dubbo源碼—SPI

Java中的SPI

SPI，Service Provider Interface，java中提供的一種使程序可擴展的方式，系統定義好接口規範，供其餘服務提供方實現，服務提供方將本身jar包META-INF/services下新建一個以接口全名稱定義的文件，裏面內容寫上本身服務的實現的類名，每一行表明一個實現，服務使用方能夠經過ServiceLoader.load加載全部的服務，而後判斷能夠使用的服務。具體能夠參考reference

dubbo中的SPI

dubbo也使用了相似Java中的SPI機制，不過服務發現等都是dubbo本身實現的。

dubbo中的ServiceLoader：com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader

dubbo中的擴展聲明配置文件的位置：

private static final String SERVICES_DIRECTORY = "META-INF/services/";
private static final String DUBBO_DIRECTORY = "META-INF/dubbo/";
private static final String DUBBO_INTERNAL_DIRECTORY = DUBBO_DIRECTORY + "internal/";

dubbo中的擴展聲明配置文件的內容（好比com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol）：

filter=com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolFilterWrapper
listener=com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.ProtocolListenerWrapper
mock=com.alibaba.dubbo.rpc.support.MockProtocol

文件裏面都是name=value的格式，name就是該擴展的名稱，value是實現的擴展類的全限定名城，以#開始的都是註釋

註解

dubbo爲了支持可擴展的SPI機制，有三個相關重要的註解

/** 
 * 寫在可擴展的接口上面，代表該接口是支持SPI擴展的，有一個屬性value表示默認的擴展類名稱(就是配置文件中的name)
 * 好比：Protocol上的@SPI("dubbo")，說明默認的Protocol的擴展是name爲dubbo的擴展，
 * 查找配置文件META_INFO/dubbo.internal/com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol
 * 對應的擴展類是com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.dubbo.DubboProtocol
 */
com.alibaba.dubbo.common.extension.SPI

/**
 * 寫在類上面表示該類是默認的adapter，寫在方法上表示該方法須要被adapt，
 * 屬性value表示須要被adapt成的擴展的key(在url中配   置的key)
 * 好比com.alibaba.dubbo.common.threadpool.ThreadPool#getExecutor方法上面的註解：@Adaptive({Constants.THREADPOOL_KEY})
 * 表示該方法返回的Executor是url中key是threadpool指定的擴展，若是url中沒有配置則使用默認的擴展
 */
com.alibaba.dubbo.common.extension.Adaptive

/**
 * 指定默認激活的擴展，屬性group和value用來過濾(判斷何時激活)
 * 好比：com.alibaba.dubbo.rpc.filter.ExceptionFilter上的@Activate(group = Constants.PROVIDER)
 * 該filter只有在provider一側的時候纔會被激活，也就是服務提供方的時候纔會使用該filter
 */
com.alibaba.dubbo.common.extension.Activate

獲取擴展

dubbo獲取擴展的方式都是先獲取extensionLoader，而後經過loader去加載對應的擴展

獲取對應的extensionLoader的方法，每一個擴展接口都有本身的extensionLoader實例，獲取以後緩存在EXTENSION_LOADERS中

com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader#getExtensionLoader

獲取擴展的方法主要有：

// 獲取適配後的擴展
com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader#getAdaptiveExtension
// 獲取active的擴展
com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader#getActivateExtension
// 獲取默認配置的擴展
com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader#getDefaultExtension
// 根據name（配置文件中的key）獲取擴展
com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader#getExtension

加載擴展的調用路徑

com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader#getExtensionClasses
com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader#loadExtensionClasses
com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader#loadFile

getAdaptiveExtension

獲取指定擴展接口的adaptive類，能夠是動態生成的，也能夠使用註解@Adaptivate指定

主要步驟

1. 先嚐試從緩存中get，沒有再去load
2. load的時候，先判斷是否有SPI註解，若是有註解判斷value值配置是否正確（由於value指定的是默認擴展，不容許指定多個默認值），若是正確的話設置字段cachedDefaultName爲配置的默認擴展
3. 而後從指定的三個位置（就是上面配置文件的三個位置）查找並加載全部的擴展
4. 主要的load工做由loadFile完成
5. 找到class以後，調用newInstance實例化
6. 判斷該類是否有類字段是其餘擴展，若是有則從全部的擴展中查找到對應的擴展並注入到該實例中
7. 若是第4步沒有找到配置了的adaptiveClass，須要動態生成一個adaptiveClass，調用的是createAdaptiveExtensionClassCode方法生成動態代碼
8. 獲取classLoader，默認是加載ExtensionLoader的類加載器，用來加載動態編譯後的class
9. 獲取com.alibaba.dubbo.common.compiler.Compiler.class的AdaptiveExtension，用來編譯動態生成的代碼
10. 返回進過類加載器加載的動態編譯後的Class

