Dubbo源码分析-SPI的应用北京赛车平台出租

SPI简介

SPI是Service Provider Interface的缩写北京赛车平台出租(www.1159880099.com)QQ1159880099 ,即服务提供接口(翻译出来好绕口,还是不翻译的好),实质上是接口,作用是对外提供服务。
SPI是Java的一种插件机制,可以不用修改源代码实现新功能的扩展。
主要有如下几个步骤:

  1. 实现SPI接口
  2. 在项目的META-INF/services文件夹下,新建一个以SPI接口命名的文件, 文件里面配置上SPI接口的实现类
  3. 使用java.util.ServiceLoader加载。
    由于本篇文章主要讲解Dubbo是如何使用SPI的,如果想要具体了解Java的SPI,可以参考下面两篇文章:
  • JavaSPI机制学习笔记
  • Introduction to the Service Provider Interfaces
    当然还可以看 java.util.ServiceLoader 源码,注释中也有详细的说明。

Dubbo SPI

回到正题,SPI在dubbo应用的地方很多,专业一点讲叫做微内核机制;
如下图:
Plug-In

我们拿其中一个标签进行讲解,我们在使用dubbo框架时,会配置

我们来看下配置文件的内容:

dubbo=org.apache.dubbo.rpc.protocol.dubbo.DubboProtocol

配置了一个键值对,key为dubbo,值为org.apache.dubbo.rpc.protocol.dubbo.DubboProtocol,在其它几个子包下,也有名称叫做org.apache.dubbo.rpc.Protocol的配置文件,说明Protocol插口有几个对应的插件

可以猜测一下,当<dubbo:protocol />仅仅配置了name="dubbo",port="20880"时,会加载哪一个协议插件呢,根据名称,可以猜测,加载的DubboProtocol插件。那dubbo是怎样做到的呢,我们来一探究竟。

Dubbo为使用SPI做的准备工作:

1. 三个注解

  • SPI:这个注解使用在接口上,标识接口是否是extension(扩展或插口),可以接收一个默认的extension名称
  • Adaptive: 这个注解可以使用在类或方法上,决定加载哪一个extension,值为字符串数组,数组中的字符串是key值,比如new String[]{"key1","key2"};先在URL中寻找key1的值,如果找到,则使用此值加载extension,如果key1没有,则寻找key2的值,如果key2也没有,则使用接口SPI注解的值,如果接口SPI注解,没有配置默认值,则将接口名按照首字母大写分成多个部分,然后以'.'分隔,例如org.apache.dubbo.xxx.YyyInvokerWrapper接口名会变成yyy.invoker.wrapper,然后以此名称做为key到URL寻找,如果仍没有找到,则抛出IllegalStateException异常;Adaptive注解用在类上,表示此类是它实现接口(插口)的自适应插件
  • Activate:这个注解可以使用在类或方法上,用以根据URL的key值判断当前extension是否生效,当一个extension有多个实现时,可以加载特定的extension实现类,例如extension实现类上有注解@Activate("cache, validation"),则当URL上出现"cache”或“validation" key时,当前extension才会生效

2. ExtensionLoader

顾名思义,ExtensionLoader用于加载extension,它的作用有三点:1.自动加载extension;2.自动包装(wrap) extension;3.创建自适应的(adaptive)extension;

旅途开始

先看下上篇文章中Provider端的配置文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xmlns:dubbo="http://dubbo.apache.org/schema/dubbo" xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.3.xsd http://dubbo.apache.org/schema/dubbo http://dubbo.apache.org/schema/dubbo/dubbo.xsd"> <!-- 提供方应用信息,用于计算依赖关系 --> <dubbo:application name="hello-world-app" /> <!-- 使用multicast广播注册中心暴露服务地址 --> <dubbo:registry address="multicast://224.5.6.7:1234" /> <!-- 用dubbo协议在20880端口暴露服务 --> <dubbo:protocol name="dubbo" port="20880" /> <!-- 声明需要暴露的服务接口 --> <dubbo:service interface="com.alibaba.dubbo.demo.DemoService" ref="demoService" /> <!-- 和本地bean一样实现服务 --> <bean id="demoService" class="com.alibaba.dubbo.demo.provider.DemoServiceImpl" /> </beans>

