6.1 单注册中心引用原理
先看整体RPC的引用原理：
服务消费机制
整体看，Dubbo服务消费分为两部分，第一步通过持有远程服务实例生成Invoker，这个Invoker在客户端是核心的远程代理对象。第二步把Invoker通过动态代理转换成实现用户接口的动态代理引用。这里的Invoker承载了网络连接、服务调用和重试等功能。
Dubbo服务引用的时机有两个，第一个是Spring 容器调用 ReferenceBean 的 afterPropertiesSet 方法时引用服务，第二个是在 ReferenceBean 对应的服务被注入到其他类中时引用。这两个引用服务的时机区别在于，第一个是饿汉式的，第二个是懒汉式的。默认情况下，Dubbo 使用懒汉式引用服务。如果需要使用饿汉式，可通过配置
6.2 源码分析
服务引用的入口为ReferenceBean的getObject方法：
public Object getObject() throws Exception {
return get();
}
public synchronized T get() {
if (destroyed) {
throw new IllegalStateException("Already destroyed!");
}
// 检测 ref 是否为空，为空则通过 init 方法创建
if (ref == null) {
// init 方法主要用于处理配置，以及调用 createProxy 生成代理类
init();
}
return ref;
}
Dubbo 提供了丰富的配置，用于调整和优化框架行为，性能等。Dubbo 在引用或导出服务时，首先会对这些配置进行检查和处理，以保证配置的正确性。配置解析逻辑封装在 ReferenceConfig 的 init 方法中，下面进行分析。
private void init() {
// 避免重复初始化
if (initialized) {
return;
}
initialized = true;
// 检测接口名合法性
if (interfaceName == null || interfaceName.length() == 0) {
throw new IllegalStateException("interface not allow null!");
}
// 检测 consumer 变量是否为空，为空则创建ConsumerConfig
checkDefault();
appendProperties(this);
if (getGeneric() == null && getConsumer() != null) {
// 设置 generic
setGeneric(getConsumer().getGeneric());
}
// 检测是否为泛化接口
if (ProtocolUtils.isGeneric(getGeneric())) {
interfaceClass = GenericService.class;
} else {
try {
// 加载引用的接口类
interfaceClass = Class.forName(interfaceName, true, Thread.currentThread()
.getContextClassLoader());
} catch (ClassNotFoundException e) {
throw new IllegalStateException(e.getMessage(), e);
}
checkInterfaceAndMethods(interfaceClass, methods);
}
// -------------------------------✨ 分割线1 ✨------------------------------
// 从系统变量中获取与接口名对应的属性值
String resolve = System.getProperty(interfaceName);
String resolveFile = null;
if (resolve == null || resolve.length() == 0) {
// 从系统属性中获取解析文件路径
// 服务直连支持文件配置接口+url，参考https://dubbo.apache.org/zh/docs/v2.7/user/examples/explicit-target/
resolveFile = System.getProperty("dubbo.resolve.file");
if (resolveFile == null || resolveFile.length() == 0) {
// 从指定位置加载配置文件
File userResolveFile = new File(new File(System.getProperty("user.home")), "dubbo-resolve.properties");
if (userResolveFile.exists()) {
// 获取文件绝对路径
resolveFile = userResolveFile.getAbsolutePath();
}
}
if (resolveFile != null && resolveFile.length() > 0) {
Properties properties = new Properties();
FileInputStream fis = null;
try {
fis = new FileInputStream(new File(resolveFile));
// 从文件中加载配置
properties.load(fis);
} catch (IOException e) {
throw new IllegalStateException("Unload ..., cause:...");
} finally {
try {
if (null != fis) fis.close();
} catch (IOException e) {
logger.warn(e.getMessage(), e);
}
}
// 获取与接口名对应的配置
resolve = properties.getProperty(interfaceName);
}
}
if (resolve != null && resolve.length() > 0) {
// 将 resolve 赋值给 url
url = resolve;
}
// -------------------------------✨ 分割线2 ✨------------------------------
if (consumer != null) {
if (application == null) {
// 从 consumer 中获取 Application 实例，下同
application = consumer.getApplication();
