Retrofit原理解析最简洁的思路

https://github.com/square/retrofit 源码下载地址
retrofit入门

定义网络请求的API接口:

interface GithubApiService {

        @GET("users/{name}/repos")

        Call searchRepoInfo(@Path("name") String name);

    }

使用了注解表明请求方式,和参数类型,这是retrofit的特性,也正是简化了我们的网络请求过程的地方!

初始化一个retrofit的实例:

Retrofit retrofit = new Retrofit.Builder()

                .baseUrl("https://api.github.com/")

                .build();

retrofit的实例化很简单,采用链式调用的设计,把需要的参数传进去即可,复杂的参数我们这里就不举例了。

生成接口实现类:

GithubApiService githubService = retrofit.create(service)

Call call = githubService.searchRepoInfo("changmu175");


我们调用retrofit的create方法就可以把我们定义的接口转化成实现类,我们可以直接调用我们定义的方法进行网络请求,但是我们只定义了一个接口方法,也没有方法体,请求方式和参数类型都是注解,create是如何帮我们整理参数,实现方法体的呢?一会我们通过源码解析再去了解。

发起网络请求

//同步请求方式

call.request();

//异步请求方式

call.enqueue(new Callback() {

            @Override

            public void onResponse(Call call, Response response) {

                //请求成功回调

            }

            @Override

            public void onFailure(Call call, Throwable t) {

                //请求与失败回调

            }

        });


至此,retrofit的一次网络请求示例已经结束,基于对okhttp的封装,让网络请求已经简化了很多。当然retrofit最适合的还是REST API类型的接口,方便简洁。

下面我们就看看retrofit的核心工作是如何完成的!

retrofit初始化

retrofit的初始化采用了链式调用的设计

Retrofit retrofit = new Retrofit.Builder()

                      .baseUrl("https://api.github.com/")

                      .build();

很明显这个方法是在传一些需要的参数,我们简单的跟踪一下:

首先看看Builder()的源码:

public Builder() {

      this(Platform.get());

    }

这句代码很简单就是调用了自己的另一个构造函数:

Builder(Platform platform) {

      this.platform = platform;

    }

这个构造函数也很简单,就是一个赋值,我们把之前的Platform.get()点开,看看里面做在什么:

private static final Platform PLATFORM = findPlatform();

static Platform get() {

    return PLATFORM;

  }

我们发现这里使用使用了一个饿汉式单例,使用Platform.get()返回一个实例,这样写的好处是简单,线程安全,效率高,不会生成多个实例!

我们再看看findPlatform() 里做了什么:

private static Platform findPlatform() {

    try {

      Class.forName("android.os.Build");

      if (Build.VERSION.SDK_INT != 0) {

        return new Android();

      }

    } catch (ClassNotFoundException ignored) {

    }

    ....省略部分代码...

}

所以是判断了一下系统,然后根据系统实例化一个对象。这里面应该做了一些和Android平台相关的事情,属于细节,我们追究,感兴趣的可以只看看。

再看看baseUrl(url)的源码

public Builder baseUrl(String baseUrl) {

      checkNotNull(baseUrl, "baseUrl == null");

      HttpUrl httpUrl = HttpUrl.parse(baseUrl);

      ....

      return baseUrl(httpUrl);

    }

public Builder baseUrl(HttpUrl baseUrl) {

      checkNotNull(baseUrl, "baseUrl == null");

      ....

      this.baseUrl = baseUrl;

      return this;

    }

这两段代码也很简单,校验URL,生成httpUrl对象,然后赋值给baseUrl

看看build() 方法在做什么

参数基本设置完了,最后就要看看build() 这个方法在做什么:

public Retrofit build() {

      if (baseUrl == null) {

        throw new IllegalStateException("Base URL required.");

      }

      okhttp3.Call.Factory callFactory = this.callFactory;

      if (callFactory == null) {

        callFactory = new OkHttpClient();

      }

      ....

      return new Retrofit(callFactory, baseUrl, unmodifiableList(converterFactories),

          unmodifiableList(callAdapterFactories), callbackExecutor, validateEagerly);

