Dubbo源碼分析（一）Dubbo的擴展點機制
寫在前面的話
本身用Dubbo也有幾年時間，一直沒有讀過Dubbo的源碼，如今來讀一讀Dubbo的源碼，分析一下Dubbo的幾個核心，並寫一個Dubbo的源碼專題來記錄一下學習過程，供你們參考，寫的很差的地方，歡迎拍磚
專題分爲如下幾個部分：java
- Dubbo源碼分析（一）Dubbo的擴展點機制
- Dubbo源碼分析（二）Dubbo服務發佈Export
- Dubbo源碼分析（三）Dubbo的服務引用Refer
- Dubbo源碼分析（四）Dubbo調用鏈-消費端（集羣容錯機制）
- Dubbo源碼分析（五）Dubbo調用鏈-服務端
- Dubbo源碼分析（六）Dubbo通訊的編碼解碼機制
- Dubbo框架的設計細節 (未完，待續)
PS：讀源碼前先掌握如下基礎spring
- JDK的SPI
- Java多線程/線程池基礎
- Javasissit基礎（動態編譯）
- Netty基礎
- Zookeeper基礎，zkClient客戶端API
- 工廠模式，裝飾模式，模板模式，單例模式，動態代理模式
- Spring的schema自定義擴展
- 序列化
PS：讀源碼前的建議設計模式
- 代碼量很大，各個地方都有關聯，慢慢讀，不要着急，一遍不行就兩遍，兩遍不行就三遍，總有看懂的時候
- 帶着問題去看，先想一想這段代碼的目的是什麼，解決了什麼問題
- 沿着一條主線讀，不影響流程走向的代碼能夠略過
Dubbo的擴展點
爲何先讀擴展點
之因此選擇先從Dubbo的擴展點機制入手，由於Dubbo的總體架構設計上，都是經過擴展點去實現，先了解清楚這塊內容，才能讀懂代碼。緩存
Dubbo擴展點規範
- 若是要擴展自定義的SPI，能夠在resources目錄下配置三種目錄，分別是：META-INF/dubbo/ 或者 META-INF/services/ 或者 META-INF/dubbo/internal/
- 文件名稱和接口名稱保持一致，文件內容爲key=vaule的形式xxx=com.alibaba.xxx.XxxProtocol
- 舉個栗子：若是咱們要擴展Dubbo的一個協議，在META-INF/dubbo/com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol這個文件裏面增長一行本身的擴展：xxx=com.alibaba.xxx.XxxProtocol,在Dubbo的配置文件<dubbo:protocol name="xxx" />，這樣就能夠實現自定義的Dubbo協議
Dubbo的擴展點和JDK的SPI的區別
Dubbo的擴展點（Extension）在JDK的SPI思想的基礎上作了一些改進：bash
- Dubbo的設計中用到了大量的全局緩存，全部的Extension都緩存在cachedInstances中，該對象類型爲ConcurrentMap<String, Holder>
- Dubbo的擴展點支持默認實現，好比，Protocol中的@SPI("dubbo")默認爲DubboProtocol，默認擴展點能夠經過ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getDefaultExtension()獲取
- Dubbo的擴展點能夠動態獲取擴展對象，好比：ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getExtension(extName)來獲取擴展對象，我以爲這是Dubbo擴展點設計的頗有意思的地方，很是的靈活方便，代碼中大量的用到了這個方法
- Dubbo的擴展點提供了AOP功能，在cachedWrapperClasses中，在原來的SPI的類上包裝了XxxxFilterWrapper XxxxListenerWrapper
- Dubbo擴展點提供了IOC功能，經過構造函數注入所需的實例，後面源碼會分析
- 先想一想Dubbo的SPI的目的是什麼？獲取一個咱們所須要的指定的對象
- 怎麼獲取呢？ExtensionLoader.getExtension(String name)
咱們先從這段代碼入手，這個代碼的做用就是獲取一個自適應的擴展類，咱們看下這段代碼的整個執行流程：
讀源碼
ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getAdaptiveExtension();
複製代碼
getExtensionLoader方法中傳入的了一個Protocol，咱們看下Protocol長啥樣多線程
@SPI("dubbo")
public interface Protocol {
//獲取缺省端口，當用戶沒有配置端口時使用。
int getDefaultPort();
// 暴露遠程服務：<br>
@Adaptive
<T> Exporter<T> export(Invoker<T> invoker) throws RpcException;
//引用遠程服務：<br>
@Adaptive
<T> Invoker<T> refer(Class<T> type, URL url) throws RpcException;
//釋放協議：<br>
void destroy();
複製代碼
這是一個協議接口，在類上有@SPI註解，有個默認值dubbo，在方法上有@Adaptive註解，這兩個註解是什麼做用呢？咱們繼續往下看getExtensionLoader方法：架構
public static <T> ExtensionLoader<T> getExtensionLoader(Class<T> type) {
·····
//先從緩存中取值，爲null，則去new一個ExtensionLoader
ExtensionLoader<T> loader = (ExtensionLoader<T>) EXTENSION_LOADERS.get(type);
if (loader == null) {
EXTENSION_LOADERS.putIfAbsent(type, new ExtensionLoader<T>(type));
loader = (ExtensionLoader<T>) EXTENSION_LOADERS.get(type);
}
return loader;
}
複製代碼
繼續進入new ExtensionLoader(type)方法：app
private ExtensionLoader(Class<?> type) {
this.type = type;
objectFactory = (type == ExtensionFactory.class ? null : ExtensionLoader.getExtensionLoader(ExtensionFactory.class).getAdaptiveExtension());
