Channel过滤器实现原理与Servlet filter机制一致，它将Channel的数据管道抽象为ChannelPipeline，消息在ChannelPipeline中流动和传递。ChannelPipeline持有I/O事件拦截器ChannelHandler的链表，由ChannelHandler对I/O事件进行拦截和处理，可以方便的通过新增和删除ChannelHandler来实现不同的业务逻辑定制，不需要对已有的ChannelHandler进行修改，能够实现对修改封闭和对扩展的支持。
1、ChannelPipeline功能说明
ChannelPipeline是ChannelHandler的容器，他负责ChannelHandler的管理和时间拦截与调度。
2、ChannelPripeline的事件处理
1）底层的SocketChannel read()方法去读ByteBuf，触发ChannelRead事件，由I/O线程NioEventloop调用ChannelPipeline的fireChannelRead(Object msg)方法，将消息传输到ChannelPipeline中
2）消息依次被HeadHandler、ChannelHandler1、ChannelHandler2.……TailHandler拦截和处理，在这个过程中，任何ChannelHandler都可以中断当前的流程，结束消息的传递
3）调用ChannelHandlerContext的write方法发送消息，消息从TailHandler开始，途经ChannelHandlerN……ChannelHandler1，HeadHandler，最终被添加到消息发送缓冲区中等待刷新和发送，在此过程中也可以中断消息的传递
Netty的事件分为：inbound事件和outbound事件。
inbound事件通常由I/O线程触发，上图的左半部分；触发inbound事件的方法
①ChannelHandlerContext.fireChannelRegistered()：Channel注册事件
②ChannelHandlerContext.fireChannelActive():TCP链路建立成功，Channel激活事件
③ChannelHandlerContext.fireChannelRead(Object):读事件
④ChannelHandlerContext.fireChannelReadComplete():读操作完成通知事件
⑤ChannelHandlerContext.fireExceptionCaught(Throwable)：异常通知事件
⑥ChannelHandlerContext.fireUserEventTriggered(Object)：用户自定义事件
⑦ChannelHandlerContext.fireChannelWritabilityChanged()：Channel的可写状态变化通知事件
⑧ChannelHandlerContext.fireChannelInactive()：TCP连接关闭，链路不可用通知事件
Outbound事件通常是由用户主动发起的网络I/O操作，上图对应的右半部分。触发Outbound事件的方法如下：
① ChannelHandlerContext.bind(SocketAddress, ChannelPromise)：绑定本地地址事件
②ChannelHandlerContext.connect(SocketAddress, SocketAddress, ChannelPromise):连接服务端
③ChannelHandlerContext.write(Object, ChannelPromise)：发送事件
④ChannelHandlerContext.flush()：刷新事件
⑤ChannelHandlerContext.read()：读事件
⑥ChannelHandlerContext.disconnect(ChannelPromise)：断开连接事件
⑦ChannelHandlerContext.close(ChannelPromise)：关闭当前Channel事件
3、自定义拦截器
ChannelPipeline通过ChannelHandler接口来实现事件的拦截和处理，由于ChannelHandler中的事件种类繁多，不同的ChannelHandler可能需要关心其中的某一个或者几个事件。
4、构建pipeline
Netty中Channel创建的时候，会创建一个独立的pipeline。对于使用者而言，只需要将自定义的拦截器加入到pipeline中即可
5、ChannelPipeline的主要特性
ChannelPipeline支持运行态动态的添加或者删除ChannelHandler。
ChannelPipeline是线程安全的。
但是ChannelHandler不是线程安全的。
6、ChannelPipeline源码分析
- 类图
- ChannelPipeline对ChannelHandler的管理
负责ChannelHandler的查询、添加、替换和删除。
ChannelPipeline的线程安全性，需要通过线程安全容器或者锁来保证并发访问的安全，此处Netty使用的synchronized关键字，保证同步块儿内的所有操作的原子性。