    }

  }

}

代码中有大量的参数校验,有些复杂的参数我们没有传,所以我就把那些代码删除了。简单看一下也能知道,这段代码就是做一些参数校验,baseUrl不能为空否则会抛异常,至于其他的参数如果为null则会创建默认的对象。其中callFactory就是okhttp的工厂实例,用于网络请求的。

最后我们看到,这个方法最终返回的是一个Retrofit的对象,初始化完成。

生成接口实现类

刚才我们就讲过retrofit.create这个方法很重要,它帮我们生成了接口实现类,并完成了方法体的创建,省去了我们很多工作量。那我们来看看它是如何帮我们实现接口的。

public T create(final Class 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 {

            // 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 =

                (ServiceMethod) loadServiceMethod(method);

            OkHttpCall okHttpCall = new OkHttpCall<>(serviceMethod, args);

            return serviceMethod.adapt(okHttpCall);

          }

        });

  }

这段代码实际上是使用了动态代理的设计模式,而且这个方法封装的非常好,我们只需要调用 方法就可以获得我们需要的实现类,遵循了迪米特法则(最少知道原则)。

了解动态代理的人都知道我们要重写Object invoke(Object proxy, Method method, @Nullable Object[] args) 方法,这个方法会传入我们需要的实现的方法,和参数,并返回我们需要的返回值。

retrofit在重写这个方法的时候做了三件事:

1、先判断了这个方法的类是不是一个Object.class),就直接返回方法原有的返回值。

2、判断这个方法是不是DefaultMethod,大家都知道这个方法是Java 8出来的新属性,表示接口的方法体。

3、构建一个ServiceMethod对象和OkHttpCall对象,并调用

serviceMethod.adapt(okHttpCall)方法将二者绑定。

我们看看这个方法的源码:

T adapt(Call call) {

    return callAdapter.adapt(call);

  }

这个callAdapter我们在初始化retrofit的时候没有使用:

addCallAdapterFactory(CallAdapterFactory)传值,所以这里是默认的DefaultCallAdapterFactory

那我们再看看DefaultCallAdapterFactory里的adapt(call)方法:

@Override public Call adapt(Call call) {

        return call;

      }

直接返回参数,也就是OkHttpCall的对象。所以如果没有自定义callAdapter的时候,我们定义接口的时候返回值类型应该是个Call类型的。

那么,至此这个create方法已经帮我们实现了我们定义的接口,并返回我们需要的值。

请求参数整理

我们定义的接口已经被实现,但是我们还是不知道我们注解的请求方式,参数类型等是如何发起网络请求的呢?

这时我们可能应该关注一下ServiceMethod对象的构建了:

  ServiceMethod serviceMethod =

                (ServiceMethod) loadServiceMethod(method);

主要的逻辑都在这个loadServiceMethod(method)里面,我们看看方法体:

ServiceMethod loadServiceMethod(Method method) {

    ServiceMethod result = serviceMethodCache.get(method);

    if (result != null) return result;

    synchronized (serviceMethodCache) {

      result = serviceMethodCache.get(method);

      if (result == null) {

        result = new ServiceMethod.Builder<>(this, method).build();

        serviceMethodCache.put(method, result);

      }

    }

    return result;

  }

逻辑很简单,就是先从一个 serviceMethodCache中取ServiceMethod对象,如果没有,则构建ServiceMethod对象,然后放进去serviceMethodCache中,这个serviceMethodCache是一个HashMap:

private final Map> serviceMethodCache = new ConcurrentHashMap<>();

所以构建ServiceMethod对象的主要逻辑还不在这个方法里,应该在new ServiceMethod.Builder<>(this, method).build();里面。这也是个链式调用,一般都是参数赋值,我们先看看Builder<>(this, method)方法:

Builder(Retrofit retrofit, Method method) {

      this.retrofit = retrofit;

      this.method = method;

      this.methodAnnotations = method.getAnnotations();

      this.parameterTypes = method.getGenericParameterTypes();

      this.parameterAnnotationsArray = method.getParameterAnnotations();

