微服务RPC框架-Feign

一个成熟的微服务集群，内部调用必然依赖一个好的RPC框架，比如：基于http协议的feign，基于私有tcp协议的dubbo。本文内容介绍feign。

一、What?
如果不使用rpc框架，那么调用服务需要走http的话，配置请求head、body，然后才能发起请求。获得响应体后，还需解析等操作，十分繁琐。

Feign是一个http请求调用的轻量级框架，可以以Java接口注解的方式调用Http请求。Feign通过处理注解，将请求模板化，当实际调用的时候，传入参数，根据参数再应用到请求上，进而转化成真正的请求，封装了http调用流程。

二、How?
feign底层基于http协议，适应绝大部分内外部API调用的应用场景，并且SpringCloud对feign已经有了比较好的封装。使用上可以依赖于SpringCloud封装过的feign：

<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>
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Feign在默认情况下使用的是JDK原生的URLConnection发送HTTP请求，没有连接池，但是对每个地址会保持一个长连接，即利用HTTP的
persistence connection。建议替换为Apache HttpClient，作为底层的http client包，从而获取连接池、超时时间等与性能息息相关的控制能力：

<dependency>
<groupId>io.github.openfeign</groupId>
<artifactId>feign-httpclient</artifactId>
</dependency>
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在配置文件中启用ApacheHttpClient:

feign.httpclient.enabled=true
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FeignClient参数：

public @interface FeignClient {
@AliasFor("name")
String value() default "";

/** @deprecated */
@Deprecated
String serviceId() default "";

String contextId() default "";

// 指定FeignClient的名称
@AliasFor("value")
String name() default "";

String qualifier() default "";

// 全路径地址或hostname，http或https可选
String url() default "";
// 当发生http 404错误时，如果该字段位true，会调用decoder进行解码，否则抛出FeignException
boolean decode404() default false;
// Feign配置类，可以自定义Feign的LogLevel
Class<?>[] configuration() default {};
// 容错的处理类，当调用远程接口失败或超时时，会调用对应接口的容错逻辑
Class<?> fallback() default void.class;
// 工厂类，用于生成fallback类实例，通过这个属性我们可以实现每个接口通用的容错逻辑，减少重复的代码
Class<?> fallbackFactory() default void.class;
// 定义当前FeignClient的统一前缀，类似于controller类上的requestMapping
String path() default "";

boolean primary() default true;
}

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三、Why?
启动时，程序会进行包扫描，扫描所有包下所有@FeignClient注解的类，并将这些类注入到spring的IOC容器中。
当定义的Feign中的接口被调用时，通过JDK的动态代理来生成RequestTemplate。RequestTemplate中包含请求的所有信息，如请求参数，请求URL等。
RequestTemplate声场Request，然后将Request交给client处理，client默认是JDK的HTTPUrlConnection，也可以是OKhttp、Apache的HTTPClient等。
最后client封装成LoadBaLanceClient，结合ribbon负载均衡地发起调用。
使用Feign涉及两个注解：@EnableFeignClients，用来开启Feign；@FeignClient，标记要用Feign来拦截的请求接口。

 

1、启用
启动配置上检查是否有@EnableFeignClients注解，如果有该注解，则开启包扫描，扫描被@FeignClient注解的接口。扫描出该注解后，
通过beanDefinition注入到IOC容器中，方便后续被调用使用。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Documented
@Import(FeignClientsRegistrar.class)
public @interface EnableFeignClients {
String[] value() default {};
String[] basePackages() default {};
Class<?>[] basePackageClasses() default {};
Class<?>[] defaultConfiguration() default {};
Class<?>[] clients() default {};
}
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@EnableFeignClients 是关于注解扫描的配置，使用了@Import(FeignClientsRegistrar.class)。在spring context处理过程中，这个Import会在解析Configuration的时候当做提供了其他的bean definition的扩展，Spring通过调用其registerBeanDefinitions方法来获取其提供的bean definition。

class FeignClientsRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, ResourceLoaderAware, EnvironmentAware {