}
複製代碼
給type變量賦值，objectFactory賦值，此時傳入的type是Protcol，繼續執行ExtensionLoader.getExtensionLoader(ExtensionFactory.class).getAdaptiveExtension()方法，這裏咱們分爲兩個步驟：
步驟一：ExtensionLoader.getExtensionLoader(ExtensionFactory.class)，此時type爲ExtensionFactory.class,這段代碼咱們獲得一個ExtensionLoader實例,這個ExtensionLoader實例中，objetFactory爲null， 步驟二：getAdaptiveExtension()方法，爲cachedAdaptiveInstance賦值，咱們來看這個方法：框架
public T getAdaptiveExtension() {
Object instance = cachedAdaptiveInstance.get();
if (instance == null) {
if (createAdaptiveInstanceError == null) {
synchronized (cachedAdaptiveInstance) {
instance = cachedAdaptiveInstance.get();
if (instance == null) {
try {
instance = createAdaptiveExtension();
cachedAdaptiveInstance.set(instance);
} catch (Throwable t) {
createAdaptiveInstanceError = t;
throw new IllegalStateException("fail to create adaptive instance: " + t.toString(), t);
}
}
}
} else {
throw new IllegalStateException("fail to create adaptive instance: " + createAdaptiveInstanceError.toString(), createAdaptiveInstanceError);
}
}
複製代碼
雙重檢查鎖判斷緩存，若是沒有則進入createAdaptiveExtension()方法，這個方法有兩部分，一個是injectExtension，一個是getAdaptiveExtensionClass().newInstance()jvm
private T createAdaptiveExtension() {
try {
return injectExtension((T) getAdaptiveExtensionClass().newInstance());
} catch (Exception e) {
throw new IllegalStateException("Can not create adaptive extenstion " + type + ", cause: " + e.getMessage(), e);
}
}
複製代碼
先看getAdaptiveExtensionClass()，獲取一個適配器擴展點的類
private Class<?> getAdaptiveExtensionClass() {
getExtensionClasses();
if (cachedAdaptiveClass != null) {
return cachedAdaptiveClass;
}
return cachedAdaptiveClass = createAdaptiveExtensionClass();
}
複製代碼
這裏咱們進入getExtensionClasses()方法，雙重檢查鎖判斷，若是沒有，繼續
private Map<String, Class<?>> getExtensionClasses() {
Map<String, Class<?>> classes = cachedClasses.get();
if (classes == null) {
synchronized (cachedClasses) {
classes = cachedClasses.get();
if (classes == null) {
classes = loadExtensionClasses();
cachedClasses.set(classes);
}
}
}
return classes;
}
複製代碼
進入loadExtensionClasses()方法
// 此方法已經getExtensionClasses方法同步過。
private Map<String, Class<?>> loadExtensionClasses() {
final SPI defaultAnnotation = type.getAnnotation(SPI.class);
if (defaultAnnotation != null) {
String value = defaultAnnotation.value();
if (value != null && (value = value.trim()).length() > 0) {
String[] names = NAME_SEPARATOR.split(value);
if (names.length > 1) {
throw new IllegalStateException("more than 1 default extension name on extension " + type.getName()
+ ": " + Arrays.toString(names));
}
if (names.length == 1) cachedDefaultName = names[0];
}
}
Map<String, Class<?>> extensionClasses = new HashMap<String, Class<?>>();
loadFile(extensionClasses, DUBBO_INTERNAL_DIRECTORY);
loadFile(extensionClasses, DUBBO_DIRECTORY);
loadFile(extensionClasses, SERVICES_DIRECTORY);
return extensionClasses;
}
複製代碼