还是先从ClassPathXmlApplicationContext加载spring配置文件说起,上回我们说到ClassPathXmlApplicationContext会使用XmlBeanDefinitionReader将xml文件解析成BeanDefiniton集合,当解析<dubbo:protocol />标签时,会将其解析成org.apache.dubbo.config.ProtocolConfig对象(为什么?请看上回分解最后,protocol key 实例化DubboBeanDefinitionParser时传入的参数),解析<dubbo:service />时,会将其解析成org.apache.dubbo.config.spring.ServiceBean对象。在解析xml时,会调用AbstractApplicationContext的refresh()方法

ServiceBean是ServiceConfig的子类,所以在创建ServiceBean对象的时候,会去先实例化父类,ServiceConfig中有一个static final成员变量protocol

private static final Protocol protocol = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getAdaptiveExtension();

ExtensionLoader终于出场了,想要获取插件,得分两步走,第一步得到Protocol的插件加载对象extensionLoader,然后由这个加载对象获得对应的插件。
先来看第一步:

    public static <T> ExtensionLoader<T> getExtensionLoader(Class<T> type) { //一些检查的代码,省略 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; }

EXTENSION_LOADERS保存的是目前已经保存的插口的加载类,显示第一次加载的时候,Protocol还没有自己的插件加载类,那么需要实例化一个。实例化加载对象之后,用这个对象去加载插件。

    public T getAdaptiveExtension() {
       //从已经缓存的自适应对象中获得,第一次调用时还没有创建自适应类,所以instance为null Object instance = cachedAdaptiveInstance.get(); if (instance == null) { if (createAdaptiveInstanceError == null) { synchronized (cachedAdaptiveInstance) { instance = cachedAdaptiveInstance.get(); if (instance == null) { try { //创建一个自适应类 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); } } return (T) instance; }

主要关注 instance = createAdaptiveExtension();这句,createAdaptiveExtension()方法是什么样的呢?

    private T createAdaptiveExtension() {
        try { //得到自适应类并实现化,然后注入属性值 return injectExtension((T) getAdaptiveExtensionClass().newInstance()); } catch (Exception e) { throw new IllegalStateException("Can not create adaptive extension " + type + ", cause: " + e.getMessage(), e); } }

getAdaptiveExtensionClass():

    private Class<?> getAdaptiveExtensionClass() {
       //1.获取所有实现Protocol插口的插件类
        getExtensionClasses();
       //2.如果有自适应插件类,则返回
        if (cachedAdaptiveClass != null) { return cachedAdaptiveClass; } //3.如果没有,则创建插件类 return cachedAdaptiveClass = createAdaptiveExtensionClass(); }

先来看上面的第1步,getExtensionClasses()

    private Map<String, Class<?>> getExtensionClasses() {
       //从缓存中获取插件类,第一次肯定没有
        Map<String, Class<?>> classes = cachedClasses.get();
        if (classes == null) {
            synchronized (cachedClasses) { classes = cachedClasses.get(); if (classes == null) { //实际的加载插件类方法 classes = loadExtensionClasses(); cachedClasses.set(classes); } } } return classes; } //ExtensionLoader中的三个常量,加载插件的目录,第一个熟悉吧,是java spi的默认目录 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/"; private Map<String, Class<?>> loadExtensionClasses() { //获取插口上SPI注解的值,默认值只能有一个,如果多于一个,则抛异常 final SPI defaultAnnotation = type.getAnnotation(SPI.class); if (defaultAnnotation != null) { String value = defaultAnnotation.value(); if ((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]; } } //加载以上三个目录下的实现了相应插口的插件类(本例中插口是Protocol) Map<String, Class<?>> extensionClasses = new HashMap<String, Class<?>>(); loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_INTERNAL_DIRECTORY, type.getName()); loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_INTERNAL_DIRECTORY, type.getName().replace("org.apache", "com.alibaba")); loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_DIRECTORY, type.getName()); loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_DIRECTORY, type.getName().replace("org.apache", "com.alibaba")); loadDirectory(extensionClasses, SERVICES_DIRECTORY, type.getName()); loadDirectory(extensionClasses, SERVICES_DIRECTORY, type.getName().replace("org.apache", "com.alibaba")); return extensionClasses; }