loadFile的主要過程

1. 查找classLoader，默認使用ExtensionLoader對應的類加載器
2. 使用classLoader查找指定目錄下全部以擴展接口全限定名命名的配置文件，若是找到了繼續，若是沒有找到直接返回
3. 循環加載每一個查找到的配置文件
4. 針對每一個配置文件，讀入每一行配置，忽略空行和註釋（"#"）
5. 若是類上面有Adaptive註解，設置爲cachedAdaptiveClass
6. 判斷該擴展類是否有包含擴展接口類型的構造方法，若是有，將該class加入到cachedWrapperClasses，未來會使用wrapper包裹其餘
7. 若是沒有上面這樣的構造方法，判斷該類是否有Activate註解，若是有則加入cachedActivates
8. 並將配置的該class添加到extensionClasses

createAdaptiveExtensionClassCode生成動態代碼

該方法會生成一個實現了擴展接口的adaptive類，該類實現了接口的全部方法，對於沒有Adaptive註解的方法註解拋出UnsupportedOperationException，若是有該註解會從url中找到須要適配到的擴展，而後調用適配到的擴展的對應的方法。好比ProxyFactory接口的getProxy方法，默認會去url中找key爲proxy對應的value，若是沒有配置proxy的話，默認的value是javassist，而後根據該value加載對應的擴展，默認擴展JavassistProxyFactory，而後調用JavassistProxyFactory#getProxy

1. 判斷給定擴展接口是否有被Adaptive註解的方法，若是沒有就報錯，若是有則繼續
2. 動態拼接包名、import等代碼
3. 循環每個方法進行進行適配adapt
4. 若是沒有Adaptive註解，則在適配方法內部拋出UnsupportedOperationException
5. 若是有Adaptive註解，主要找到須要使用哪個擴展來適配，下面的代碼主要在找這個擴展的key
6. 先判斷該方法的入參有沒有URL類型的參數，若是有則使該url，
7. 若是沒有URL類型的參數，判斷該方法的參數有沒有get方法的返回值是URL，若是沒有則報錯
8. 若是有返回值是URL類型入參，作一些NPE的校驗，使用get方法獲取url
9. 上面已經獲取到url，接下來是從url中獲取配置該類擴展的名稱（配置文件中name=value中的name），須要先知道url中對應的key
10. 若是adaptive註解上配置了value屬性則直接使用做爲key
11. 若是沒有配置，則使用擴展點接口名的點分隔做爲key
12. 找到key以後就是在url中找到key對應的value，分如下幾種狀況：
    • key是protocol，若是有默認擴展名稱配置cachedDefaultName而且url.getProtocol()爲空則使用cachedDefaultName，不然直接經過url.getProtocol()獲取對應的擴展的name
    • key不是protocol，若是參數中沒有Invocation則直接衝url中獲取；若是有Invocation須要獲取方法級的配置（由於好比loadbalance，若是方法級有單獨的配置，須要按照方法級的配置獲取擴展）
    • 注意：只有一個配置的時候纔會考慮默認配置cachedDefaultName，若是有多個配置，以最後一個獲取到的配置爲準
13. 取到擴展的name以後，調用ExtensionLoader#getExtension獲取擴展
14. 調用擴展的對應方法

