Dubbo源码分析（一）Dubbo的扩展点机制
写在前面的话
自己用Dubbo也有几年时间，一直没有读过Dubbo的源码，现在来读一读Dubbo的源码，分析一下Dubbo的几个核心，并写一个Dubbo的源码专题来记录一下学习过程，供大家参考，写的不好的地方，欢迎拍砖
专题分为以下几个部分：
- Dubbo源码分析（一）Dubbo的扩展点机制
- Dubbo源码分析（二）Dubbo服务发布Export
- Dubbo源码分析（三）Dubbo的服务引用Refer
- Dubbo源码分析（四）Dubbo调用链-消费端（集群容错机制）
- Dubbo源码分析（五）Dubbo调用链-服务端
- Dubbo源码分析（六）Dubbo通信的编码解码机制
- Dubbo框架的设计细节 (未完，待续)
PS：读源码前先掌握以下基础
- JDK的SPI
- Java多线程/线程池基础
- Javasissit基础（动态编译）
- Netty基础
- Zookeeper基础，zkClient客户端API
- 工厂模式，装饰模式，模板模式，单例模式，动态代理模式
- Spring的schema自定义扩展
- 序列化
PS：读源码前的建议
- 代码量很大，各个地方都有关联，慢慢读，不要着急，一遍不行就两遍，两遍不行就三遍，总有看懂的时候
- 带着问题去看，先想想这段代码的目的是什么，解决了什么问题
- 沿着一条主线读，不影响流程走向的代码可以略过
Dubbo的扩展点
为什么先读扩展点
之所以选择先从Dubbo的扩展点机制入手，因为Dubbo的整体架构设计上，都是通过扩展点去实现，先了解清楚这块内容，才能读懂代码。
Dubbo扩展点规范
- 如果要扩展自定义的SPI，可以在resources目录下配置三种目录，分别是：META-INF/dubbo/ 或者 META-INF/services/ 或者 META-INF/dubbo/internal/
- 文件名称和接口名称保持一致，文件内容为key=vaule的形式xxx=com.alibaba.xxx.XxxProtocol
- 举个栗子：如果我们要扩展Dubbo的一个协议，在META-INF/dubbo/com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol这个文件里面增加一行自己的扩展：xxx=com.alibaba.xxx.XxxProtocol,在Dubbo的配置文件<dubbo:protocol name="xxx" />，这样就可以实现自定义的Dubbo协议
Dubbo的扩展点和JDK的SPI的区别
Dubbo的扩展点（Extension）在JDK的SPI思想的基础上做了一些改进：
- Dubbo的设计中用到了大量的全局缓存，所有的Extension都缓存在cachedInstances中，该对象类型为ConcurrentMap<String, Holder
- Dubbo的扩展点支持默认实现，比如，Protocol中的@SPI("dubbo")默认为DubboProtocol，默认扩展点可以通过ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getDefaultExtension()获取
- Dubbo的扩展点可以动态获取扩展对象，比如：ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getExtension(extName)来获取扩展对象，我觉得这是Dubbo扩展点设计的很有意思的地方，非常的灵活方便，代码中大量的用到了这个方法
- Dubbo的扩展点提供了AOP功能，在cachedWrapperClasses中，在原来的SPI的类上包装了XxxxFilterWrapper XxxxListenerWrapper
- Dubbo扩展点提供了IOC功能，通过构造函数注入所需的实例，后面源码会分析
读源码
- 先想想Dubbo的SPI的目的是什么？获取一个我们所需要的指定的对象
- 怎么获取呢？ExtensionLoader.getExtension(String name)
我们先从这段代码入手，这个代码的作用就是获取一个自适应的扩展类，我们看下这段代码的整个执行流程：
ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getAdaptiveExtension();
getExtensionLoader方法中传入的了一个Protocol，我们看下Protocol长啥样
@SPI("dubbo")
public interface Protocol {
//获取缺省端口，当用户没有配置端口时使用。
int getDefaultPort();
// 暴露远程服务：<br>
@Adaptive
<T> Exporter<T> export(Invoker<T> invoker) throws RpcException;
//引用远程服务：<br>
@Adaptive
<T> Invoker<T> refer(Class<T> type, URL url) throws RpcException;
//释放协议：<br>
void destroy();
这是一个协议接口，在类上有@SPI注解，有个默认值dubbo，在方法上有@Adaptive注解，这两个注解是什么作用呢？我们继续往下看getExtensionLoader方法：
public static <T> ExtensionLoader<T> getExtensionLoader(Class<T> type) {
·····
//先从缓存中取值，为null，则去new一个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;
}
继续进入new ExtensionLoader
private ExtensionLoader(Class<?> type) {
this.type = type;
objectFactory = (type == ExtensionFactory.class ? null : ExtensionLoader.getExtensionLoader(ExtensionFactory.class).getAdaptiveExtension());
}
给type变量赋值，objectFactory赋值，此时传入的type是Protcol，继续执行ExtensionLoader.getExtensionLoader(ExtensionFactory.class).getAdaptiveExtension()方法，这里我们分为两个步骤：
步骤一：ExtensionLoader.getExtensionLoader(ExtensionFactory.class)，此时type为ExtensionFactory.class,这段代码我们得到一个ExtensionLoader实例,这个ExtensionLoader实例中，objetFactory为null，
步骤二：getAdaptiveExtension()方法，为cachedAdaptiveInstance赋值，我们来看这个方法：
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);
}
}
双重检查锁判断缓存，如果没有则进入createAdaptiveExtension()方法，这个方法有两部分，一个是injectExtension，一个是getAdaptiveExtensionClass().newInstance()
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);
}
}
先看getAdaptiveExtensionClass()，获取一个适配器扩展点的类
private Class<?> getAdaptiveExtensionClass() {
getExtensionClasses();
if (cachedAdaptiveClass != null) {
return cachedAdaptiveClass;