对新增的ChannelHandler名进行重复性校验，如果已经有同名的ChannelHandler存在，则不允许覆盖，抛出IllegalArgumentException。校验通过之后，使用新增的ChannelHandler等参数构造一个新的DefaultChannelHandlerContext实例。
将新创建的DefaultChannelHandler添加到当前的pipeline中，
首选需要对添加的ChannelHandlerContext做重复性校验
加入成功之后，缓冲ChannelHandlerContext，发送新增的ChannelHandlerContext通知消息。
- ChannelPipeline的inbound事件
pipeline中以fireXX命名的方法都是从I/O线程流向用户业务Handler的inbound事件。
- ChannelPipeline的outbound事件
Pipeline本身并不直接进行I/O操作。Pipeline负责将I/O事件通过TailHandler进行调度和传播，最终调用Unsafe的I/O方法进行I/O操作。
7、ChannelHandler功能说明
ChannelHandler类似于Servlet的filter过滤器，可以拦截和处理自己感兴趣的事件，也可以透传和终止事件的传递。业务逻辑定制，如打印日志、统一封装异常信息、性能统计和消息编解码。
ChannelHandler支持注解
1）Sharable：多个ChannelPipeline共用同一个ChannelHandler
2）Skip：被skip注解的方法不会被调用，直接被忽略
- ChannelHandlerAdapter功能说明
用户ChannelHandler必须实现ChannelHandler的所有接口，包括不关心的那些事件处理接口，这会导致用户代码冗余和臃肿，代码可维护性变差。为了解决这个问题Netty提供了ChannelHandlerAdapter基类，它的所有接口实现都是事件透传，如果用户ChannelHandler关心某个事件，只需要覆盖ChannelHandlerAdapter对应的方法即可。
- ByteToMessageDecoder功能说明
将读取到的字节数组或者字节缓冲区解码为业务可以使用的POJO对象。为了方便业务将ByteBuf解码成业务POJO对象，Netty提供了ByteToMessageDecoder抽象工具解码类。
用户的解码器继承ByteToMessageDecoder，只需要实现void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) 抽象方法接口完成ByteBuf到POJO对象的解码。但是ByteToMessageDecoder并没有考虑到TCP粘包和组包场景，读半包需要用户解码器自己负责处理。
- MessageToMessageDecoder功能说明
是Netty的二次解码器，它的职责是将一个对象二次解码为其他对象。SocketChannel读取到的TCP数据报是ByteBuf，实际就是字节数组，首先需要将ByteBuffer缓冲区中的数据报读取出来，并将其解码为Java对象；然后对Java对象根据某些规则做二次解码，将其解码为另一个POJO对象。因为MessageToMessageDecoder在ByteToMessageDecoder之后，所以称为二次解码器。
二次解码器实际应用，HTTP+xml协议栈的应用。
- LengthFieldBasedFrameDecoder功能说明
半包解码器有LineBasedFrameDecoder、DelimiterBasedFrameDecoder,现在提供第三种就是LengthFieldBasedFrameDecoder.如何区分整包消息：
①固定长度。
②通过回车换行符区分
③通过分隔符区分整包
④通过指定长度来标识整包
利用以以下参数祖新进行解码
lengthFieldOffset=0
lengthFieldLength=2
lengthAdjustment=0
initialBytesToStrip=0
1）消息的第一个字段是长度字段，后面是消息体，消息头中只包含一个长度字段。
2)长度包含消息头的长度，这种需要使用lengthAdjustment进行修正。
3）不是所有的协议都将长度字段放在消息头的首位，当标识消息长度的字段位于消息头的中间或者尾部时，需要使用lengthFieldOffset字段进行标识。
4)长度字段夹在两个消息头之间或者长度字段位于消息头的中间，前后都有其他消息头字段，在这种场景下如果想忽略长度字段以及其前面的其他消息头字段，则可以通过initialBytesToStrip参数来跳过要忽略的字节长度。
- MessageToByteEncoder功能说明
负责将POJO对象编码成ByteBuf，用户的编码器继承MessageToByteEncoder，实现void encode(ChannelHandlerContext ctx, I msg, ByteBuf out)即可。
- MessageToMessageEncoder功能说明
