Android 源码解析 Retrofit2 原理

开发Android App肯定会使用Http请求与服务器通信，上传或下载数据等。目前开源的Http请求工具也有很多，比如Google开发的Volley，loopj的Android Async Http，Square开源的OkHttp或者Retrofit等。

我觉得Retrofit 无疑是这几个当中最好用的一个，设计这个库的思路很特别而且巧妙。Retrofit的代码很少，花点时间读它的源码肯定会收获很多

本文的源码分析基于Retrofit 2，和Retrofit 1.0的Api有较大的不同， 本文主要分为几部分：0、Retrofit 是什么，1、Retrofit怎么用，2、Retrofit的原理是什么，3、我的心得与看法

0 Retrofit是什么

来自Retrofit官网的介绍：

A type-safe HTTP client for Android and Java

简单的说它是一个基于OkHttp的RESTFUL Api请求工具，从功能上来说和Google的Volley功能上很相似，但是使用上很不相似。

Volley使用上更加原始而且符合使用者的直觉，当App要发送一个Http请求时，你需要先创建一个Request对象，指定这个Request用的是GET、POST或其他方法，一个api 地址，一个处理response的回调，如果是一个POST请求，那么你还需要给这个Request对象设置一个body，有时候你还需要自定义添加Header什么的，然后将这个Request对象添加到RequestQueue中，接下去检查Cache以及发送Http请求的事情，Volley会帮你处理。如果一个App中api不同的api请求很多，这样代码就会很难看。

而Retrofit可以让你简单到调用一个Java方法的方式去请求一个api，这样App中的代码就会很简洁方便阅读

1 Retrofit怎么用

虽然Retrofit官网已经说明了，我还是要按照我的思路说一下它的使用方法

比如你要请求这么一个api，查看知乎专栏的某个作者信息：

https://zhuanlan.zhihu.com/api/columns/{user}

首先，你需要创建一个Retrofit对象，并且指定api的域名：

public static final String API_URL = "https://zhuanlan.zhihu.com";

Create a very simple REST adapter which points the Zhuanlan API.
Retrofit retrofit = new Retrofit.Builder()
    .baseUrl(API_URL)
    .addConverterFactory(GsonConverterFactory.create())
    .build();

其次，你要根据api新建一个Java接口，用Java注解来描述这个api

public interface ZhuanLanApi {
    @GET("/api/columns/{user} ")
    Call getAuthor(@Path("user") String user)
}

再用这个retrofit对象创建一个ZhuanLanApi对象：

ZhuanLanApi api = retrofit.create(ZhuanLanApi.class);

Call call = api.getAuthor("qinchao");

这样就表示你要请求的api是https://zhuanlan.zhihu.com/api/columns/qinchao

最后你就可以用这个call对象获得数据了，enqueue方法是异步发送http请求的，如果你想用同步的方式发送可以使用execute()方法，call对象还提供cancel()、isCancel()等方法获取这个Http请求的状态

// 请求数据，并且处理response
call.enqueue(new Callback() {
    @Override
    public void onResponse(Response author) {
        System.out.println("name： " + author.getName());
    }
    @Override
    public void onFailure(Throwable t) {
    }
});

看到没，Retrofit只要创建一个接口来描述Http请求，然后可以让我们可以像调用Java方法一样请求一个Api，是不是觉得很神奇，很不可思议！！

2 Retrofit的原理

从上面Retrofit的使用来看，Retrofit就是充当了一个适配器（Adapter）的角色：将一个Java接口翻译成一个Http请求，然后用OkHttp去发送这个请求

Volley描述一个HTTP请求是需要创建一个Request对象，而执行这个请求呢，就是把这个请求对象放到一个队列中，在网络线程中用HttpUrlConnection去请求

问题来了：

Retrofit是怎么做的呢？

答案很简单，就是：Java的动态代理

动态代理

我刚开始看Retrofit的代码，我对下面这句代码感到很困惑：

ZhuanLanApi api = retrofit.create(ZhuanLanApi.class);

我给Retrofit对象传了一个ZhuanLanApi接口的Class对象，怎么又返回一个ZhuanLanApi对象呢？进入create方法一看，没几行代码，但是我觉得这几行代码就是Retrofit的精妙的地方：

/** Create an implementation of the API defined by the {@code service} interface. */
public  T create(final Class service) {
  Utils.validateServiceInterface(service);
  if (validateEagerly) {
     eagerlyValidateMethods(service);
  }
  return (T) Proxy.newProxyInstance(service.getClassLoader(), new Class[] { service },
    new InvocationHandler() {
      private final Platform platform = Platform.get();