下面是動態生成的接口com.alibaba.dubbo.rpc.ProxyFactory的適配類

import com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader;
public class ProxyFactory$Adpative implements com.alibaba.dubbo.rpc.ProxyFactory {
    public com.alibaba.dubbo.rpc.Invoker getInvoker(java.lang.Object arg0, java.lang.Class arg1, com.alibaba.dubbo.common
        .URL arg2) throws com.alibaba.dubbo.rpc.RpcException {
        if (arg2 == null) throw new IllegalArgumentException("url == null");
        com.alibaba.dubbo.common.URL url = arg2;
        String extName = url.getParameter("proxy", "javassist");
        if (extName == null) throw new IllegalStateException(
                "Fail to get extension(com.alibaba.dubbo.rpc.ProxyFactory) name from url(" + url.toString() +
                ") use keys([proxy])");
        com.alibaba.dubbo.rpc.ProxyFactory extension = (com.alibaba.dubbo.rpc.ProxyFactory) ExtensionLoader.getExtensionLoader(
            com.alibaba.dubbo.rpc.ProxyFactory.class).getExtension(extName);
        return extension.getInvoker(arg0, arg1, arg2);
    }
    public java.lang.Object getProxy(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.getParameter("proxy", "javassist");
        if (extName == null) throw new IllegalStateException(
                "Fail to get extension(com.alibaba.dubbo.rpc.ProxyFactory) name from url(" + url.toString() +
                ") use keys([proxy])");
        com.alibaba.dubbo.rpc.ProxyFactory extension = (com.alibaba.dubbo.rpc.ProxyFactory) ExtensionLoader.getExtensionLoader(
            com.alibaba.dubbo.rpc.ProxyFactory.class).getExtension(extName);
        return extension.getProxy(arg0);
    }
}

getActivateExtension

該方法主要獲取兩種擴展：

1. 符合條件的配置了@Activate註解的擴展，從cachedActivates中查找
2. 指定name的擴展

找到的全部擴展是有順序的，若是用戶有配置按照用戶配置的前後順序（默認activate的擴展的排序規則ActivateComparator）

從cachedActivates中查找的主要步驟是：

1. getExtensionClasses加載全部的擴展，其中會將類上面有Activate的class加入cachedActivates
2. 若是配置了"-default"，表示不使用默認有Activate註解擴展，若是沒有該配置，衝cachedActivates中查找合適的擴展眼，根據如下條件過濾默認activate的擴展，下面條件都符合纔會添加到最終的返回值中
   • 根據註解上配置的group是否和指定的一致
   • url中配置不包含該擴展，url中也不包含去除該擴展name的配置，Activate註解配置了value而且url中的配置包含該value
3. 將從cachedActivates中找到的擴展排序

查找指定name擴展的步驟是：

1. 配置的name不是用來排除擴展的，而且沒有沒有排除該擴展的配置
2. 若是指定的配置中包含默認配置的"default"，將default前面的配置擴展放在list的前面，default後面的配置正常放在list的後面，保證按照用戶配置的順序獲取對應的擴展

getDefaultExtension

獲取默認的擴展，也是先加載該接口全部的擴展，這個過程當中會將SPI註解配置了value——也就是默認的使用的擴展，賦值給cachedDefaultName，而後調用getExtension加載該nam對應的擴展

getExtension

根據給定的name來獲取擴展的class，返回對應的實例對象

1. 對name判空
2. 若是name是true則getDefaultExtension獲取默認擴展
3. 嘗試從緩存中獲取holder，若是沒有則先添加holder
4. double check holder中是否有對應的實例對象，沒有的話就調用createExtension建立，建立成功以後set到holder中

createExtension

根據名稱獲取擴展

1. 加載該接口對應的全部擴展，查找該name對應擴展的class，若是沒有該name的擴展則報錯
2. 從緩存中獲取class，若是沒有則newInstance，並加入緩存
3. 屬性注入：若是該實例對象的字段是擴展接口類型，查找全部擴展中該擴展的並將注入到實例對象中
4. 使用wrapper包裝：在loadFile加載擴展的時候會把符合條件（條件就是擴展類包含擴展接口做爲入參的構造方法）的wrapper加入cachedWrapperClasses，將全部的wrapper應用到instance，並調用injectExtension注入wrapper中屬性

總結

dubbo按照java中的SPI機制來保證擴展性，按照約定將對應的配置文件放在指定的目錄下，經過讀取配置件的方式來獲取接口的擴展實現，能夠使用動態編譯的方法能夠動態獲取擴展的適配類。將全部實例化的類緩存起來能夠保證單例並且加快速度，同時dubbo有簡單的屬性裝配功能，在實例化擴展的時候會將屬性也爲擴展接口的字段進行注入。