}
if (module == null) {
module = consumer.getModule();
}
if (registries == null) {
registries = consumer.getRegistries();
}
if (monitor == null) {
monitor = consumer.getMonitor();
}
}
if (module != null) {
if (registries == null) {
registries = module.getRegistries();
}
if (monitor == null) {
monitor = module.getMonitor();
}
}
if (application != null) {
if (registries == null) {
registries = application.getRegistries();
}
if (monitor == null) {
monitor = application.getMonitor();
}
}
// 检测 Application 合法性
checkApplication();
// 检测本地存根配置合法性
checkStubAndMock(interfaceClass);
// -------------------------------✨ 分割线3 ✨------------------------------
Map map = new HashMap();
Map attributes = new HashMap();
// 添加 side、协议版本信息、时间戳和进程号等信息到 map 中
map.put(Constants.SIDE_KEY, Constants.CONSUMER_SIDE);
map.put(Constants.DUBBO_VERSION_KEY, Version.getProtocolVersion());
map.put(Constants.TIMESTAMP_KEY, String.valueOf(System.currentTimeMillis()));
if (ConfigUtils.getPid() > 0) {
map.put(Constants.PID_KEY, String.valueOf(ConfigUtils.getPid()));
}
// 非泛化服务
if (!isGeneric()) {
// 获取版本
String revision = Version.getVersion(interfaceClass, version);
if (revision != null && revision.length() > 0) {
map.put("revision", revision);
}
// 获取接口方法列表，并添加到 map 中
String[] methods = Wrapper.getWrapper(interfaceClass).getMethodNames();
if (methods.length == 0) {
map.put("methods", Constants.ANY_VALUE);
} else {
map.put("methods", StringUtils.join(new HashSet(Arrays.asList(methods)), ","));
}
}
map.put(Constants.INTERFACE_KEY, interfaceName);
// 将 ApplicationConfig、ConsumerConfig、ReferenceConfig 等对象的字段信息添加到 map 中
appendParameters(map, application);
appendParameters(map, module);
appendParameters(map, consumer, Constants.DEFAULT_KEY);
appendParameters(map, this);
// -------------------------------✨ 分割线4 ✨------------------------------
String prefix = StringUtils.getServiceKey(map);
if (methods != null && !methods.isEmpty()) {
// 遍历 MethodConfig 列表
for (MethodConfig method : methods) {
appendParameters(map, method, method.getName());
String retryKey = method.getName() + ".retry";
// 检测 map 是否包含 methodName.retry
if (map.containsKey(retryKey)) {
String retryValue = map.remove(retryKey);
if ("false".equals(retryValue)) {
// 添加重试次数配置 methodName.retries
map.put(method.getName() + ".retries", "0");
}
}
// 添加 MethodConfig 中的“属性”字段到 attributes
// 比如 onreturn、onthrow、oninvoke 等
appendAttributes(attributes, method, prefix + "." + method.getName());
checkAndConvertImplicitConfig(method, map, attributes);
}
}
// -------------------------------✨ 分割线5 ✨------------------------------
// 获取服务消费者 ip 地址
String hostToRegistry = ConfigUtils.getSystemProperty(Constants.DUBBO_IP_TO_REGISTRY);
if (hostToRegistry == null || hostToRegistry.length() == 0) {
hostToRegistry = NetUtils.getLocalHost();
} else if (isInvalidLocalHost(hostToRegistry)) {
throw new IllegalArgumentException("Specified invalid registry ip from property..." );
}
map.put(Constants.REGISTER_IP_KEY, hostToRegistry);