這裏有個type.getAnnotation(SPI.class)，這個type就是剛剛再初始化ExtensionLoader的時候傳入的，咱們先看type=ExtensionFactory.class的狀況，ExtensionFactory接口類上有@SPI註解，可是value爲空，而後三次調用loadFile方法，分別對應Dubbo擴展點的三個配置文件路徑，在源碼中咱們能夠找到ExtensionFactory對應的文件，
經過loadFile方法，最終extensionClasses返回SpringExtensionFactory和SpiExtensionFactory 緩存到cachedClasses中，爲何只返回了2個類呢，AdaptiveExtensionFactory爲何沒有返回呢，由於在loadFile中AdaptiveExtensionFactory由於類上有@Adaptive註解，因此直接緩存到cachedAdaptiveClass中(此時，咱們要思考，@Adaptive註解放在類上和放在方法上有什麼區別)，咱們看下loadFile中的關鍵代碼
private void loadFile(Map<String, Class<?>> extensionClasses, String dir) {
····
// 1.判斷當前class類上面有沒有Adaptive註解，若是有，則直接賦值給cachedAdaptiveClass
if (clazz.isAnnotationPresent(Adaptive.class)) {
if (cachedAdaptiveClass == null) {
cachedAdaptiveClass = clazz;
} else if (!cachedAdaptiveClass.equals(clazz)) {
throw new IllegalStateException("More than 1 adaptive class found: "
+ cachedAdaptiveClass.getClass().getName()
+ ", " + clazz.getClass().getName());
}
} else {
//2.若是沒有類註解，那麼判斷該class中沒有參數是type的構造方法，若是有，則把calss放入cachedWrapperClasses中
try {
clazz.getConstructor(type);
Set<Class<?>> wrappers = cachedWrapperClasses;
if (wrappers == null) {
cachedWrapperClasses = new ConcurrentHashSet<Class<?>>();
wrappers = cachedWrapperClasses;
}
wrappers.add(clazz);
} catch (NoSuchMethodException e) {
//3.判斷是否有默認構造方法
clazz.getConstructor();
if (name == null || name.length() == 0) {
name = findAnnotationName(clazz);
if (name == null || name.length() == 0) {
if (clazz.getSimpleName().length() > type.getSimpleName().length()
&& clazz.getSimpleName().endsWith(type.getSimpleName())) {
name = clazz.getSimpleName().substring(0, clazz.getSimpleName().length() - type.getSimpleName().length()).toLowerCase();
} else {
throw new IllegalStateException("No such extension name for the class " + clazz.getName() + " in the config " + url);
}
}
}
String[] names = NAME_SEPARATOR.split(name);
if (names != null && names.length > 0) {
//4.判斷class是否有@Activate註解，若是有，則放入cachedActivates
Activate activate = clazz.getAnnotation(Activate.class);
if (activate != null) {
cachedActivates.put(names[0], activate);
}
for (String n : names) {
//5.緩存calss到cachedNames中
if (!cachedNames.containsKey(clazz)) {
cachedNames.put(clazz, n);
}
Class<?> c = extensionClasses.get(n);
if (c == null) {
extensionClasses.put(n, clazz);
} else if (c != clazz) {
throw new IllegalStateException("Duplicate extension " + type.getName() + " name " + n + " on " + c.getName() + " and " + clazz.getName());
}
}
}
}
}
}
}
複製代碼
至此，咱們已經拿到了extensionClasses，並緩存到了cachedClasses中，回到getAdaptiveExtensionClass()方法中
private Class<?> getAdaptiveExtensionClass() {
getExtensionClasses();
if (cachedAdaptiveClass != null) {
return cachedAdaptiveClass;
}
return cachedAdaptiveClass = createAdaptiveExtensionClass();
}
複製代碼
