源码走读之Retrofit 2.0

前言

源码解析看别人的就够了?我有几句话想说

这段时间在对项目进行组件化改造,期间又穿插了对各种设计模式的复习。于是想到别人的源码解析看了很多,一些作者写的也非常详细,包含了类图到时序图,但只有从自己出发感受一遍,才能体悟优秀框架蕴含的代码设计。网络框架是每个应用都会使用到的,故这次先拿Retrofit 2.0开刀,发现其中的闪光点。

框架介绍与体悟

Retrofit adapts a Java interface to HTTP calls by using annotations on the declared methods to
define how requests are made. Create instances using {@linkplain Builder
the builder} and pass your interface to {@link #create} to generate an implementation.

以前翻看源码时,喜欢直接顺着方法调用查找,忽略了每个类中作者详细的注释。其实除了代码,注释也是一种方便我们学习框架的重要资源,尤其是优秀的框架。如同Retrofit开头所介绍的,他与其他网络框架最与众不同的一点便是利用了注解——在给定的方法上添加注解,框架便会将接口转换为一个个HTTP请求。其次,我们也清晰了解到最终的调用分为两步:使用Builder构建Retrofit客户端;传入我们定义的接口,并调用create方法生成对应的请求实例。我们就会自然的产生两个疑问,即这两步具体是如何生成的?接下来,我们就从这两个疑问出发,进行源码的拆解

主要类拆解

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

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

这是一段注释中的代码,也是我们大家都会使用的操作,这几个方法都在Retrofit.java中,接下来就结合代码进行具体分析。

Retrofit实例构建

public static final class Builder {
  //操作平台
  //具体见后续分析
  private final Platform platform;
  //网络请求的工厂(Retrofit默认使用okhttp)
  private @Nullable okhttp3.Call.Factory callFactory;
  //网络请求的baseUrl
  private HttpUrl baseUrl;
  //数据转换器工厂的集合
  //作用:放置数据转换器工厂
  private final List converterFactories = new ArrayList<>();
  //请求适配器工厂的集合
  private final List adapterFactories = new ArrayList<>();
  //回调方法执行器
  private @Nullable Executor callbackExecutor;
  //标志位
  //作用:根据业务接口创建请求时是否提前解析注解
  private boolean validateEagerly;


public Builder() {
    this(Platform.get());
  }
  

Builder(Platform platform) {
    this.platform = platform;
    // 提前添加build-in converter factory
    converterFactories.add(new BuiltInConverters());
  }
  
//构建Retrofit实例
public Retrofit build() {
    //必须传入baseUrl
    if (baseUrl == null) {
      throw new IllegalStateException("Base URL required.");
    }
    
    //默认使用OkHttpClient作为网络请求器工厂
    okhttp3.Call.Factory callFactory = this.callFactory;
    if (callFactory == null) {
      callFactory = new OkHttpClient();
    }
    
    //根据平台决定默认回调执行器
    Executor callbackExecutor = this.callbackExecutor;
    if (callbackExecutor == null) {
      callbackExecutor = platform.defaultCallbackExecutor();
    }

    //创建了请求适配器工厂的保护性拷贝,并把默认请求适配器添加到列表末尾
    List adapterFactories = new ArrayList<>(this.adapterFactories);
    adapterFactories.add(platform.defaultCallAdapterFactory(callbackExecutor));

    //创建了数据适配器工厂的保护性拷贝
    List converterFactories = new ArrayList<>(this.converterFactories);

    //根据建造者模式配置的参数创建Retrofit实例
    return new Retrofit(callFactory, baseUrl, converterFactories, adapterFactories,
        callbackExecutor, validateEagerly);
  }
  ...
}

可以知道Retrofti在这里使用了建造者模式完成实例的初始化配置,其中包含了以下重要的参数:

  • 平台类型(platform)
  • 网络请求器工厂(callFactory)
  • 网络请求的baseUrl(baseUrl)
  • 数据适配器工厂的集合(converterFactories)
  • 请求适配器工厂的集合(adapterFactories)
  • 回调执行器(callbackExecutor)
  • 标志位(validateEagerly)

请求实例创建

 //根据请求接口创建对应的网络请求
 @SuppressWarnings("unchecked") // 
  public  T create(final Class service) {
    //验证类必须为接口,且不能继承于其他接口
    Utils.validateServiceInterface(service);
    //是否提前解析注解
    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, @Nullable Object[] args)
              throws Throwable {
            //如果Method源自于普通Object类,则定义一个普通的调用
            if (method.getDeclaringClass() == Object.class) {
              return method.invoke(this, args);
            }
            //若为Android平台,默认范围false
            if (platform.isDefaultMethod(method)) {
              return platform.invokeDefaultMethod(method, service, proxy, args);
            }
            //根据method加载对应的ServiceMethod,注意loadServiceMethod方法
            ServiceMethod serviceMethod =
                (ServiceMethod) loadServiceMethod(method);
            //创建网络请求
            OkHttpCall okHttpCall = new OkHttpCall<>(serviceMethod, args);
            return
            //根据实际的callAdapter(如RxJava2CallAdapter),将httpCall包装成对应的Object(如Observable)
            serviceMethod.callAdapter.adapt(okHttpCall);
          }
        });
  }
 