}
return cachedAdaptiveClass = createAdaptiveExtensionClass();
}
这里我们进入getExtensionClasses()方法，双重检查锁判断，如果没有，继续
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;
}
进入loadExtensionClasses()方法
// 此方法已经getExtensionClasses方法同步过。
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;
}
这里有个type.getAnnotation(SPI.class)，这个type就是刚刚再初始化ExtensionLoader的时候传入的，我们先看type=ExtensionFactory.class的情况，ExtensionFactory接口类上有@SPI注解，但是value为空，然后三次调用loadFile方法，分别对应Dubbo扩展点的三个配置文件路径，在源码中我们可以找到ExtensionFactory对应的文件，
通过loadFile方法，最终extensionClasses返回SpringExtensionFactory和SpiExtensionFactory 缓存到cachedClasses中，为什么只返回了2个类呢，AdaptiveExtensionFactory为什么没有返回呢，因为在loadFile中AdaptiveExtensionFactory因为类上有@Adaptive注解，所以直接缓存到cachedAdaptiveClass中(此时，我们要思考，@Adaptive注解放在类上和放在方法上有什么区别)，我们看下loadFile中的关键代码
private void loadFile(Map<String, Class<?>> extensionClasses, String dir) {
····
// 1.判断当前class类上面有没有Adaptive注解，如果有，则直接赋值给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.如果没有类注解，那么判断该class中没有参数是type的构造方法，如果有，则把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.判断是否有默认构造方法
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.判断class是否有@Activate注解，如果有，则放入cachedActivates
Activate activate = clazz.getAnnotation(Activate.class);
if (activate != null) {
cachedActivates.put(names[0], activate);
}
for (String n : names) {
//5.缓存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());
}
}
}
}
}
}
}
至此，我们已经拿到了extensionClasses，并缓存到了cachedClasses中，回到getAdaptiveExtensionClass()方法中
private Class<?> getAdaptiveExtensionClass() {
getExtensionClasses();
if (cachedAdaptiveClass != null) {
return cachedAdaptiveClass;
}
return cachedAdaptiveClass = createAdaptiveExtensionClass();
}
如果cachedAdaptiveClass不为空，那么就返回cachedAdaptiveClass，刚刚我们在loadFile()方法中讲过，@Adaptive注解在类上，那么就会缓存到cachedAdaptiveClass中，这个时候cachedAdaptiveClass有值，为AdaptiveExtensionFactory，所以这里直接返回AdaptiveExtensionFactory，继续返回createAdaptiveExtension()方法，刚刚我们只是走完了createAdaptiveExtension()方法中的一个部分，还有injectExtension方法，这个方法是干什么的，在type=ExtensionFactory.class流程中，这个方法的作用没有体现，先不看injectExtension，我们放在后面的流程去看，然后继续返回到getAdaptiveExtension方法中，把实例AdaptiveExtensionFactory缓存到cachedAdaptiveInstance中，继续返回到ExtensionLoader方法中
private ExtensionLoader(Class<?> type) {
this.type = type;
objectFactory = (type == ExtensionFactory.class ? null : ExtensionLoader.getExtensionLoader(ExtensionFactory.class).getAdaptiveExtension());
}
这个时候，objectFactory已经有值了，就是AdaptiveExtensionFactory，继续返回getExtensionLoader方法
public static <T> ExtensionLoader<T> getExtensionLoader(Class<T> type) {
····
//EXTENSION_LOADERS判断是否有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;
}
我们把返回的ExtensionLoader实例缓存到EXTENSION_LOADERS中，此时type=Protocol
ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getAdaptiveExtension();
至此，我们已经执行完了ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class)，得到了ExtensionLoader实例，继续执行getAdaptiveExtension()方法,这个方法在上面已经分析过了，我们再看下跟type=ExtensionFactory的时候有什么区别，先看下com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol文件中有哪些扩展点(这个文件在源码中是分散的，可以在Dubbo的jar包中找，jar包中是合并的)
一共有13个扩展点，其中有2个Wrapper包装类，我们直接看loadFile方法，extensionClasses返回了11条记录
这个时候再看下当前内存中的数据
cachedNames中有11条，cachedWrapperClasses中有2条分别是ProtocolListenerWrapper 和 ProtocolFilterWrapper ，cachedClasses中有11条，回到getAdaptiveExtensionClass()方法中，我们在上面说过，Protocol的类上有 @SPI("dubbo")注解，export和refer上有@Adaptive注解，所以此时cachedAdaptiveClass是null，
，进入createAdaptiveExtensionClass()方法，这个方法的目的是自动生成和编译一个动态代理适配器类，名字叫Protocol$Adaptive， 这里又用到了一个Compile扩展点，可以看到，这里用到了ExtensionLoader.getExtensionLoader(com.alibaba.dubbo.common.compiler.Compiler.class).getAdaptiveExtension()，有木有很熟悉，这里得到一个AdaptiveCompiler（因为AdaptiveCompiler类上有@Adaptive注解）
