(duì)其一探究竟，給大家一個(gè)全方位解析。

在上一篇中，我們得知channel中的pipeline其實(shí)就是DefaultChannelPipeline的實(shí)例，首先我們先看看DefaultChannelPipeline的類(lèi)繼承結(jié)構(gòu)圖：

根據(jù)類(lèi)繼承結(jié)構(gòu)圖，我們看到DefaultChannelPipeline實(shí)現(xiàn)了 ChannelInboundInvoker及ChannelOutboundInvoker兩個(gè)接口。
顧名思義，一個(gè)是處理通道的inbound事件調(diào)用器，另一個(gè)是處理通道的outbound事件調(diào)用器。

inbound： 本質(zhì)上就是執(zhí)行I/O線(xiàn)程將從外部read到的數(shù)據(jù) 傳遞給 業(yè)務(wù)線(xiàn)程的一個(gè)過(guò)程。
outbound： 本質(zhì)上就是業(yè)務(wù)線(xiàn)程 將數(shù)據(jù) 傳遞給I/O線(xiàn)程， 直至發(fā)送給外部的一個(gè)過(guò)程。

如下圖所示：

我們?cè)倩氐紻efaultChannelPipeline這個(gè)類(lèi)，看看其構(gòu)造方法：

protected DefaultChannelPipeline(Channel channel) {
    // 通道綁定channel對(duì)象
    this.channel = ObjectUtil.checkNotNull(channel, "channel");
    succeededFuture = new SucceededChannelFuture(channel, null);
    voidPromise =  new VoidChannelPromise(channel, true);
    
    // 初始化頭、尾上下文
    tail = new TailContext(this);
    head = new HeadContext(this);

    // 頭尾相互鏈接，形成雙向鏈表
    head.next = tail;
    tail.prev = head;
}

此構(gòu)造方法主要做了三件事：
1、綁定了當(dāng)前NioServerSocketChannel實(shí)例
2、初始化pipeline雙向鏈表的頭、尾節(jié)點(diǎn)

關(guān)于NioServerSocketChannel，我在前一篇中已經(jīng)做過(guò)詳細(xì)描述，現(xiàn)在我們著重看看head及tail這兩個(gè)屬性。

從上面的構(gòu)造方法得知，head是HeadContext的實(shí)例，tail是TailContext的實(shí)例，HeadContext與TailContext都是DefaultChannelPipeline的內(nèi)部類(lèi)，它們的類(lèi)繼承結(jié)構(gòu)圖如下：

HeadContext類(lèi)繼承結(jié)構(gòu)圖

TailContext類(lèi)繼承結(jié)構(gòu)圖

從類(lèi)繼承圖我們可以看出：
1、HeadContext與TailContext都是通道的handler（中文一般叫做處理器）
2、HeadContext既可以用于outbound過(guò)程的handler，也可以用于inbound過(guò)程的handler (關(guān)于inboun和outbound上面已經(jīng)作了解釋)
3、TailContext只可以用于inbound過(guò)程的handler
4、HeadContext 與 TailContext 同時(shí)也是一個(gè)處理器上下文對(duì)象

下面我將以HeadContext為例，看看它初始化過(guò)程中到底作了哪些工作

head = new HeadContext(this);

在DefaultChannelPipeline的構(gòu)造方法中，我們看到head結(jié)點(diǎn)初始化代碼如上面所示，對(duì)應(yīng)構(gòu)造器代碼如下：

HeadContext(DefaultChannelPipeline pipeline) {
    super(pipeline, null, HEAD_NAME, false, true);
    unsafe = pipeline.channel().unsafe();
    setAddComplete();
}

在其內(nèi)部，它會(huì)繼續(xù)調(diào)用父類(lèi)AbstractChannelHandlerContext的構(gòu)造器

AbstractChannelHandlerContext(DefaultChannelPipeline pipeline, EventExecutor executor, String name,
                                  boolean inbound, boolean outbound) {
        this.name = ObjectUtil.checkNotNull(name, "name");
        this.pipeline = pipeline;
        this.executor = executor;
        this.inbound = inbound;
        this.outbound = outbound;
        
        ordered = executor == null || executor instanceof OrderedEventExecutor;
    }

此構(gòu)造方法，只是設(shè)置了當(dāng)前context對(duì)象對(duì)應(yīng)的Pipeline以及此context是作用于outbound。
AbstractChannelHandlerContext類(lèi)還有另外兩個(gè)額外屬性，他們是實(shí)現(xiàn)雙向鏈表的關(guān)鍵：

volatile AbstractChannelHandlerContext next;  // 指定下一個(gè)結(jié)點(diǎn)
volatile AbstractChannelHandlerContext prev;  // 指定前一個(gè)結(jié)點(diǎn)

HeadContext 同時(shí)還綁定了unsafe對(duì)象，我們?cè)倩仡櫼幌聈nsafe對(duì)象。

我們從上一篇已經(jīng)得知 unsafe其實(shí)就是對(duì)java nio 通道底層調(diào)用進(jìn)行的封裝，就相當(dāng)于一個(gè)代理類(lèi)對(duì)象。

而DefaultChannelPipeline初始化時(shí)，已經(jīng)綁定了channel，且由于是服務(wù)端，所以此channel是NioServerSocketChannel

protected DefaultChannelPipeline(Channel channel) {
    // 通道綁定channel對(duì)象
    this.channel = ObjectUtil.checkNotNull(channel, "channel");
    
    ... //非相關(guān)代碼已省略
}

所以

unsafe = pipeline.channel().unsafe();