    }

果然,这里获取了几个重要的参数:

retrofit实例

method,接口方法

接口方法的注解methodAnnotations,在retrofit里一般为请求方式

参数类型parameterTypes

参数注解数组parameterAnnotationsArray,一个参数可能有多个注解

我们再看看build()的方法:

public ServiceMethod build() {

      callAdapter = createCallAdapter();

      responseType = callAdapter.responseType();

      responseConverter = createResponseConverter();

      for (Annotation annotation : methodAnnotations) {

        parseMethodAnnotation(annotation);

      }

      if (httpMethod == null) {

        throw methodError("HTTP method annotation is required (e.g., @GET, @POST, etc.).");

      }

      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.");

        }

        parameterHandlers[p] = parseParameter(p, parameterType, parameterAnnotations);

      }

      return new ServiceMethod<>(this);

    }

这个方法挺长的,删了些无关紧要的代码还是很长。首先一开始先获取几个重要对象:callAdapter、responseType和responseConverter,这三个对象都跟最后的结果有关,我们先不管。

看到一个for循环,遍历方法的注解,然后解析:

for (Annotation annotation : methodAnnotations) {

        parseMethodAnnotation(annotation);

      }

private void parseMethodAnnotation(Annotation annotation) {

      if (annotation instanceof DELETE) {

        parseHttpMethodAndPath("DELETE", ((DELETE) annotation).value(), false);

      } else if (annotation instanceof GET) {

        parseHttpMethodAndPath("GET", ((GET) annotation).value(), false);

      }

        ....

这个方法的方法体我删掉了后面的一部分,因为逻辑都是一样,根据不同的方法注解作不同的解析,得到网络请求的方式httpMethod。但是主要的方法体还是if里面的方法:

private void parseHttpMethodAndPath(String httpMethod, String value, boolean hasBody) {

      ....

      // Get the relative URL path and existing query string, if present.

      int question = value.indexOf('?');

      if (question != -1 && question < value.length() - 1) {

        // Ensure the query string does not have any named parameters.

        String queryParams = value.substring(question + 1);

        Matcher queryParamMatcher = PARAM_URL_REGEX.matcher(queryParams);

        if (queryParamMatcher.find()) {

          throw methodError("URL query string \"%s\" must not have replace block. "

              + "For dynamic query parameters use @Query.", queryParams);

        }

      }

      this.relativeUrl = value;

      this.relativeUrlParamNames = parsePathParameters(value);

    }

逻辑不复杂,就是校验这个value的值 是否合法,规则就是不能有“?”如果有则需要使用@Query注解。最后this.relativeUrl = value;。这个relativeUrl就相当于省略域名的URL,一般走到这里我们能得到的是:users/{name}/repos这样的。里面的“{name}”是一会我们需要赋值的变量。

我们继续看刚才的build()方法:

解析完方法的注解之后,需要解析参数的注解数组,这里实例化了一个一维数组:

parameterHandlers = new ParameterHandler[parameterCount];

1

然后遍历取出参数的类型:

Type parameterType = parameterTypes[p];

取出参数注解:

Annotation[] parameterAnnotations = parameterAnnotationsArray[p];

然后把参数类型、参数注解都放在一起进行解析,解析的结果放到刚才实例化的数组parameterHandlers里面:

parameterHandlers[p] = parseParameter(p, parameterType, parameterAnnotations);

那我们再看看这个方法里做了什么:

private ParameterHandler parseParameter(int p, Type parameterType, Annotation[] annotations) {

      ParameterHandler result = null;

      for (Annotation annotation : annotations) {

        ParameterHandler annotationAction = parseParameterAnnotation(

            p, parameterType, annotations, annotation);

      }

    }


这个方法的主要代码也很简单,解析参数注解,得到一个ParameterHandler annotationAction对象。

那我继续看方法里面的代码。当我们点进parseParameterAnnotation( p, parameterType, annotations, annotation);的源码里面去之后发现这个方法的代码接近500行!但是大部分逻辑类似,都是通过if else判断参数的注解,我们取一段我们刚才的例子相关的代码出来:

if (annotation instanceof Path) {

        if(gotQuery) {

          throw parameterError(p, "A @Path parameter must not come after a @Query.");

        }

        if (gotUrl) {

          throw parameterError(p, "@Path parameters may not be used with @Url.");