private Class<?> createAdaptiveExtensionClass() {
//生成字节码文件
String code = createAdaptiveExtensionClassCode();
//获得类加载器
ClassLoader classLoader = findClassLoader();
com.alibaba.dubbo.common.compiler.Compiler compiler =
ExtensionLoader.getExtensionLoader(com.alibaba.dubbo.common.compiler.Compiler.class).getAdaptiveExtension();
//动态编译
return compiler.compile(code, classLoader);
}
执行compiler.compile(code, classLoader)，先看下AdaptiveCompiler类
@Adaptive
public class AdaptiveCompiler implements Compiler {
private static volatile String DEFAULT_COMPILER;
public static void setDefaultCompiler(String compiler) {
DEFAULT_COMPILER = compiler;
}
public Class<?> compile(String code, ClassLoader classLoader) {
Compiler compiler;
ExtensionLoader<Compiler> loader = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Compiler.class);
String name = DEFAULT_COMPILER; // copy reference
if (name != null && name.length() > 0) {
compiler = loader.getExtension(name);
} else {
compiler = loader.getDefaultExtension();
}
return compiler.compile(code, classLoader);
}
}
这里的DEFAULT_COMPILER值为JavassistCompiler，执行loader.getExtension(name)，这个方法这里暂时不展开，结果是得到JavassistCompiler实例，这里是一个装饰模式的设计，最终调用JavassistCompiler.compile()方法得到Protocol$Adpative，
回到我们最初的代码的入口
ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getAdaptiveExtension();
这句代码就最终的返回结果就是Protocol$Adpative，我们把这个代理类拿出来看一下
package com.alibaba.dubbo.rpc;
import com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader;
public class Protocol$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);
}
}
这个时候如果执行Protocol$Adpative.export方法，我们看下这个适配器代理类里面的export()方法，通过url来获取extName，所以Dubbo是基于URL来驱动的，
看到Protocol extension = (Protocol)ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getExtension(extName)这个方法，这个方法是不是又又又很熟悉，接下来我们来分析getExtension(String name)方法，假设此时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;
}
进入createExtension()方法
private T createExtension(String name) {
//1.通过name获取ExtensionClasses，此时为DubboProtocol
Class<?> clazz = getExtensionClasses().get(name);
if (clazz == null) {
throw findException(name);
}
try {
//2.获取DubboProtocol实例
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反转控制，就是从spi和spring里面提取对象赋值。
injectExtension(instance);
Set<Class<?>> wrapperClasses = cachedWrapperClasses;
if (wrapperClasses != null && wrapperClasses.size() > 0) {
for (Class<?> wrapperClass : wrapperClasses) {
//4.如果是包装类
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);
}
}
第三步injectExtension(instance)，看一下代码：
private T injectExtension(T instance) {
try {
if (objectFactory != null) {
//1.拿到所有的方法
for (Method method : instance.getClass().getMethods()) {
//判断是否是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) : "";
//从objectFactory中获取所需要注入的实例
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;
}
这个方法就是Dubbo完成依赖注入的地方，到这里关于Dubbo的扩展点机制的代码就分析完成了。
总结
- 为什么要设计Adaptive？
Adaptive设计的目的是为了识别固定已知类和扩展未知类 - 注解在类上和注解在方法上的区别？
1.注解在类上：代表人工实现，实现一个装饰类（设计模式中的装饰模式），它主要作用于固定已知类，
目前整个系统只有2个，AdaptiveCompiler、AdaptiveExtensionFactory。- 为什么AdaptiveCompiler这个类是固定已知的？因为整个框架仅支持Javassist和JdkCompiler。
- 为什么AdaptiveExtensionFactory这个类是固定已知的？因为整个框架仅支持2个objFactory,一个是spi,另一个是spring
2.注解在方法上：代表自动生成和编译一个动态的Adpative类，它主要是用于SPI，因为spi的类是不固定、未知的扩展类，所以设计了动态XXX$Adaptive类.
例如 Protocol的spi类有 injvm dubbo registry filter listener等等 很多扩展未知类，
它设计了Protocol$Adaptive的类，通过ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getExtension(spi类);来提取对象