// 存储 attributes 到系统上下文中
StaticContext.getSystemContext().putAll(attributes);
// 创建代理类
ref = createProxy(map);
// 根据服务名，ReferenceConfig，代理类构建 ConsumerModel，
// 并将 ConsumerModel 存入到 ApplicationModel 中
ConsumerModel consumerModel = new ConsumerModel(getUniqueServiceName(), this, ref, interfaceClass.getMethods());
ApplicationModel.initConsumerModel(getUniqueServiceName(), consumerModel);
}
如上，首先是方法开始到分割线1之间的代码。这段代码主要用于检测 ConsumerConfig 实例是否存在，如不存在则创建一个新的实例，然后通过系统变量或 dubbo.properties 配置文件填充 ConsumerConfig 的字段。接着是检测泛化配置，并根据配置设置 interfaceClass 的值。接着来看分割线1到分割线2之间的逻辑。这段逻辑用于从系统属性或配置文件中加载与接口名相对应的配置，并将解析结果赋值给 url 字段。url 字段的作用一般是用于点对点直连调用。继续向下看，分割线2和分割线3之间的代码用于检测几个核心配置类是否为空，为空则尝试从其他配置类中获取。分割线3与分割线4之间的代码主要用于收集各种配置，并将配置存储到 map 中。分割线4和分割线5之间的代码用于处理 MethodConfig 实例。该实例包含了事件通知配置，比如 onreturn、onthrow、oninvoke 等。分割线5到方法结尾的代码主要用于解析服务消费者 ip，以及调用 createProxy 创建代理对象。
接下来我们看createProxy方法，该方法除了会创建代理对象的，还会调用其他方法构建以及合并 Invoker 实例。具体细节如下：
private T createProxy(Map map) {
URL tmpUrl = new URL("temp", "localhost", 0, map);
final boolean isJvmRefer;
if (isInjvm() == null) {
// url 配置被指定，则不做本地引用
if (url != null && url.length() > 0) {
isJvmRefer = false;
// 根据 url 的协议、scope 以及 injvm 等参数检测是否需要本地引用
// 比如如果用户显式配置了 scope=local，此时 isInjvmRefer 返回 true
} else if (InjvmProtocol.getInjvmProtocol().isInjvmRefer(tmpUrl)) {
isJvmRefer = true;
} else {
isJvmRefer = false;
}
} else {
// 获取 injvm 配置值
isJvmRefer = isInjvm().booleanValue();
}
// 本地引用
if (isJvmRefer) {
// 生成本地引用 URL，协议为 injvm
URL url = new URL(Constants.LOCAL_PROTOCOL, NetUtils.LOCALHOST, 0, interfaceClass.getName()).addParameters(map);
// 调用 refer 方法构建 InjvmInvoker 实例
invoker = refprotocol.refer(interfaceClass, url);
// 远程引用
} else {
// url 不为空，表明用户可能想进行点对点调用
if (url != null && url.length() > 0) {
// 当需要配置多个 url 时，可用分号进行分割，这里会进行切分
String[] us = Constants.SEMICOLON_SPLIT_PATTERN.split(url);
if (us != null && us.length > 0) {
for (String u : us) {
URL url = URL.valueOf(u);
if (url.getPath() == null || url.getPath().length() == 0) {
// 设置接口全限定名为 url 路径
url = url.setPath(interfaceName);
}
// 检测 url 协议是否为 registry，若是，表明用户想使用指定的注册中心
if (Constants.REGISTRY_PROTOCOL.equals(url.getProtocol())) {
// 将 map 转换为查询字符串，并作为 refer 参数的值添加到 url 中
urls.add(url.addParameterAndEncoded(Constants.REFER_KEY, StringUtils.toQueryString(map)));
} else {
// 合并 url，移除服务提供者的一些配置（这些配置来源于用户配置的 url 属性），
// 比如线程池相关配置。并保留服务提供者的部分配置，比如版本，group，时间戳等
// 最后将合并后的配置设置为 url 查询字符串中。
urls.add(ClusterUtils.mergeUrl(url, map));
}
}
}
} else {
// 加载注册中心 url
List us = loadRegistries(false);
if (us != null && !us.isEmpty()) {
for (URL u : us) {
URL monitorUrl = loadMonitor(u);
if (monitorUrl != null) {
map.put(Constants.MONITOR_KEY, URL.encode(monitorUrl.toFullString()));
}
// 添加 refer 参数到 url 中，并将 url 添加到 urls 中
urls.add(u.addParameterAndEncoded(Constants.REFER_KEY, StringUtils.toQueryString(map)));
}
}
// 未配置注册中心，抛出异常
if (urls.isEmpty()) {
throw new IllegalStateException("No such any registry to reference...");
}
}
// 单个注册中心或服务提供者(服务直连，下同)