调试发现,共取到四个插件(实现Protocol接口的不止这四个类,还有redis、memcache等,不知为啥只取到这四个类?):
protocol插件

再来看上面getAdaptiveExtensionClass方法的第2步,这一句是判断有没有自适应类,在加载配置的插件过程中,会判断此插件类是不是自适应插件类,判断的依据就是插件类上是否有注解@Adaptive,Protocol的这四个插件类上都没有此注解,所以没有自适应插件,则会走到第3步,创建一个自适应插件类

   private Class<?> createAdaptiveExtensionClass() {
        //生成类代码
        String code = createAdaptiveExtensionClassCode();
        ClassLoader classLoader = findClassLoader();
        //得到编辑器,并将类代码编译成字节码
        org.apache.dubbo.common.compiler.Compiler compiler = ExtensionLoader.getExtensionLoader(org.apache.dubbo.common.compiler.Compiler.class).getAdaptiveExtension();
        return compiler.compile(code, classLoader);
    }

    //来看看生成类代码的过程,以生成Protocol插件类代码为例 private String createAdaptiveExtensionClassCode() { StringBuilder codeBuilder = new StringBuilder(); //得到Protocol接口所有方法 Method[] methods = type.getMethods(); boolean hasAdaptiveAnnotation = false; for (Method m : methods) { if (m.isAnnotationPresent(Adaptive.class)) { hasAdaptiveAnnotation = true; break; } } // // 如果方法上没有@Adaptive注解,则不能创建自适应插件类 if (!hasAdaptiveAnnotation) throw new IllegalStateException("No adaptive method on extension " + type.getName() + ", refuse to create the adaptive class!"); codeBuilder.append("package ").append(type.getPackage().getName()).append(";"); codeBuilder.append("\nimport ").append(ExtensionLoader.class.getName()).append(";"); //类名为Protocol$Adaptive实现了Protocol接口 codeBuilder.append("\npublic class ").append(type.getSimpleName()).append("$Adaptive").append(" implements ").append(type.getCanonicalName()).append(" {"); for (Method method : methods) { Class<?> rt = method.getReturnType(); Class<?>[] pts = method.getParameterTypes(); Class<?>[] ets = method.getExceptionTypes(); Adaptive adaptiveAnnotation = method.getAnnotation(Adaptive.class); StringBuilder code = new StringBuilder(512); if (adaptiveAnnotation == null) { code.append("throw new UnsupportedOperationException(\"method ") .append(method.toString()).append(" of interface ") .append(type.getName()).append(" is not adaptive method!\");"); } else { int urlTypeIndex = -1; for (int i = 0; i < pts.length; ++i) { if (pts[i].equals(URL.class)) { urlTypeIndex = i; break; } } // 如果发现方法中的参数有一个URL类型 if (urlTypeIndex != -1) { // Null Point check String s = String.format("\nif (arg%d == null) throw new IllegalArgumentException(\"url == null\");", urlTypeIndex); code.append(s); s = String.format("\n%s url = arg%d;", URL.class.getName(), urlTypeIndex); code.append(s); } // 如果没有发现,则会寻找每一个参数类型中的属性是否有为URL类型的 else { String attribMethod = null; // find URL getter method LBL_PTS: for (int i = 0; i < pts.length; ++i) { Method[] ms = pts[i].getMethods(); for (Method m : ms) { String name = m.getName(); if ((name.startsWith("get") || name.length() > 3) && Modifier.isPublic(m.getModifiers()) && !Modifier.isStatic(m.getModifiers()) && m.getParameterTypes().length == 0 && m.getReturnType() == URL.class) { urlTypeIndex = i; attribMethod = name; break LBL_PTS; } } } //如果没找到,则抛出异常 if (attribMethod == null) { throw new IllegalStateException("fail to create adaptive class for interface " + type.getName() + ": not found url parameter or url attribute in parameters of method " + method.getName()); } // Null point check String s = String.format("\nif (arg%d == null) throw new IllegalArgumentException(\"%s argument == null\");", urlTypeIndex, pts[urlTypeIndex].getName()); code.append(s); s = String.format("\nif (arg%d.%s() == null) throw new IllegalArgumentException(\"%s argument %s() == null\");", urlTypeIndex, attribMethod, pts[urlTypeIndex].getName(), attribMethod); code.append(s); s = String.format("%s url = arg%d.