dubbo spi

2023-12-30 17:29:52

https://dubbo.apache.org/zh/docs/v2.7/dev/source/dubbo-spi/

SPI 全称为 Service Provider Interface，是一种服务发现机制。SPI 的本质是将接口实现类的全限定名配置在文件中，并由服务加载器读取配置文件，加载实现类。这样可以在运行时，动态为接口替换实现类。

Dubbo 就是通过 SPI 机制加载所有的组件。通过指定目录下配置一个对应接口的实现类，然后程序会进行查找和解析，找到对应的扩展点

dubbo spi 的拓展规则

  1. 需要在 resource 目录下配置 META-INF/dubbo 或者 META-INF/dubbo/internal 或者 META-INF/services，并基于 SPI 接口去 创建一个文件
  2. 文件名称和接口名称保持一致，文件内容和 SPI 有差异，内容是 KEY 对应 Value

Dubbo SPI 的相关逻辑被封装在了 ExtensionLoader 类中，通过 ExtensionLoader，我们可以加载指定的实现类.

ExtensionLoader类的方法入口    
public static <T> ExtensionLoader<T> getExtensionLoader(Class<T> type) {}


public T getExtension(String name){}



private T createExtension(String name) {
    // 从配置文件中加载所有的拓展类，可得到“配置项名称”到“配置类”的映射关系表
    Class<?> clazz = getExtensionClasses().get(name);
    if (clazz == null) {
        throw findException(name);
    }
    try {
        T instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
        if (instance == null) {
            // 通过反射创建实例
            EXTENSION_INSTANCES.putIfAbsent(clazz, clazz.newInstance());
            instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
        }
        // 向实例中注入依赖
        injectExtension(instance);
        Set<Class<?>> wrapperClasses = cachedWrapperClasses;
        if (wrapperClasses != null && !wrapperClasses.isEmpty()) {
            // 循环创建 Wrapper 实例
            for (Class<?> wrapperClass : wrapperClasses) {
                // 将当前 instance 作为参数传给 Wrapper 的构造方法，并通过反射创建 Wrapper 实例。
                // 然后向 Wrapper 实例中注入依赖，最后将 Wrapper 实例再次赋值给 instance 变量
                instance = injectExtension(
                    (T) wrapperClass.getConstructor(type).newInstance(instance));
            }
        }
        return instance;
    } catch (Throwable t) {
        throw new IllegalStateException("...");
    }
}



createExtension 方法的逻辑稍复杂一下，包含了如下的步骤：

通过 getExtensionClasses 获取所有的拓展类
通过反射创建拓展对象
向拓展对象中注入依赖
将拓展对象包裹在相应的 Wrapper 对象中

获取所有的拓展类

private Map<String, Class<?>> loadExtensionClasses() {
    // 获取 SPI 注解，这里的 type 变量是在调用 getExtensionLoader 方法时传入的
    final SPI defaultAnnotation = type.getAnnotation(SPI.class);
    if (defaultAnnotation != null) {
        String value = defaultAnnotation.value();
        if ((value = value.trim()).length() > 0) {
            // 对 SPI 注解内容进行切分
            String[] names = NAME_SEPARATOR.split(value);
            // 检测 SPI 注解内容是否合法，不合法则抛出异常
            if (names.length > 1) {
                throw new IllegalStateException("more than 1 default extension name on extension...");
            }

            // 设置默认名称，参考 getDefaultExtension 方法
            if (names.length == 1) {
                cachedDefaultName = names[0];
            }
        }
    }

    Map<String, Class<?>> extensionClasses = new HashMap<String, Class<?>>();
    // 加载指定文件夹下的配置文件
    loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_INTERNAL_DIRECTORY);
    loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_DIRECTORY);
    loadDirectory(extensionClasses, SERVICES_DIRECTORY);
    return extensionClasses;
}



private void loadClass(Map<String, Class<?>> extensionClasses, java.net.URL resourceURL, 
    Class<?> clazz, String name) throws NoSuchMethodException {
    
    if (!type.isAssignableFrom(clazz)) {
        throw new IllegalStateException("...");
    }