      @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object... args)
          throws Throwable {
        // If the method is a method from Object then defer to normal invocation.
        if (method.getDeclaringClass() == Object.class) {
          return method.invoke(this, args);
        }
        if (platform.isDefaultMethod(method)) {
          return platform.invokeDefaultMethod(method, service, proxy, args);
        }
        ServiceMethod serviceMethod = loadServiceMethod(method);
        OkHttpCall okHttpCall = new OkHttpCall<>(serviceMethod, args);
        return serviceMethod.callAdapter.adapt(okHttpCall);
      }
    });

}

create方法就是返回了一个Proxy.newProxyInstance动态代理对象。那么问题来了...

动态代理是个什么东西？

看Retrofit代码之前我知道Java动态代理是一个很重要的东西，比如在Spring框架里大量的用到，但是它有什么用呢？

Java动态代理就是给了程序员一种可能：当你要调用某个Class的方法前或后，插入你想要执行的代码

比如你要执行某个操作前，你必须要判断这个用户是否登录，或者你在付款前，你需要判断这个人的账户中存在这么多钱。这么简单的一句话，我相信可以把一个不懂技术的人也讲明白Java动态代理是什么东西了。

为什么要使用动态代理

你看上面代码，获取数据的代码就是这句:

Call call = api.getAuthor("qinchao");

上面api对象其实是一个动态代理对象，并不是一个真正的ZhuanLanApi接口的implements产生的对象，当api对象调用getAuthor方法时会被动态代理拦截，然后调用Proxy.newProxyInstance方法中的InvocationHandler对象，它的invoke方法会传入3个参数：

• Object proxy: 代理对象，不关心这个
• Method method：调用的方法，就是getAuthor方法
• Object... args：方法的参数，就是"qinchao"

而Retrofit关心的就是 method 和它的参数 args ，接下去Retrofit就会用Java反射获取到 getAuthor 方法的注解信息，配合 args 参数，创建一个 ServiceMethod 对象

ServiceMethod就像是一个中央处理器，传入Retrofit对象和Method对象，调用各个接口和解析器，最终生成一个Request，包含api 的域名、path、http请求方法、请求头、是否有body、是否是multipart等等。最后返回一个Call对象，Retrofit2中Call接口的默认实现是OkHttpCall，它默认使用OkHttp3作为底层http请求client

使用Java动态代理的目的就要拦截被调用的Java方法，然后解析这个Java方法的注解，最后生成Request由OkHttp发送

3 Retrofit的源码分析

想要弄清楚Retrofit的细节，先来看一下Retrofit源码的组成：

1. 一个retrofit2.http包，里面全部是定义HTTP请求的Java注解，比如GET、POST、PUT、DELETE、Headers、Path、Query等等
2. 余下的retrofit2包中几个类和接口就是全部retrofit的代码了，代码真的很少，很简单，因为retrofit把网络请求这部分功能全部交给了OkHttp了

Retrofit接口

Retrofit的设计非常插件化而且轻量级，真的是非常高内聚而且低耦合，这个和它的接口设计有关。Retrofit中定义了4个接口：

Callback

这个接口就是retrofit请求数据返回的接口，只有两个方法

• void onResponse(Response response);
• void onFailure(Throwable t);

Converter

这个接口主要的作用就是将HTTP返回的数据解析成Java对象，主要有Xml、Gson、protobuf等等，你可以在创建Retrofit对象时添加你需要使用的Converter实现（看上面创建Retrofit对象的代码）

Call

这个接口主要的作用就是发送一个HTTP请求，Retrofit默认的实现是OkHttpCall，你可以根据实际情况实现你自己的Call类，这个设计和Volley的HttpStack接口设计的思想非常相似，子类可以实现基于HttpClient或HttpUrlConnetction的HTTP请求工具，这种设计非常的插件化，而且灵活

CallAdapter

上面说到过，CallAdapter中属性只有responseType一个，还有一个 T adapt(Call call)方法，这个接口的实现类也只有一个，DefaultCallAdapter。这个方法的主要作用就是将Call对象转换成另一个对象，可能是为了支持RxJava才设计这个类的吧