@Override
public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
registerDefaultConfiguration(metadata, registry);
registerFeignClients(metadata, registry);
}

}
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FeignClientsRegistrar里重写了spring里ImportBeanDefinitionRegistrar接口的registerBeanDefinitions方法。也就是在启动时，处理了EnableFeignClients注解后，registry里面会多出一些关于Feign的BeanDefinition。

2、发起请求
ReflectiveFeign内部使用了jdk的动态代理为目标接口生成了一个动态代理类，这里会生成一个InvocationHandler统一的方法拦截器，同时为接口的每个方法生成一个SynchronousMethodHandler拦截器，并解析方法上的元数据，生成一个http请求模板RequestTemplate。

public class ReflectiveFeign extends Feign {

@Override
public <T> T newInstance(Target<T> target) {
Map<String, MethodHandler> nameToHandler = targetToHandlersByName.apply(target);
Map<Method, MethodHandler> methodToHandler = new LinkedHashMap<Method, MethodHandler>();
List<DefaultMethodHandler> defaultMethodHandlers = new LinkedList<DefaultMethodHandler>();

for (Method method : target.type().getMethods()) {
if (method.getDeclaringClass() == Object.class) {
continue;
} else if (Util.isDefault(method)) {
DefaultMethodHandler handler = new DefaultMethodHandler(method);
defaultMethodHandlers.add(handler);
methodToHandler.put(method, handler);
} else {
methodToHandler.put(method, nameToHandler.get(Feign.configKey(target.type(), method)));
}
}
InvocationHandler handler = factory.create(target, methodToHandler);
T proxy = (T) Proxy.newProxyInstance(target.type().getClassLoader(),
new Class<?>[] {target.type()}, handler);

for (DefaultMethodHandler defaultMethodHandler : defaultMethodHandlers) {
defaultMethodHandler.bindTo(proxy);
}
return proxy;
}

}

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Feign内置了一个重试器，当HTTP请求出现IO异常时，Feign会有一个最大尝试次数发送请求：

final class SynchronousMethodHandler implements MethodHandler {

@Override
public Object invoke(Object[] argv) throws Throwable {
// 根据输入参数，构造Http请求
RequestTemplate template = buildTemplateFromArgs.create(argv);
// 克隆出一份重试器
Retryer retryer = this.retryer.clone();
// 尝试最大次数，如果中间有结果，直接返回
while (true) {
try {
return executeAndDecode(template);
} catch (RetryableException e) {
try {
retryer.continueOrPropagate(e);
} catch (RetryableException th) {
Throwable cause = th.getCause();
if (propagationPolicy == UNWRAP && cause != null) {
throw cause;
} else {
throw th;
}
}
if (logLevel != Logger.Level.NONE) {
logger.logRetry(metadata.configKey(), logLevel);
}
continue;
}
}
}
}

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Feign真正发送HTTP请求是委托给feign.Client来做的：

public interface Client {
Response execute(Request request, Options options) throws IOException;
class Default implements Client {
@Override
public Response execute(Request request, Options options) throws IOException {
HttpURLConnection connection = convertAndSend(request, options);
return convertResponse(connection, request);
}
}
}
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默认底层通过JDK的java.net.HttpURLConnection实现了feign.Client接口类。在每次发送请求的时候，都会创建新的HttpURLConnection链接，这样的话默认情况下Feign的性能很差，一般扩展该接口，比如使用Apache的HttpClient或者OkHttp3等基于连接池的高性能Http客户端。

注意：SynchronousMethodHandler并不是直接完成远程URL的请求，而是通过负载均衡机制，定位到合适的远程server服务器，然后再完成真正的远程URL请求。即：SynchronousMethodHandler实例的client成员，其实际不是feign.Client.Default类型，而是LoadBalancerFeignClient客户端负载均衡类型。

3、性能分析
Feign框架比较小巧，在处理请求转换和消息解析的过程中，基本上没什么时间消耗。真正影响性能的，是处理Http请求的环节。可以从这个方面着手分析系统的性能提升点。

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