if (urls.size() == 1) {
// 调用 RegistryProtocol 的 refer 构建 Invoker 实例
invoker = refprotocol.refer(interfaceClass, urls.get(0));
// 多个注册中心或多个服务提供者，或者两者混合
} else {
List> invokers = new ArrayList>();
URL registryURL = null;
// 获取所有的 Invoker
for (URL url : urls) {
// 通过 refprotocol 调用 refer 构建 Invoker，refprotocol 会在运行时
// 根据 url 协议头加载指定的 Protocol 实例，并调用实例的 refer 方法
invokers.add(refprotocol.refer(interfaceClass, url));
if (Constants.REGISTRY_PROTOCOL.equals(url.getProtocol())) {
registryURL = url;
}
}
if (registryURL != null) {
// 如果注册中心链接不为空，则将使用 AvailableCluster
URL u = registryURL.addParameter(Constants.CLUSTER_KEY, AvailableCluster.NAME);
// 创建 StaticDirectory 实例，并由 Cluster 对多个 Invoker 进行合并
invoker = cluster.join(new StaticDirectory(u, invokers));
} else {
invoker = cluster.join(new StaticDirectory(invokers));
}
}
}
Boolean c = check;
if (c == null && consumer != null) {
c = consumer.isCheck();
}
if (c == null) {
c = true;
}
// invoker 可用性检查
if (c && !invoker.isAvailable()) {
throw new IllegalStateException("No provider available for the service...");
}
// 生成代理类
return (T) proxyFactory.getProxy(invoker);
}
如上，首先根据配置检查是否为本地调用，若是，则调用 InjvmProtocol 的 refer 方法生成 InjvmInvoker 实例。若不是，则读取直连配置项，或注册中心 url，并将读取到的 url 存储到 urls 中。然后根据 urls 元素数量进行后续操作。若 urls 元素数量为1，则直接通过 Protocol 自适应拓展类构建 Invoker 实例接口。若 urls 元素数量大于1，即存在多个注册中心或服务直连 url，此时先根据 url 构建 Invoker。然后再通过 Cluster 合并多个 Invoker，最后调用 ProxyFactory 生成代理类。Invoker 的构建过程以及代理类的过程比较重要，因此接下来将分两小节对这两个过程进行分析。
创建Invoker，Invoker 是 Dubbo 的核心模型，代表一个可执行体。在服务提供方，Invoker 用于调用服务提供类。在服务消费方，Invoker 用于执行远程调用。Invoker 是由 Protocol 实现类构建而来。Protocol 实现类有很多，我们会分析最常用的两个，分别是 RegistryProtocol 和 DubboProtocol。下面先来分析 DubboProtocol 的 refer 方法源码：
public Invoker refer(Class serviceType, URL url) throws RpcException {
optimizeSerialization(url);
// 创建 DubboInvoker
DubboInvoker invoker = new DubboInvoker(serviceType, url, getClients(url), invokers);
invokers.add(invoker);
return invoker;
}
上面方法看起来比较简单，不过这里有一个调用需要我们注意一下，即 getClients。这个方法用于获取客户端实例，实例类型为 ExchangeClient。ExchangeClient 实际上并不具备通信能力，它需要基于更底层的客户端实例进行通信。比如 NettyClient、MinaClient 等，默认情况下，Dubbo 使用 NettyClient 进行通信。接下来，我们简单看一下 getClients 方法的逻辑：
private ExchangeClient[] getClients(URL url) {
// 是否共享连接
boolean service_share_connect = false;
// 获取连接数，默认为0，表示未配置
int connections = url.getParameter(Constants.CONNECTIONS_KEY, 0);
// 如果未配置 connections，则共享连接
if (connections == 0) {
service_share_connect = true;
connections = 1;
}
ExchangeClient[] clients = new ExchangeClient[connections];
for (int i = 0; i < clients.length; i++) {
if (service_share_connect) {
// 获取共享客户端
clients[i] = getSharedClient(url);
} else {
// 初始化新的客户端
clients[i] = initClient(url);
}
}
return clients;
}
这里根据 connections 数量决定是获取共享客户端还是创建新的客户端实例，默认情况下，使用共享客户端实例。getSharedClient 方法中也会调用 initClient 方法，因此下面我们一起看一下这两个方法：
private ExchangeClient getSharedClient(URL url) {
String key = url.getAddress();
// 获取带有“引用计数”功能的 ExchangeClient
ReferenceCountExchangeClient client = referenceClientMap.get(key);
if (client != null) {