 

可以知道创建请求时,采用了动态代理设计模式,最终得到了网络请求接口的实例。当设置了标志位后,则会提前加载注解的方法,从而在invoke时确保serviceMethod可以直接从缓存读取。

private void eagerlyValidateMethods(Class service) {
  Platform platform = Platform.get();
  for (Method method : service.getDeclaredMethods()) {
    if (!platform.isDefaultMethod(method)) {
      loadServiceMethod(method);
    }
  }
}

不管哪种方式,都调用了loadServiceMethod方法,我们继续进入方法体来看看


 ServiceMethod loadServiceMethod(Method method) {
 
   //首先从缓存中读取,若存在则直接返回
   ServiceMethod result = serviceMethodCache.get(method);
   if (result != null) return result;
   
   //同步锁
   synchronized (serviceMethodCache) {
     result = serviceMethodCache.get(method);
     if (result == null) {
       //通过建造者模式创建serviceMethod,并存入缓存
       result = new ServiceMethod.Builder<>(this, method).build();
       serviceMethodCache.put(method, result);
     }
   }
   return result;
 }

此处出现了一个Retrofit全局的成员变量serviceMethodCache,其实现由原来的LinkedHashMap替换为了ConcurrentHashMap,保证了并发情况下的线程安全。此处采用了享元设计模式,从而实现了serviceMethod对象的共享而提高了系统性能

创建ServiceMethod

进入ServiceMethod之后,我们还是继续从建造器出发进行分析

Builder(Retrofit retrofit, Method method) {
     //传入Retrofit实例
     this.retrofit = retrofit;
     this.method = method;
     //获取网络请求接口中的注解
     this.methodAnnotations = method.getAnnotations();
     //获取网络请求接口中的方法
     this.parameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
     //获取网络请求接口中的注解内容
     this.parameterAnnotationsArray = method.getParameterAnnotations();
   }

Builder的build方法

public ServiceMethod build() {
      //创建请求适配器
      callAdapter = createCallAdapter();
      //获取请求的responseType
      responseType = callAdapter.responseType();
      if (responseType == Response.class || responseType == okhttp3.Response.class) {
        throw methodError("'"
            + Utils.getRawType(responseType).getName()
            + "' is not a valid response body type. Did you mean ResponseBody?");
      }
      //根据网络请求接口方法的返回值和注解类型,从Retrofit对象中获取对应的数据转换器
      responseConverter = createResponseConverter();

      //根据方法中的注解,解析获取Http请求的方法
      for (Annotation annotation : methodAnnotations) {
        parseMethodAnnotation(annotation);
      }

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


      //获取当前方法的参数数量
      int parameterCount = parameterAnnotationsArray.length;
      parameterHandlers = new ParameterHandler[parameterCount];
      for (int p = 0; p < parameterCount; p++) {
        Type parameterType = parameterTypes[p];
        if (Utils.hasUnresolvableType(parameterType)) {
          throw parameterError(p, "Parameter type must not include a type variable or wildcard: %s",
              parameterType);
        }

        Annotation[] parameterAnnotations = parameterAnnotationsArray[p];
        if (parameterAnnotations == null) {
          throw parameterError(p, "No Retrofit annotation found.");
        }

        //为每一个参数创建一个parameterHandler,解析每个参数使用的注解类型
        parameterHandlers[p] = parseParameter(p, parameterType, parameterAnnotations);
      }

      //一些判断条件,比较容易理解
      if (relativeUrl == null && !gotUrl) {
        throw methodError("Missing either @%s URL or @Url parameter.", httpMethod);
      }
      if (!isFormEncoded && !isMultipart && !hasBody && gotBody) {
        throw methodError("Non-body HTTP method cannot contain @Body.");
      }
      if (isFormEncoded && !gotField) {
        throw methodError("Form-encoded method must contain at least one @Field.");
      }
      if (isMultipart && !gotPart) {
        throw methodError("Multipart method must contain at least one @Part.");
      }

      return new ServiceMethod<>(this);
    }

我们注解中的每一个value,最终也是利用retrofit中的stringConverter转化为了String类型

创建请求适配器createCallAdapter()

 private CallAdapter createCallAdapter() {
      //获取网络请求接口方法的返回值类型
      Type returnType = method.getGenericReturnType();
      if (Utils.hasUnresolvableType(returnType)) {
        throw methodError(
            "Method return type must not include a type variable or wildcard: %s", returnType);
      }
      if (returnType == void.class) {
        throw methodError("Service methods cannot return void.");
      }
      //获取method中的注解
      Annotation[] annotations = method.getAnnotations();
      try {
        //根据返回值类型和注解从Retrofit中获取对应的网络请求适配器
        return (CallAdapter) retrofit.callAdapter(returnType, annotations);
      } catch (RuntimeException e) { // Wide exception range because factories are user code.
        throw methodError(e, "Unable to create call adapter for %s", returnType);
      }
    }