        }

        if (relativeUrl == null) {

          throw parameterError(p, "@Path can only be used with relative url on @%s", httpMethod);

        }

        gotPath = true;

        Path path = (Path) annotation;

        String name = path.value();

        validatePathName(p, name);

        Converter converter = retrofit.stringConverter(type, annotations);

        return new ParameterHandler.Path<>(name, converter, path.encoded());

      }

前面做了一些校验,后面取出注解的名字:name,然后用正则表达校验这个name是否合法。然后构建一个Converter对象:

Converter converter = retrofit.stringConverter(type, annotations);

点击去看看:

public Converter stringConverter(Type type, Annotation[] annotations) {

      ....

    for (int i = 0, count = converterFactories.size(); i < count; i++) {

      Converter converter =

          converterFactories.get(i).stringConverter(type, annotations, this);

      if (converter != null) {

        //noinspection unchecked

        return (Converter) converter;

      }

    }

    return (Converter) BuiltInConverters.ToStringConverter.INSTANCE;

  }

看到核心代码是converter的stringConverter(type, annotations, this)方法:

因为我们刚才的示例中被没有通过:addConverterFactory(ConverterFactory)添加一个ConverterFactory,所以这里会返回一个空:

public @Nullable Converter stringConverter(Type type, Annotation[] annotations,

        Retrofit retrofit) {

      return null;

    }

所以最后会执行最后一句代码:

return (Converter) BuiltInConverters.ToStringConverter.INSTANCE;

我们点进去看看这个INSTANCE:

static final ToStringConverter INSTANCE = new ToStringConverter();

是BuiltInConverters内的内部类ToStringConverter的单例。所以这里我们得到的就

是BuiltInConverters.ToStringConverter的实例。

最后用这个对象构建一个Path(因为示例中的参数类型是path,所以我们看这个代码):

new ParameterHandler.Path<>(name, converter, path.encoded());

我们看看这个Path类的构造函数:

Path(String name, Converter valueConverter, boolean encoded) {

      this.name = checkNotNull(name, "name == null");

      this.valueConverter = valueConverter;

      this.encoded = encoded;

    }

只是赋值,并且我们看到这个类继承自:ParameterHandler,所以我们回到刚才的build()方法,发现把参数类型,参数注解放在一起解析之后存储到了这个ParameterHandler数组中,中间主要做了多种合法性校验,并根据注解的类型,生成不同的

ParameterHandler子类,如注解是Url则生成ParameterHandler.RelativeUrl()对象,如果注解是Path,则生成:

ParameterHandler.Path<>(name, converter, path.encoded())对象等等。

我们查看了ParameterHandler类,发现它有一个抽象方法:

abstract void apply(RequestBuilder builder, @Nullable T value) throws IOException;

这个方法每个子类都必须复写,那我们看看Path里面怎么复写的:

  @Override

    void apply(RequestBuilder builder, @Nullable T value) throws IOException {

        builder.addPathParam(name, valueConverter.convert(value), encoded);

    }

就是把value被添加到RequestBuilder中,我们看一下这个addPathParam方法:

void addPathParam(String name, String value, boolean encoded) {

    relativeUrl = relativeUrl.replace("{" + name + "}", canonicalizeForPath(value, encoded));

  }

这个方法把我们传进来的值value按照编码格式转换,然后替换relativeUrl中的{name},构成一个有效的省略域名的URL。至此,URL的拼接已经完成!

总结:Retrofit使用动态代理模式实现我们定义的网络请求接口,在重写invoke方法的时候构建了一个ServiceMethod对象,在构建这个对象的过程中进行了方法的注解解析得到网络请求方式httpMethod,以及参数的注解分析,拼接成一个省略域名的URL

Retrofit网络请求

我们刚才解析了apply方法,我们看看apply方法是谁调用的呢?跟踪一下就发先只有toCall(args);方法:

okhttp3.Call toCall(@Nullable Object... args) throws IOException {

    RequestBuilder requestBuilder = new RequestBuilder(httpMethod, baseUrl, relativeUrl, headers,

        contentType, hasBody, isFormEncoded, isMultipart);

    @SuppressWarnings("unchecked") // It is an error to invoke a method with the wrong arg types.