if (!client.isClosed()) {
// 增加引用计数
client.incrementAndGetCount();
return client;
} else {
referenceClientMap.remove(key);
}
}
locks.putIfAbsent(key, new Object());
synchronized (locks.get(key)) {
if (referenceClientMap.containsKey(key)) {
return referenceClientMap.get(key);
}
// 创建 ExchangeClient 客户端
ExchangeClient exchangeClient = initClient(url);
// 将 ExchangeClient 实例传给 ReferenceCountExchangeClient，这里使用了装饰模式
client = new ReferenceCountExchangeClient(exchangeClient, ghostClientMap);
referenceClientMap.put(key, client);
ghostClientMap.remove(key);
locks.remove(key);
return client;
}
}
上面方法先访问缓存，若缓存未命中，则通过 initClient 方法创建新的 ExchangeClient 实例，并将该实例传给 ReferenceCountExchangeClient 构造方法创建一个带有引用计数功能的 ExchangeClient 实例。下面我们再来看一下 initClient 方法的代码：
private ExchangeClient initClient(URL url) {
// 获取客户端类型，默认为 netty
String str = url.getParameter(Constants.CLIENT_KEY, url.getParameter(Constants.SERVER_KEY, Constants.DEFAULT_REMOTING_CLIENT));
// 添加编解码和心跳包参数到 url 中
url = url.addParameter(Constants.CODEC_KEY, DubboCodec.NAME);
url = url.addParameterIfAbsent(Constants.HEARTBEAT_KEY, String.valueOf(Constants.DEFAULT_HEARTBEAT));
// 检测客户端类型是否存在，不存在则抛出异常
if (str != null && str.length() > 0 && !ExtensionLoader.getExtensionLoader(Transporter.class).hasExtension(str)) {
throw new RpcException("Unsupported client type: ...");
}
ExchangeClient client;
try {
// 获取 lazy 配置，并根据配置值决定创建的客户端类型
if (url.getParameter(Constants.LAZY_CONNECT_KEY, false)) {
// 创建懒加载 ExchangeClient 实例
client = new LazyConnectExchangeClient(url, requestHandler);
} else {
// 创建普通 ExchangeClient 实例
client = Exchangers.connect(url, requestHandler);
}
} catch (RemotingException e) {
throw new RpcException("Fail to create remoting client for service...");
}
return client;
}
initClient 方法首先获取用户配置的客户端类型，默认为 netty。然后检测用户配置的客户端类型是否存在，不存在则抛出异常。最后根据 lazy 配置决定创建什么类型的客户端。这里的 LazyConnectExchangeClient 代码并不是很复杂，该类会在 request 方法被调用时通过 Exchangers 的 connect 方法创建 ExchangeClient 客户端，该类的代码本节就不分析了。下面我们分析一下 Exchangers 的 connect 方法：
public static ExchangeClient connect(URL url, ExchangeHandler handler) throws RemotingException {
if (url == null) {
throw new IllegalArgumentException("url == null");
}
if (handler == null) {
throw new IllegalArgumentException("handler == null");
}
url = url.addParameterIfAbsent(Constants.CODEC_KEY, "exchange");
// 获取 Exchanger 实例，默认为 HeaderExchangeClient
return getExchanger(url).connect(url, handler);
}
如上，getExchanger 会通过 SPI 加载 HeaderExchangeClient 实例：
public ExchangeClient connect(URL url, ExchangeHandler handler) throws RemotingException {
// 这里包含了多个调用，分别如下：
// 1. 创建 HeaderExchangeHandler 对象
// 2. 创建 DecodeHandler 对象
// 3. 通过 Transporters 构建 Client 实例
// 4. 创建 HeaderExchangeClient 对象
return new HeaderExchangeClient(Transporters.connect(url, new DecodeHandler(new HeaderExchangeHandler(handler))), true);
}
这里的调用比较多，我们这里重点看一下 Transporters 的 connect 方法：
public static Client connect(URL url, ChannelHandler... handlers) throws RemotingException {
if (url == null) {