%s();", URL.class.getName(), urlTypeIndex, attribMethod); code.append(s); } String[] value = adaptiveAnnotation.value(); // value is not set, use the value generated from class name as the key if (value.length == 0) { char[] charArray = type.getSimpleName().toCharArray(); StringBuilder sb = new StringBuilder(128); for (int i = 0; i < charArray.length; i++) { if (Character.isUpperCase(charArray[i])) { if (i != 0) { sb.append("."); } sb.append(Character.toLowerCase(charArray[i])); } else { sb.append(charArray[i]); } } value = new String[]{sb.toString()}; } boolean hasInvocation = false; for (int i = 0; i < pts.length; ++i) { if (pts[i].getName().equals("org.apache.dubbo.rpc.Invocation")) { // Null Point check String s = String.format("\nif (arg%d == null) throw new IllegalArgumentException(\"invocation == null\");", i); code.append(s); s = String.format("\nString methodName = arg%d.getMethodName();", i); code.append(s); hasInvocation = true; break; } } String defaultExtName = cachedDefaultName; String getNameCode = null; for (int i = value.length - 1; i >= 0; --i) { if (i == value.length - 1) { if (null != defaultExtName) { if (!"protocol".equals(value[i])) if (hasInvocation) getNameCode = String.format("url.getMethodParameter(methodName, \"%s\", \"%s\")", value[i], defaultExtName); else getNameCode = String.format("url.getParameter(\"%s\", \"%s\")", value[i], defaultExtName); else getNameCode = String.format("( url.getProtocol() == null ? \"%s\" : url.getProtocol() )", defaultExtName); } else { if (!"protocol".equals(value[i])) if (hasInvocation) getNameCode = String.format("url.getMethodParameter(methodName, \"%s\", \"%s\")", value[i], defaultExtName); else getNameCode = String.format("url.getParameter(\"%s\")", value[i]); else getNameCode = "url.getProtocol()"; } } else { if (!"protocol".equals(value[i])) //如果方法参数类型名称为"org.apache.dubbo.rpc.Invocation"则从url获取以此参数类型名为key的值,获取不到则取默认扩展名,即Protocol接口上注解SPI的值“dubbo” if (hasInvocation) getNameCode = String.format("url.getMethodParameter(methodName, \"%s\", \"%s\")", value[i], defaultExtName); else //否则,取从url中取以方法上注解adaptive的值为key对应的值 getNameCode = String.format("url.getParameter(\"%s\", %s)", value[i], getNameCode); else getNameCode = String.format("url.getProtocol() == null ? (%s) : url.getProtocol()", getNameCode); } } code.append("\nString extName = ").append(getNameCode).append(";"); // check extName == null? String s = String.format("\nif(extName == null) " + "throw new IllegalStateException(\"Fail to get extension(%s) name from url(\" + url.toString() + \") use keys(%s)\");", type.getName(), Arrays.toString(value)); code.append(s); s = String.format("\n%s extension = (%<s)%s.getExtensionLoader(%s.class).getExtension(extName);", type.getName(), ExtensionLoader.class.getSimpleName(), type.getName()); code.append(s); // return statement if (!rt.equals(void.class)) { code.append("\nreturn "); } s = String.format("extension.%s(", method.getName()); code.append(s); for (int i = 0; i < pts.length; i++) { if (i != 0) code.append(", "); code.append("arg").append(i); } code.append(");"); } codeBuilder.append("\npublic ").append(rt.getCanonicalName()).append(" ").append(method.getName()).append("("); for (int i = 0; i < pts.length; i++) { if (i > 0) { codeBuilder.append(", "); } codeBuilder.append(pts[i].getCanonicalName()); codeBuilder.append(" "); codeBuilder.append("arg").append(i); } codeBuilder.append(")"); if (ets.length > 0) { codeBuilder.append(" throws "); for (int i = 0; i < ets.length; i++) { if (i > 0) { codeBuilder.append(", "); } codeBuilder.append(ets[i].getCanonicalName()); } } codeBuilder.append(" {"); codeBuilder.append(code.toString()); codeBuilder.append("\n}"); } codeBuilder.append("\n}"); if (logger.isDebugEnabled()) { logger.debug(codeBuilder.toString()); } return codeBuilder.toString(); }