若是cachedAdaptiveClass不爲空，那麼就返回cachedAdaptiveClass，剛剛咱們在loadFile()方法中講過，@Adaptive註解在類上，那麼就會緩存到cachedAdaptiveClass中，這個時候cachedAdaptiveClass有值，爲AdaptiveExtensionFactory，因此這裏直接返回AdaptiveExtensionFactory，繼續返回createAdaptiveExtension()方法，剛剛咱們只是走完了createAdaptiveExtension()方法中的一個部分，還有injectExtension方法，這個方法是幹什麼的，在type=ExtensionFactory.class流程中，這個方法的做用沒有體現，先不看injectExtension，咱們放在後面的流程去看，而後繼續返回到getAdaptiveExtension方法中，把實例AdaptiveExtensionFactory緩存到cachedAdaptiveInstance中，繼續返回到ExtensionLoader方法中
private ExtensionLoader(Class<?> type) {
this.type = type;
objectFactory = (type == ExtensionFactory.class ? null : ExtensionLoader.getExtensionLoader(ExtensionFactory.class).getAdaptiveExtension());
}
複製代碼
這個時候，objectFactory已經有值了，就是AdaptiveExtensionFactory，繼續返回getExtensionLoader方法
public static <T> ExtensionLoader<T> getExtensionLoader(Class<T> type) {
····
//EXTENSION_LOADERS判斷是否有type，ConcurrentMap<Class<?>, ExtensionLoader<?>>
ExtensionLoader<T> loader = (ExtensionLoader<T>) EXTENSION_LOADERS.get(type);
if (loader == null) {
EXTENSION_LOADERS.putIfAbsent(type, new ExtensionLoader<T>(type));
loader = (ExtensionLoader<T>) EXTENSION_LOADERS.get(type);
}
return loader;
}
複製代碼
咱們把返回的ExtensionLoader實例緩存到EXTENSION_LOADERS中，此時type=Protocol
ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getAdaptiveExtension();
複製代碼
至此，咱們已經執行完了ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class)，獲得了ExtensionLoader實例，繼續執行getAdaptiveExtension()方法,這個方法在上面已經分析過了，咱們再看下跟type=ExtensionFactory的時候有什麼區別，先看下com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol文件中有哪些擴展點(這個文件在源碼中是分散的，能夠在Dubbo的jar包中找，jar包中是合併的)
這個時候再看下當前內存中的數據
private Class<?> createAdaptiveExtensionClass() {
//生成字節碼文件
String code = createAdaptiveExtensionClassCode();
//得到類加載器
ClassLoader classLoader = findClassLoader();
com.alibaba.dubbo.common.compiler.Compiler compiler =
ExtensionLoader.getExtensionLoader(com.alibaba.dubbo.common.compiler.Compiler.class).getAdaptiveExtension();
//動態編譯
return compiler.compile(code, classLoader);
}
複製代碼
執行compiler.compile(code, classLoader)，先看下AdaptiveCompiler類
@Adaptive
public class AdaptiveCompiler implements Compiler {
private static volatile String DEFAULT_COMPILER;
public static void setDefaultCompiler(String compiler) {
DEFAULT_COMPILER = compiler;
}
public Class<?> compile(String code, ClassLoader classLoader) {
Compiler compiler;
ExtensionLoader<Compiler> loader = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Compiler.class);
String name = DEFAULT_COMPILER; // copy reference
if (name != null && name.length() > 0) {
compiler = loader.getExtension(name);
} else {
compiler = loader.getDefaultExtension();
}
return compiler.compile(code, classLoader);
}
}
複製代碼
這裏的DEFAULT_COMPILER值爲JavassistCompiler，執行loader.getExtension(name)，這個方法這裏暫時不展開，結果是獲得JavassistCompiler實例，這裏是一個裝飾模式的設計，最終調用JavassistCompiler.compile()方法獲得Protocol$Adpative，
回到咱們最初的代碼的入口
ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getAdaptiveExtension();
複製代碼
這句代碼就最終的返回結果就是Protocol$Adpative，咱們把這個代理類拿出來看一下
package com.alibaba.dubbo.rpc;
import com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader;