就是

unsafe = new NioMessageUnsafe();

關(guān)于pipeline的tail結(jié)點(diǎn)初始化過(guò)程跟head差不多，這里就不作贅述了。

階段性總結(jié)： 
1、每個(gè)channel初始化時(shí)，都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的pipeline； 
2、此pipeline內(nèi)部就是一個(gè)雙向鏈表； 
3、雙向鏈表的頭結(jié)點(diǎn)是處理outbound過(guò)程的handler，尾節(jié)點(diǎn)是處理inbound過(guò)程的handler；
4、雙向鏈表的結(jié)點(diǎn)同時(shí)還是handler上下文對(duì)象；

通過(guò)《Netty4.x 源碼實(shí)戰(zhàn)系列（二）：服務(wù)端bind流程詳解》 一文，我們知道，服務(wù)端channel在初始化過(guò)程中，會(huì)調(diào)用addLast方法，并傳遞了一個(gè)ChannelInitializer對(duì)象

@Override
void init(Channel channel) throws Exception {
    
    // 非相關(guān)代碼已省略
    ChannelPipeline p = channel.pipeline();
    
    p.addLast(new ChannelInitializer() {
        @Override
        public void initChannel(final Channel ch) throws Exception {
            final ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
            ChannelHandler handler = config.handler();
            if (handler != null) {
                pipeline.addLast(handler);
            }

            ch.eventLoop().execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    pipeline.addLast(new ServerBootstrapAcceptor(
                            ch, currentChildGroup, currentChildHandler, currentChildOptions, currentChildAttrs));
                }
            });
        }
    });
}

本節(jié)我們將詳細(xì)分析一下addLast的過(guò)程 與 ChannelInitializer。

ChannelInitializer
我們先看一下ChannelInitializer的類(lèi)繼承結(jié)構(gòu)圖

通過(guò)類(lèi)繼承圖，我們得知ChannelInitializer的匿名對(duì)象其實(shí)就是一個(gè)處理inbound過(guò)程的處理器，與pipeline中的tail一樣，目前稍有不同的就是ChannelInitializer的匿名對(duì)象并不是一個(gè)context對(duì)象。

關(guān)于ChannelInitializer匿名對(duì)象的initChannel方法實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，本篇先不作詳述，當(dāng)講到EventLoop時(shí)，我們?cè)賮?lái)回顧一下。

pipeline.addLast方法

addLast具體實(shí)現(xiàn)如下：

@Override
public final ChannelPipeline addLast(ChannelHandler... handlers) {
    return addLast(null, handlers);
}

通過(guò)此方法參數(shù)，我們也可以得出，init(Channel channel)方法中的addLast其實(shí)就是想Pipeline中添加一個(gè)處理器。
addLast內(nèi)部繼續(xù)調(diào)用另一個(gè)重載方法：

@Override
public final ChannelPipeline addLast(EventExecutorGroup executor, ChannelHandler... handlers) {
    if (handlers == null) {
        throw new NullPointerException("handlers");
    }

    for (ChannelHandler h: handlers) {
        if (h == null) {
            break;
        }
        addLast(executor, null, h);
    }

    return this;
}

最終調(diào)用的是下面的重載方法（已省略非相關(guān)代碼）：

@Override
public final ChannelPipeline addLast(EventExecutorGroup group, String name, ChannelHandler handler) {
    final AbstractChannelHandlerContext newCtx;
    synchronized (this) {
        checkMultiplicity(handler);

        newCtx = newContext(group, filterName(name, handler), handler);

        addLast0(newCtx);

        
    }
    
    return this;
}

newContext方法的作用就是對(duì)傳入的handler進(jìn)行包裝，最后返回一個(gè)綁定了handler的context對(duì)象：

private AbstractChannelHandlerContext newContext(EventExecutorGroup group, String name, ChannelHandler handler) {
    return new DefaultChannelHandlerContext(this, childExecutor(group), name, handler);
}

新的對(duì)象是DefaultChannelHandlerContext類(lèi)的實(shí)例。

接著我們?cè)倏纯碼ddLast0方法

private void addLast0(AbstractChannelHandlerContext newCtx) {
    AbstractChannelHandlerContext prev = tail.prev;
    newCtx.prev = prev;
    newCtx.next = tail;
    prev.next = newCtx;
    tail.prev = newCtx;
}

經(jīng)過(guò)addLast0，新包裝的context已經(jīng)添加至pipeline中了，此時(shí)的pipeline結(jié)果變化過(guò)程如下：

從addLast0代碼片段得知， 每個(gè)新添加的結(jié)點(diǎn)，都是從tail結(jié)點(diǎn)之前插入

本篇總結(jié)：
經(jīng)過(guò)本篇的代碼研究，對(duì)于Pipeline得出以下結(jié)論：
1、channel初始化時(shí)，會(huì)同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的pipeline；
2、此pipeline本質(zhì)上是一個(gè)handler處理器雙向鏈表， 用于將處理inbound及outbound過(guò)程的handler都串聯(lián)起來(lái)；
3、在netty中，對(duì)于I/O處理分為兩種流向，對(duì)于獲取外部數(shù)據(jù)資源進(jìn)行處理的，都是對(duì)應(yīng)inbound，比如read等，而對(duì)于向外部發(fā)送數(shù)據(jù)資源的，都對(duì)于outbound，比如connetct及write等。

關(guān)于pipeline中的handler調(diào)用過(guò)程，后面的章節(jié)我們會(huì)做詳細(xì)分析。