throw new IllegalArgumentException("url == null");
}
ChannelHandler handler;
if (handlers == null || handlers.length == 0) {
handler = new ChannelHandlerAdapter();
} else if (handlers.length == 1) {
handler = handlers[0];
} else {
// 如果 handler 数量大于1，则创建一个 ChannelHandler 分发器
handler = new ChannelHandlerDispatcher(handlers);
}
// 获取 Transporter 自适应拓展类，并调用 connect 方法生成 Client 实例
return getTransporter().connect(url, handler);
}
如上，getTransporter 方法返回的是自适应拓展类，该类会在运行时根据客户端类型加载指定的 Transporter 实现类。若用户未配置客户端类型，则默认加载 NettyTransporter，并调用该类的 connect 方法：
public Client connect(URL url, ChannelHandler listener) throws RemotingException {
// 创建 NettyClient 对象
return new NettyClient(url, listener);
}
到这里就不继续跟下去了，在往下就是通过 Netty 提供的 API 构建 Netty 客户端了，大家有兴趣自己看看。到这里，关于 DubboProtocol 的 refer 方法就分析完了。接下来，继续分析 RegistryProtocol 的 refer 方法逻辑。
public Invoker refer(Class type, URL url) throws RpcException {
// 取 registry 参数值，并将其设置为协议头
url = url.setProtocol(url.getParameter(Constants.REGISTRY_KEY, Constants.DEFAULT_REGISTRY)).removeParameter(Constants.REGISTRY_KEY);
// 获取注册中心实例
Registry registry = registryFactory.getRegistry(url);
if (RegistryService.class.equals(type)) {
return proxyFactory.getInvoker((T) registry, type, url);
}
// 将 url 查询字符串转为 Map
Map qs = StringUtils.parseQueryString(url.getParameterAndDecoded(Constants.REFER_KEY));
// 获取 group 配置
String group = qs.get(Constants.GROUP_KEY);
if (group != null && group.length() > 0) {
if ((Constants.COMMA_SPLIT_PATTERN.split(group)).length > 1
|| "*".equals(group)) {
// 通过 SPI 加载 MergeableCluster 实例，并调用 doRefer 继续执行服务引用逻辑
return doRefer(getMergeableCluster(), registry, type, url);
}
}
// 调用 doRefer 继续执行服务引用逻辑
return doRefer(cluster, registry, type, url);
}
上面代码首先为 url 设置协议头，然后根据 url 参数加载注册中心实例。然后获取 group 配置，根据 group 配置决定 doRefer 第一个参数的类型。这里的重点是 doRefer 方法，如下：
private Invoker doRefer(Cluster cluster, Registry registry, Class type, URL url) {
// 创建 RegistryDirectory 实例
RegistryDirectory directory = new RegistryDirectory(type, url);
// 设置注册中心和协议
directory.setRegistry(registry);
directory.setProtocol(protocol);
Map parameters = new HashMap(directory.getUrl().getParameters());
// 生成服务消费者链接
URL subscribeUrl = new URL(Constants.CONSUMER_PROTOCOL, parameters.remove(Constants.REGISTER_IP_KEY), 0, type.getName(), parameters);
// 注册服务消费者，在 consumers 目录下新节点
if (!Constants.ANY_VALUE.equals(url.getServiceInterface())
&& url.getParameter(Constants.REGISTER_KEY, true)) {
registry.register(subscribeUrl.addParameters(Constants.CATEGORY_KEY, Constants.CONSUMERS_CATEGORY,
Constants.CHECK_KEY, String.valueOf(false)));
}
// 订阅 providers、configurators、routers 等节点数据
directory.subscribe(subscribeUrl.addParameter(Constants.CATEGORY_KEY,
Constants.PROVIDERS_CATEGORY
+ "," + Constants.CONFIGURATORS_CATEGORY
+ "," + Constants.ROUTERS_CATEGORY));
// 一个注册中心可能有多个服务提供者，因此这里需要将多个服务提供者合并为一个
Invoker invoker = cluster.join(directory);
ProviderConsumerRegTable.registerConsumer(invoker, url, subscribeUrl, directory);
return invoker;
}