dubbo之spi机制解读
简介
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。正因此特性，我们可以很容易的通过 SPI 机制为我们的程序提供拓展功能。SPI 机制在第三方框架中也有所应用，比如 Dubbo 就是通过 SPI 机制加载所有的组件。不过，Dubbo 并未使用 Java 原生的 SPI 机制，而是对其进行了增强，使其能够更好的满足需求。在 Dubbo 中，SPI 是一个非常重要的模块。基于 SPI，我们可以很容易的对 Dubbo 进行拓展。如果大家想要学习 Dubbo 的源码，SPI 机制务必弄懂。接下来，我们先来了解一下 Java SPI 与 Dubbo SPI 的用法，然后再来分析 Dubbo SPI 的源码。
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
- 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
ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getAdaptiveExtension();
复制代码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：
@Adaptive
Exporter export(Invoker invoker) throws RpcException;
//引用远程服务：
@Adaptive
Invoker refer(Class type, URL url) throws RpcException;
//释放协议：
void destroy();
复制代码 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 ExtensionLoader getExtensionLoader(Class type) {
·····
//先从缓存中取值，为null，则去new一个ExtensionLoader
ExtensionLoader loader = (ExtensionLoader) EXTENSION_LOADERS.get(type);
if (loader == null) {
EXTENSION_LOADERS.putIfAbsent(type, new ExtensionLoader(type));
loader = (ExtensionLoader) EXTENSION_LOADERS.get(type);
}
return loader;
}
复制代码 继续进入new ExtensionLoader(type)方法：
private ExtensionLoader(Class type) {
this.type = type;
objectFactory = (type == ExtensionFactory.class ? null : ExtensionLoader.getExtensionLoader(ExtensionFactory.class).getAdaptiveExtension());
}
复制代码给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);
}
}
复制代码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);
}
}
复制代码先看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();
}
复制代码这里我们进入getExtensionClasses()方法，双重检查锁判断，如果没有，继续
private Map> getExtensionClasses() {
Map> classes = cachedClasses.get();
if (classes == null) {
synchronized (cachedClasses) {
classes = cachedClasses.get();
if (classes == null) {
classes = loadExtensionClasses();
cachedClasses.set(classes);
}
}
}
return classes;
}
复制代码 进入loadExtensionClasses()方法
// 此方法已经getExtensionClasses方法同步过。
private Map> 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> extensionClasses = new HashMap>();
loadFile(extensionClasses, DUBBO_INTERNAL_DIRECTORY);
loadFile(extensionClasses, DUBBO_DIRECTORY);
loadFile(extensionClasses, SERVICES_DIRECTORY);
return extensionClasses;
}
复制代码 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> 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> wrappers = cachedWrapperClasses;
if (wrappers == null) {
cachedWrapperClasses = new ConcurrentHashSet>();
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());
}
}
}
}
}
}
}
复制代码 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();
}
复制代码如果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());
}
复制代码这个时候，objectFactory已经有值了，就是AdaptiveExtensionFactory，继续返回getExtensionLoader方法
public static ExtensionLoader getExtensionLoader(Class type) {
····
//EXTENSION_LOADERS判断是否有type，ConcurrentMap, ExtensionLoader>
ExtensionLoader loader = (ExtensionLoader) EXTENSION_LOADERS.get(type);
if (loader == null) {
EXTENSION_LOADERS.putIfAbsent(type, new ExtensionLoader(type));
loader = (ExtensionLoader) EXTENSION_LOADERS.get(type);
}
return loader;
}
复制代码 我们把返回的ExtensionLoader实例缓存到EXTENSION_LOADERS中，此时type=Protocol
ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getAdaptiveExtension();
复制代码至此，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)
- 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
- 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
- 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：
- 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$Adaptive， 这里又用到了一个Compile扩展点，可以看到，这里用到了ExtensionLoader.getExtensionLoader(com.alibaba.dubbo.common.compiler.Compiler.class).getAdaptiveExtension()，有木有很熟悉，这里得到一个AdaptiveCompiler（因为AdaptiveCompiler类上有@Adaptive注解） private Class createAdaptiveExtensionClass() { //生成字节码文件 String code = createAdaptiveExtensionClassCode(); //获得类加载器 ClassLoader classLoader = findClassLoader(); com.alibaba.dubbo.common.compiler.Compiler compiler = ExtensionLoader.getExtensionLoader(com.alibaba.dubbo.common.compiler.Compiler.class).getAdaptiveExtension(); //动态编译 return compiler.compile(code, classLoader); } 复制代码执行compiler.compile(code, classLoader)，先看下AdaptiveCompiler类
@Adaptive public class AdaptiveCompiler implements Compiler { private static volatile String DEFAULT_COMPILER; public static void setDefaultCompiler(String compiler) { DEFAULT_COMPILER = compiler; } public Class compile(String code, ClassLoader classLoader) { Compiler compiler; ExtensionLoaderloader = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Compiler.class); String name = DEFAULT_COMPILER; // copy reference if (name != null && name.length() > 0) { compiler = loader.getExtension(name); } else { compiler = loader.getDefaultExtension(); } return compiler.compile(code, classLoader); } } 复制代码 这里的DEFAULT_COMPILER值为JavassistCompiler，执行loader.getExtension(name)，这个方法这里暂时不展开，结果是得到JavassistCompiler实例，这里是一个装饰模式的设计，最终调用JavassistCompiler.compile()方法得到Protocol$Adpative，
回到我们最初的代码的入口
ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getAdaptiveExtension(); 复制代码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); } } 复制代码这个时候如果执行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; } 复制代码这个方法就是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。