接下来的方法调用为:retrofit.callAdapter()->nextCallAdapter(),我们着重分析nextCallAdapter方法

 public CallAdapter nextCallAdapter(@Nullable CallAdapter.Factory skipPast, Type returnType,
      Annotation[] annotations) {
    checkNotNull(returnType, "returnType == null");
    checkNotNull(annotations, "annotations == null");

    //获取需要跳过的位次
    int start = adapterFactories.indexOf(skipPast) + 1;
    //遍历工厂集合,寻找匹配的工厂
    for (int i = start, count = adapterFactories.size(); i < count; i++) {
      CallAdapter adapter = adapterFactories.get(i).get(returnType, annotations, this);
      if (adapter != null) {
        return adapter;
      }
    }

至此,我们也获取到了指定的CallAdapter,如未匹配则抛出异常

创建数据适配器createResponseConverter()

private Converter createResponseConverter() {
      //获取方法注解
      Annotation[] annotations = method.getAnnotations();
      try {
        //从retrofit实例中获取指定的适配器(具体流程类似CallAdapter的匹配,即遍历工厂集合寻找合适的工厂)
        return retrofit.responseBodyConverter(responseType, annotations);
      } catch (RuntimeException e) { // Wide exception range because factories are user code.
        throw methodError(e, "Unable to create converter for %s", responseType);
      }
    }

最终获取给定工厂时,从实现Converter接口的具体工厂中进行匹配(如GsonResponseBodyConverter)。至此,ServiceMethod的生成过程我们也已经分析完毕。显而易见,Converter.FactoryCallAdapter.Factory均使用了工厂模式

执行网络请求

我们知道调用create方法创建的实例并非是真正网络接口创建的对象,而是动态代理对象Proxy.new ProxyInstance(),可参见下面的截图
[图片上传失败...(image-7238c8-1545638741800)]
当调用apiServiceget方法时会被动态代理对象拦截,并调用InvocationHandlerinvoke方法,最终生成的是OkHttpCall的包装对象(如可被RxJava2CallAdapter包装为Observable对象)

结合RxJava2CallAdapter分析请求调用

直接进入最关键的adapt方法

 @Override public Object adapt(Call call) {
    //根据是否同步创建对应的Observable
    Observable> responseObservable = isAsync
        ? new CallEnqueueObservable<>(call)
        : new CallExecuteObservable<>(call);

    Observable observable;
    //根据参数进行包装
    if (isResult) {
      observable = new ResultObservable<>(responseObservable);
    } else if (isBody) {
      observable = new BodyObservable<>(responseObservable);
    } else {
      observable = responseObservable;
    }

    if (scheduler != null) {
      observable = observable.subscribeOn(scheduler);
    }

...
    return observable;
  }

此处举一个例子,若以此包装生成CallExecuteObservable->BodyObservable->FlowableFromObservable

image

调用subscribe(observer)时,subscribeActual()被调用,层层传递至CallExecuteObserv[图片上传失败...(image-1a9275-1545638741801)]able

  @Override protected void subscribeActual(Observer> observer) {
   //因为请求是一次性的,所以为每一个新的观察者克隆生成一个对象
   Call call = originalCall.clone();
   //回调给CallDisposable(该类包含了call.cancel等操作)
   observer.onSubscribe(new CallDisposable(call));

   boolean terminated = false;
   try {
     //划重点,终于执行了网络请求,并生成了返回数据对象response
     Response response = call.execute();
     if (!call.isCanceled()) {
       //回调onNext()
       observer.onNext(response);
     }
     if (!call.isCanceled()) {
       terminated = true;
       //订阅完成
       observer.onComplete();
     }
   } catch (Throwable t) {
     Exceptions.throwIfFatal(t);
     if (terminated) {
       RxJavaPlugins.onError(t);
     } else if (!call.isCanceled()) {
       try {
         observer.onError(t);
       } catch (Throwable inner) {
         Exceptions.throwIfFatal(inner);
         RxJavaPlugins.onError(new CompositeException(t, inner));
       }
     }
   }
 }

随着call.execute()被调用,Response被向下层层传递,最终整个订阅流程完成。所以,只有最后调用subscribe()时,才会真正触发网络请求

总结

不得不说,Retrofit是一个非常优秀的框架,其中对于设计模式的应用可谓是炉火纯青,囊括了建造者、动态代理、享元、策略(生成platform对象时用到)、工厂等等。并且,创意性地将网络请求抽象为Java接口,在接口中用注解配置请求参数,再利用动态代理把接口重新解析为网络请求。此次分析的Retrofit整体的代码逻辑非常清晰,源码比较容易跟,希望自己也能继续坚持,深挖更多开源框架中的代码设计之美

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