public class Protocol$Adpative implements com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol {
public void destroy() {throw new UnsupportedOperationException("method public abstract void com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol.destroy() of interface com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol is not adaptive method!");
}
public int getDefaultPort() {throw new UnsupportedOperationException("method public abstract int com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol.getDefaultPort() of interface com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol is not adaptive method!");
}
public com.alibaba.dubbo.rpc.Exporter export(com.alibaba.dubbo.rpc.Invoker arg0) throws com.alibaba.dubbo.rpc.RpcException {
if (arg0 == null) throw new IllegalArgumentException("com.alibaba.dubbo.rpc.Invoker argument == null");
if (arg0.getUrl() == null) throw new IllegalArgumentException("com.alibaba.dubbo.rpc.Invoker argument getUrl() == null");com.alibaba.dubbo.common.URL url = arg0.getUrl();
String extName = ( url.getProtocol() == null ? "dubbo" : url.getProtocol() );
if(extName == null) throw new IllegalStateException("Fail to get extension(com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol) name from url(" + url.toString() + ") use keys([protocol])");
com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol extension = (com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol)ExtensionLoader.getExtensionLoader(com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol.class).getExtension(extName);
return extension.export(arg0);
}
public com.alibaba.dubbo.rpc.Invoker refer(java.lang.Class arg0, com.alibaba.dubbo.common.URL arg1) throws com.alibaba.dubbo.rpc.RpcException {
if (arg1 == null) throw new IllegalArgumentException("url == null");
com.alibaba.dubbo.common.URL url = arg1;
String extName = ( url.getProtocol() == null ? "dubbo" : url.getProtocol() );
if(extName == null) throw new IllegalStateException("Fail to get extension(com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol) name from url(" + url.toString() + ") use keys([protocol])");
com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol extension = (com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol)ExtensionLoader.getExtensionLoader(com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol.class).getExtension(extName);
return extension.refer(arg0, arg1);
}
}
複製代碼
這個時候若是執行Protocol$Adpative.export方法，咱們看下這個適配器代理類裏面的export()方法，經過url來獲取extName，因此Dubbo是基於URL來驅動的， 看到Protocol extension = (Protocol)ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getExtension(extName)這個方法，這個方法是否是又又又很熟悉，接下來咱們來分析getExtension(String name)方法，假設此時extName=dubbo
public T getExtension(String name) {
if (name == null || name.length() == 0)
throw new IllegalArgumentException("Extension name == null");
if ("true".equals(name)) {
return getDefaultExtension();
}