我们来看下生成的插件类Protocol$Adaptive代码:

package org.apache.dubbo.rpc;
import org.apache.dubbo.common.extension.ExtensionLoader;
import org.apache.dubbo.common.URL;
import org.apache.dubbo.rpc.Protocol ;
import org.apache.dubbo.rpc.RpcException; import org.apache.dubbo.rpc.Invoker ; import org.apache.dubbo.rpc.Exporter; public class Protocol$Adaptive implements Protocol { public void destroy(){ throw new UnsupportedOperationException("method public abstract void org.apache.dubbo.rpc.Protocol.destroy() of interface org.apache.dubbo.rpc.Protocol is not adaptive method!"); } public int getDefaultPort() { throw new UnsupportedOperationException("method public abstract int org.apache.dubbo.rpc.Protocol.getDefaultPort() of interface org.apache.dubbo.rpc.Protocol is not adaptive method!"); } public Invoker refer(Class arg0, URL arg1) throws RpcException { if (arg1 == null) throw new IllegalArgumentException("url == null"); URL url = arg1; String extName = ( url.getProtocol() == null ? "dubbo" : url.getProtocol() ); if(extName == null) throw new IllegalStateException("Fail to get extension(org.apache.dubbo.rpc.Protocol) name from url(" + url.toString() + ") use keys([protocol])"); Protocol extension = (Protocol)ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getExtension(extName); return extension.refer(arg0, arg1); } public Exporter export(Invoker arg0) throws RpcException { if (arg0 == null) throw new IllegalArgumentException("org.apache.dubbo.rpc.Invoker argument == null"); if (arg0.getUrl() == null) throw new IllegalArgumentException("org.apache.dubbo.rpc.Invoker argument getUrl() == null");org.apache.dubbo.common.URL url = arg0.getUrl(); String extName = ( url.getProtocol() == null ? "dubbo" : url.getProtocol() ); if(extName == null) throw new IllegalStateException("Fail to get extension(org.apache.dubbo.rpc.Protocol) name from url(" + url.toString() + ") use keys([protocol])"); Protocol extension = (org.apache.dubbo.rpc.Protocol)ExtensionLoader.getExtensionLoader(org.apache.dubbo.rpc.Protocol.class).getExtension(extName); return extension.export(arg0); } }

可以看到Protocol$Adaptive可以根据url中参数protocol值加载对应的插件,如果url中没有,则加载名为"dubbo"对应的插件,而从前面加载的四个插件可以看出,名称为dubbo的插件类为org.apache.dubbo.rpc.protocol.dubbo.DubboProtocol.

写到这里总算将SPI加载的过程大体上讲述了一篇,Dubbo中还有许多类似的插件,原理基本相同;除了有的插口有自适应插件,比如org.apache.dubbo.common.compiler.Compilerorg.apache.dubbo.common.extension.ExtensionFactory,自适应插件类上都有注解@Adaptive,比如Compile的自适应插件AdaptiveCompiler,ExtensionFactory的自适应插件AdaptiveExtensionFactory.

为什么要提供自适应插件,而不是都在运行时生成?
答:
(1)解决鸡生蛋,蛋生鸡的问题,上面createAdaptiveExtensionClass方法中,在第1步生成Protocol$Adaptive类后,会使用编译器将其编译成字节码,但是编译器本身也是插件化的,可以有好几种编译器,所以需要提供一个已经存在的自适应编译器(AdaptiveCompiler),然后在编译的时候,使用此编译器找到Compile接口上SPI注解中配置的默认的编译器进行编译。
(2)解决对象生成方式不同导致的加载问题;Dubbo中对象的生成一类是由Spring容器创建,一类是根据插件文件的配置动态加载;所以要想获取这两部分对象,需要使用不同的方式;而AdaptiveExtensionFactory就是为了解决这个问题,在获取对象时,分别从Spring容器和ExtensionLoader中查找。

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转载自www.cnblogs.com/QjQ2952777280/p/9358623.html
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