    // 检测目标类上是否有 Adaptive 注解
    if (clazz.isAnnotationPresent(Adaptive.class)) {
        if (cachedAdaptiveClass == null) {
            // 设置 cachedAdaptiveClass缓存
            cachedAdaptiveClass = clazz;
        } else if (!cachedAdaptiveClass.equals(clazz)) {
            throw new IllegalStateException("...");
        }
        
    // 检测 clazz 是否是 Wrapper 类型
    } else if (isWrapperClass(clazz)) {
        Set<Class<?>> wrappers = cachedWrapperClasses;
        if (wrappers == null) {
            cachedWrapperClasses = new ConcurrentHashSet<Class<?>>();
            wrappers = cachedWrapperClasses;
        }
        // 存储 clazz 到 cachedWrapperClasses 缓存中
        wrappers.add(clazz);
        
    // 程序进入此分支，表明 clazz 是一个普通的拓展类
    } else {
        // 检测 clazz 是否有默认的构造方法，如果没有，则抛出异常
        clazz.getConstructor();
        if (name == null || name.length() == 0) {
            // 如果 name 为空，则尝试从 Extension 注解中获取 name，或使用小写的类名作为 name
            name = findAnnotationName(clazz);
            if (name.length() == 0) {
                throw new IllegalStateException("...");
            }
        }
        // 切分 name
        String[] names = NAME_SEPARATOR.split(name);
        if (names != null && names.length > 0) {
            Activate activate = clazz.getAnnotation(Activate.class);
            if (activate != null) {
                // 如果类上有 Activate 注解，则使用 names 数组的第一个元素作为键，
                // 存储 name 到 Activate 注解对象的映射关系
                cachedActivates.put(names[0], activate);
            }
            for (String n : names) {
                if (!cachedNames.containsKey(clazz)) {
                    // 存储 Class 到名称的映射关系
                    cachedNames.put(clazz, n);
                }
                Class<?> c = extensionClasses.get(n);
                if (c == null) {
                    // 存储名称到 Class 的映射关系
                    extensionClasses.put(n, clazz);
                } else if (c != clazz) {
                    throw new IllegalStateException("...");
                }
            }
        }
    }
}

Dubbo IOC

Dubbo IOC 是通过 setter 方法注入依赖。Dubbo 首先会通过反射获取到实例的所有方法，然后再遍历方法列表，检测方法名是否具有 setter 方法特征。若有，则通过 ObjectFactory 获取依赖对象，最后通过反射调用 setter 方法将依赖设置到目标对象中

private T injectExtension(T instance) {
    try {
        if (objectFactory != null) {
            // 遍历目标类的所有方法
            for (Method method : instance.getClass().getMethods()) {
                // 检测方法是否以 set 开头，且方法仅有一个参数，且方法访问级别为 public
                if (method.getName().startsWith("set")
                    && method.getParameterTypes().length == 1
                    && Modifier.isPublic(method.getModifiers())) {
                    // 获取 setter 方法参数类型
                    Class<?> pt = method.getParameterTypes()[0];
                    try {
                        // 获取属性名，比如 setName 方法对应属性名 name
                        String property = method.getName().length() > 3 ? 
                            method.getName().substring(3, 4).toLowerCase() + 
                            	method.getName().substring(4) : "";
                        // 从 ObjectFactory 中获取依赖对象
                        Object object = objectFactory.getExtension(pt, property);
                        if (object != null) {
                            // 通过反射调用 setter 方法设置依赖
                            method.invoke(instance, object);
                        }
                    } catch (Exception e) {
                        logger.error("fail to inject via method...");
                    }
                }
            }
        }
    } catch (Exception e) {
        logger.error(e.getMessage(), e);
    }
    return instance;
}

 

 

自适应拓展

有些拓展并不想在框架启动阶段被加载，而是希望在拓展方法被调用时，根据运行时参数进行加载。

ExtensionLoader 注入的依赖扩展点是一个 Adaptive 实例，直到扩展点方法执行时才决定调用是哪一个扩展点实现 Dubbo 使用 URL 对象（包含了Key-Value）传递配置信息首先 Dubbo 会为拓展接口生成具有代理功能的代码。然后通过 javassist 或 jdk 编译这段代码，得到 Class 类。最后再通过反射创建代理类。 