讲一个POJO对象编码成另一个对象。用户解码器继承MessageToMessageEncoder解码器，实现void encode(ChannelHandlerContext ctx, I msg, List<Object> out)方法即可。
- LengthFieldPreoender功能说明
如果协议中的第一个字段为长度字段，Netty提供的LengthFieldPrepender编码器，可以计算当前待发送消息的二进制字节长度，将该长度添加到ByteBuf的缓冲区头中。
8、ChannelHandler源码分析
- ChannelHandler的类继承图
ChannelHandler主要分类：
①ChannelPipeline的系统ChannelHandler，用于I/O操作和对事件进行预处理，对于用户不可见，这类ChannelHandler主要包括HeadHandler和TailHandler
②编解码ChannelHandler，包括ByteToMessageCodec、MessageToMessageDecoder等
③其他系统功能性ChannelHandler，保罗榴莲整型Handler、读写超时Handler、日志Handler
- ByteToMessageDecoder源码分析
- MessageToMessageDecoder
- LengthFieldBasedFrameDecoder
①discardingTooLongFrame标识，是否需要丢弃当前可读的字节缓冲区，为true，执行丢弃。
判断需要丢弃的字节长度，由于丢弃的字节数不能大于当前缓冲区可读的字节数，所以需要通过Math.min(bytesToDiscard, in.readableBytes())函数进行选择，取bytesToDiscard和缓冲区可读字节数中的最小值。调用ByteBuf的skipBytes方法跳过需要忽略的字节长度，然后bytesToDiscard减去需要忽略的字节长度，最后判断是否已经达到需要忽略的数，达到的话对discardingTooLongFrame进行置位
②对当前缓冲区的可读字节数和长度偏移量进行对比，如果小于长度偏移量，则说明当前缓冲区的数据报不够，返回空，由线程继续读取后续的数据报。
③通过读索引和lengthFieldOffset计算获取实际的长度字段索引，然后通过索引值获取消息报文的长度字段。根据长度字段自身的字节长度进行判断，共有以下几种可能的取值：
a、长度所占字节为1，buf.getUnsignedByte(offset)获取长度值
b、长度所占字节为2，buf.getUnsignedShort(offset)获取长度值
c、长度所占字节为3，buf.getUnsignedMedium(offset)获取长度值
d、长度所占字节为4，buf.getUnsignedInt(offset)获取长度值
e、长度所占字节为8，buf.getLong(offset)获取长度值
f、 其他长度不支持，抛出DecoderException
④对获取的长度进行合法性判断，同时根据其他解码参数进行长度调整。
如果长度小于0，报文非法，跳过lengthFieldEndOffset字节，抛出CorruptedFrameException异常；
如果长度大于等于0， 根据lengthAdjustment + lengthFieldEndOffset和修正长度
修正后如果frameLength < lengthFieldEndOffset，非法数据报，抛出异常
修正后如果frameLength > maxFrameLength，接收到的消息长度大于系统允许的最大长度上线，需要设置discardingTooLongFrame，计算需要丢弃的字节数
丢弃策略：frameLength-ByteBuf的可读字节数=丢弃字节长度（discard）
如果丢弃字节数discard小于缓冲区可读字节数，丢弃整包消息。
如果丢弃字节数大于当前的可读字节数，说明即便当前的所欲偶可读字节数都丢弃，也无法完成任务，则设置discardingTooLongFrame为true，下次解码的时候继续丢弃，丢弃操作完成之后，调用failIfNecessary。
⑤如果当前的可读字节数小于frameLengthInt，说明是个半包消息，需要返回空，线程继续读取后续的数据报，等待下次解码。
⑥对需要忽略的消息头字段进行判断，如果大于frameLengthInt，码流非法，需要忽略数据报，
⑦extractFrame获取解码后的整包消息缓冲区
根据消息的实际长度分配一个新的ByteBuf对象，将需要解码的ByteBuf可写缓冲区复制到新创建ByteBuf中并返回，返回之后跟新原解码缓冲区ByteBuf为原读索引+消息报文的实际长度actualFrameLength
- MessageToByteEncoder
如果支持不支持发送的消息直接透传；如果支持判断缓冲区的类型，对于直接内存分配ioBuffer（堆外内存），对于堆内存通过headBuffer方法分配。
- MessageToMessageEncoder
- LengthFieldPrepender
负责在待发送的ByteBuf消息头中增加一个长度字段来标识消息的长度，用户不需要额外去设置这个长度字段。