Holder<Object> holder = cachedInstances.get(name);
if (holder == null) {
cachedInstances.putIfAbsent(name, new Holder<Object>());
holder = cachedInstances.get(name);
}
Object instance = holder.get();
if (instance == null) {
synchronized (holder) {
instance = holder.get();
if (instance == null) {
instance = createExtension(name);
holder.set(instance);
}
}
}
return (T) instance;
}
複製代碼
進入createExtension()方法
private T createExtension(String name) {
//1.經過name獲取ExtensionClasses，此時爲DubboProtocol
Class<?> clazz = getExtensionClasses().get(name);
if (clazz == null) {
throw findException(name);
}
try {
//2.獲取DubboProtocol實例
T instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
if (instance == null) {
EXTENSION_INSTANCES.putIfAbsent(clazz, (T) clazz.newInstance());
instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
}
//3.dubbo的IOC反轉控制，就是從spi和spring裏面提取對象賦值。
injectExtension(instance);
Set<Class<?>> wrapperClasses = cachedWrapperClasses;
if (wrapperClasses != null && wrapperClasses.size() > 0) {
for (Class<?> wrapperClass : wrapperClasses) {
//4.若是是包裝類
instance = injectExtension((T) wrapperClass.getConstructor(type).newInstance(instance));
}
}
return instance;
} catch (Throwable t) {
throw new IllegalStateException("Extension instance(name: " + name + ", class: " +
type + ") could not be instantiated: " + t.getMessage(), t);
}
}
複製代碼
第三步injectExtension(instance)，看一下代碼：
private T injectExtension(T instance) {
try {
if (objectFactory != null) {
//1.拿到全部的方法
for (Method method : instance.getClass().getMethods()) {
//判斷是不是set方法
if (method.getName().startsWith("set")
&& method.getParameterTypes().length == 1
&& Modifier.isPublic(method.getModifiers())) {
Class<?> pt = method.getParameterTypes()[0];
try {
String property = method.getName().length() > 3 ? method.getName().substring(3, 4).toLowerCase() + method.getName().substring(4) : "";
//從objectFactory中獲取所須要注入的實例
Object object = objectFactory.getExtension(pt, property);
if (object != null) {
method.invoke(instance, object);
}
} catch (Exception e) {
logger.error("fail to inject via method " + method.getName()
+ " of interface " + type.getName() + ": " + e.getMessage(), e);
}
}
}
}
} catch (Exception e) {
logger.error(e.getMessage(), e);
}
return instance;
}
複製代碼
這個方法就是Dubbo完成依賴注入的地方，到這裏關於Dubbo的擴展點機制的代碼就分析完成了。
總結
- 爲何要設計Adaptive？
Adaptive設計的目的是爲了識別固定已知類和擴展未知類 - 註解在類上和註解在方法上的區別？
1.註解在類上：表明人工實現，實現一個裝飾類（設計模式中的裝飾模式），它主要做用於固定已知類， 目前整個系統只有2個，AdaptiveCompiler、AdaptiveExtensionFactory。- 爲何AdaptiveCompiler這個類是固定已知的？由於整個框架僅支持Javassist和JdkCompiler。
- 爲何AdaptiveExtensionFactory這個類是固定已知的？由於整個框架僅支持2個objFactory,一個是spi,另外一個是spring 2.註解在方法上：表明自動生成和編譯一個動態的Adpative類，它主要是用於SPI，由於spi的類是不固定、未知的擴展類，因此設計了動態XXX$Adaptive類. 例如 Protocol的spi類有 injvm dubbo registry filter listener等等 不少擴展未知類， 它設計了Protocol$Adaptive的類，經過ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getExtension(spi類);來提取對象
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