    ParameterHandler[] handlers = (ParameterHandler[]) parameterHandlers;

    int argumentCount = args != null ? args.length : 0;

    if (argumentCount != handlers.length) {

      throw new IllegalArgumentException("Argument count (" + argumentCount

          + ") doesn't match expected count (" + handlers.length + ")");

    }

    for (int p = 0; p < argumentCount; p++) {

      handlers[p].apply(requestBuilder, args[p]);

    }

    return callFactory.newCall(requestBuilder.build());

  }

这个方法一开始就构建了RequestBuilder,传进去的参数包含:

httpMethod,baseUrl,relativeUrl,headers,contentType,hasBody,isFormEncoded,isMultipart!

然后获取了parameterHandlers,我们上边分析的时候,知道这个数组是存参数注解的解析结果的,并对其进行遍历调用了如下方法:

for (int p = 0; p < argumentCount; p++) {

      handlers[p].apply(requestBuilder, args[p]);

    }

把参数值传进RequestBuilder中。

最后调用callFactory.newCall(requestBuilder.build())生成一个okhttp3.Call。

我们看一下这个build方法:

Request build() {

    HttpUrl url;

    HttpUrl.Builder urlBuilder = this.urlBuilder;

    if (urlBuilder != null) {

      url = urlBuilder.build();

    } else {

      // No query parameters triggered builder creation, just combine the relative URL and base URL.

      //noinspection ConstantConditions Non-null if urlBuilder is null.

      url = baseUrl.resolve(relativeUrl);

      if (url == null) {

        throw new IllegalArgumentException(

            "Malformed URL. Base: " + baseUrl + ", Relative: " + relativeUrl);

      }

    }

    RequestBody body = this.body;

    if (body == null) {

      // Try to pull from one of the builders.

      if (formBuilder != null) {

        body = formBuilder.build();

      } else if (multipartBuilder != null) {

        body = multipartBuilder.build();

      } else if (hasBody) {

        // Body is absent, make an empty body.

        body = RequestBody.create(null, new byte[0]);

      }

    }

    MediaType contentType = this.contentType;

    if (contentType != null) {

      if (body != null) {

        body = new ContentTypeOverridingRequestBody(body, contentType);

      } else {

        requestBuilder.addHeader("Content-Type", contentType.toString());

      }

    }

    return requestBuilder

        .url(url)

        .method(method, body)

        .build();

  }

可以看到okhttp的请求体在这里构建,当所有的参数满足的时候,则调用了

Request.Builder requestBuilder

        .url(url)

        .method(method, body)

        .build();

这是发起okhttp的网络请求 。

那这个toCall(args);谁调用的呢?继续往回跟!

private okhttp3.Call createRawCall() throws IOException {

    okhttp3.Call call = serviceMethod.toCall(args);

    return call;

  }

那谁调用了createRawCall()呢?继续看谁调用了!于是发现调用方有三个地方,并且都是OkHttpCall里面!我们一个一个看吧:

Request request()方法:

enqueue(final Callback callback)方法

Response execute()的方法

很明显上面三个方法都是retrofit的发起网络请求的方式,分别是同步请求和异步请求。我们的示例中在最后一步就是调用了request方法和enqueue方法发起网络请求。至此我们已经疏通了retrofit是如何进行网络请求的了。

总结:当我们调用Retrofit的网络请求方式的时候,就会调用okhttp的网络请求方式,参数使用的是实现接口的方法的时候拿到的信息构建的RequestBuilder对象,然后在build方法中构建okhttp的Request,最终发起网络请求

Retrofit主要是在create方法中采用动态代理模式实现接口方法,这个过程构建了一个ServiceMethod对象,根据方法注解获取请求方式,参数类型和参数注解拼接请求的链接,当一切都准备好之后会把数据添加到Retrofit的RequestBuilder中。然后当我们主动发起网络请求的时候会调用okhttp发起网络请求,okhttp的配置包括请求方式,URL等在Retrofit的RequestBuilder的build()方法中实现,并发起真正的网络请求。

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