@Adaptive 可注解在类或方法上。当 Adaptive 注解在类上时，Dubbo 不会为该类生成代理类。注解在方法（接口方法）上时，Dubbo 则会为该方法生成代理逻辑

获取自适应拓展

getAdaptiveExtension 方法是获取自适应拓展的入口方法

Compiler compiler=ExtensionLoader.getExtensionLoader(Compiler.class).getAdaptiveExtension();

getAdaptiveExtension 方法首先会检查缓存，缓存未命中，则调用 createAdaptiveExtension 方法创建自适应拓展

private T createAdaptiveExtension() {
    try {
        // 获取自适应拓展类，并通过反射实例化
        return injectExtension((T) getAdaptiveExtensionClass().newInstance());
    } catch (Exception e) {
        throw new IllegalStateException("Can not create adaptive extension ...");
    }
}


调用 getAdaptiveExtensionClass 方法获取自适应拓展 Class 对象
通过反射进行实例化
调用 injectExtension 方法向拓展实例中注入依赖

//生成自适应拓展类
private Class<?> createAdaptiveExtensionClass() {
    // 构建自适应拓展代码
    String code = createAdaptiveExtensionClassCode();
    ClassLoader classLoader = findClassLoader();
    // 获取编译器实现类
    com.alibaba.dubbo.common.compiler.Compiler compiler = ExtensionLoader.getExtensionLoader(com.alibaba.dubbo.common.compiler.Compiler.class).getAdaptiveExtension();
    // 编译代码，生成 Class
    return compiler.compile(code, classLoader);
}


createAdaptiveExtensionClass 方法用于生成自适应拓展类，该方法首先会生成自适应拓展类的源码，然后通过 Compiler 实例（Dubbo 默认使用 javassist 作为编译器）编译源码，得到代理类 Class 实例

自适应拓展类代码生成

Adaptive 注解检测 

createAdaptiveExtensionClassCode 方法，先会通过反射检测接口方法是否包含 Adaptive 注解。对于要生成自适应拓展的接口，Dubbo 要求该接口至少有一个方法被 Adaptive 注解修饰。若不满足此条件，就会抛出运行时异常

生成类

代码生成的顺序与 Java 文件内容顺序一致，首先会生成 package 语句，然后生成 import 语句，紧接着生成类名等代码。整个逻辑如下

// 生成 package 代码：package + type 所在包
codeBuilder.append("package ").append(type.getPackage().getName()).append(";");
// 生成 import 代码：import + ExtensionLoader 全限定名
codeBuilder.append("\nimport ").append(ExtensionLoader.class.getName()).append(";");
// 生成类代码：public class + type简单名称 + $Adaptive + implements + type全限定名 + {

生成方法

无 Adaptive 注解方法代码生成逻辑 

Dubbo 不会为没有标注 Adaptive 注解的方法生成代理逻辑，对于该种类型的方法，仅会生成一句抛出异常的代码

throw new UnsupportedOperationException

获取 URL 数据

以 Protocol 的 refer 和 export 方法为例

对于 refer 方法，通过遍历 refer 的参数列表即可获取 URL 数据，这个还比较简单。对于 export 方法，获取 URL 数据则要麻烦一些。export 参数列表中没有 URL 参数，因此需要从 Invoker 参数中获取 URL 数据。获取方式是调用 Invoker 中可返回 URL 的 getter 方法，比如 getUrl。如果 Invoker 中无相关 getter 方法，此时则会抛出异常

获取 Adaptive 注解值

Adaptive 注解值 value 类型为 String[]，可填写多个值，默认情况下为空数组。若 value 为非空数组，直接获取数组内容即可。若 value 为空数组，则需进行额外处理。处理过程是将类名转换为字符数组，然后遍历字符数组，并将字符放入 StringBuilder 中。若字符为大写字母，则向 StringBuilder 中添加点号，随后将字符变为小写存入 StringBuilder 中。比如 LoadBalance 经过处理后，得到 load.balance

激活拓展点

对于集合类扩展点，比如：Filter, InvokerListener, ExportListener, TelnetHandler, StatusChecker 等，可以同时加载多个实现，此时，可以用自动激活来简化配置 

@Activate("xxx") // 当配置了xxx参数，并且参数为有效值时激活，比如配了cache="lru"，自动激活CacheFilter。

 

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