Retrofit的运行过程

上面讲到ZhuanLanApi api = retrofit.create(ZhuanLanApi.class);代码返回了一个动态代理对象，而执行Call call = api.getAuthor("qinchao");代码时返回了一个OkHttpCall对象，拿到这个Call对象才能执行HTTP请求

上面api对象其实是一个动态代理对象，并不是一个真正的ZhuanLanApi接口的implements产生的对象，当api对象调用getAuthor方法时会被动态代理拦截，然后调用Proxy.newProxyInstance方法中的InvocationHandler对象， 创建一个ServiceMethod对象

ServiceMethod serviceMethod = loadServiceMethod(method);
OkHttpCall okHttpCall = new OkHttpCall<>(serviceMethod, args);
return serviceMethod.callAdapter.adapt(okHttpCall);

创建ServiceMethod

刚才说到，ServiceMethod就像是一个中央处理器，具体来看一下创建这个ServiceMethod的过程是怎么样的

第一步，获取到上面说到的3个接口对象：

callAdapter = createCallAdapter();
responseType = callAdapter.responseType();
responseConverter = createResponseConverter();

第二步，解析Method的注解，主要就是获取Http请求的方法，比如是GET还是POST还是其他形式，如果没有，程序就会报错，还会做一系列的检查，比如如果在方法上注解了@Multipart，但是Http请求方法是GET，同样也会报错。因此，在注解Java方法是需要严谨

for (Annotation annotation : methodAnnotations) {
    parseMethodAnnotation(annotation);
}

if (httpMethod == null) {
   throw methodError("HTTP method annotation is required (e.g., @GET, @POST, etc.).");
}

第三步，比如上面api中带有一个参数{user}，这是一个占位符，而真实的参数值在Java方法中传入，那么Retrofit会使用一个ParameterHandler来进行替换：

int parameterCount = parameterAnnotationsArray.length;
parameterHandlers = new ParameterHandler[parameterCount];

最后，ServiceMethod会做其他的检查，比如用了@FormUrlEncoded注解，那么方法参数中必须至少有一个@Field或@FieldMap

执行Http请求

之前讲到，OkHttpCall是实现了Call接口的，并且是真正调用OkHttp3发送Http请求的类。OkHttp3发送一个Http请求需要一个Request对象，而这个Request对象就是从ServiceMethod的toRequest返回的

总的来说，OkHttpCall就是调用ServiceMethod获得一个可以执行的Request对象，然后等到Http请求返回后，再将response body传入ServiceMethod中，ServiceMethod就可以调用Converter接口将response body转成一个Java对象

结合上面说的就可以看出，ServiceMethod中几乎保存了一个api请求所有需要的数据，OkHttpCall需要从ServiceMethod中获得一个Request对象，然后得到response后，还需要传入ServiceMethod用Converter转换成Java对象

你可能会觉得我只要发送一个HTTP请求，你要做这么多事情不会很“慢”吗？不会很浪费性能吗？

我觉得，首先现在手机处理器主频非常高了，解析这个接口可能就花1ms可能更少的时间（我没有测试过），面对一个HTTP本来就需要几百ms，甚至几千ms来说不值得一提；而且Retrofit会对解析过的请求进行缓存，就在Map serviceMethodCache = new LinkedHashMap<>();这个对象中

如何在Retrofit中使用RxJava

由于Retrofit设计的扩展性非常强，你只需要添加一个CallAdapter就可以了

Retrofit retrofit = new Retrofit.Builder()
  .baseUrl("https://api.github.com")
  .addConverterFactory(ProtoConverterFactory.create())
  .addConverterFactory(GsonConverterFactory.create())
  .addCallAdapterFactory(RxJavaCallAdapterFactory.create())
  .build();

上面代码创建了一个Retrofit对象，支持Proto和Gson两种数据格式，并且还支持RxJava

4 最后

Retrofit非常巧妙的用注解来描述一个HTTP请求，将一个HTTP请求抽象成一个Java接口，然后用了Java动态代理的方式，动态的将这个接口的注解“翻译”成一个HTTP请求，最后再执行这个HTTP请求

Retrofit的功能非常多的依赖Java反射，代码中其实还有很多细节，比如异常的捕获、抛出和处理，大量的Factory设计模式（为什么要这么多使用Factory模式？）

Retrofit中接口设计的恰到好处，在你创建Retrofit对象时，让你有更多更灵活的方式去处理你的需求，比如使用不同的Converter、使用不同的CallAdapter，这也就提供了你使用RxJava来调用Retrofit的可能