dubbo技术内幕十三 Filter

dubbo里面的过滤器机制能够让用户实现很好的定制扩展,就像tomcat里面的Filter的实现一样。
我们看下在dubbo里面Filter具体是怎么实现的。
在ReferenceConfig类的createProxy方法里面有一句很重要,如下

 invoker = refprotocol.refer(interfaceClass, urls.get(0));

而refprotocol是通过spi加载的,如下

private static final Protocol refprotocol = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getAdaptiveExtension();

其真实生成的instance的源码如下

package com.alibaba.dubbo.rpc;
import com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader;
public class Protocol$Adaptive 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);
}
}

所以这个Protocol真正实现的是如下这句代码

com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol extension = (com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol)ExtensionLoader.getExtensionLoader(com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol.class).getExtension(extName);

而在ExtensionLoader的getExtension方法如下

 public T getExtension(String name) {
        if (name == null || name.length() == 0)
            throw new IllegalArgumentException("Extension name == null");
        if ("true".equals(name)) {
            return getDefaultExtension();
        }
        Holder<Object> holder = cachedInstances.get(name);
        if (holder == null) {
            cachedInstances.putIfAbsent(name, new Holder<Object>());
            holder = cachedInstances.get(name);
        }
        Object instance = holder.get();
        if (instance == null) {
            synchronized (holder) {
                instance = holder.get();
                if (instance == null) {
                    //这句是关键
                    instance = createExtension(name);
                    holder.set(instance);
                }
            }
        }
        return (T) instance;
    }

createExtension源码如下

private T createExtension(String name) {
        Class<?> clazz = getExtensionClasses().get(name);
        if (clazz == null) {
            throw findException(name);
        }
        try {
            T instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
            if (instance == null) {
                EXTENSION_INSTANCES.putIfAbsent(clazz, clazz.newInstance());
                instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
            }
            injectExtension(instance);
           //instance被加载出来之后,使用配置的wrapperClasses对其进行进一步的封装
            Set<Class<?>> wrapperClasses = cachedWrapperClasses;
            if (wrapperClasses != null && !wrapperClasses.isEmpty()) {
                for (Class<?> wrapperClass : wrapperClasses) {
                    instance = injectExtension((T) wrapperClass.getConstructor(type).newInstance(instance));
                }
            }
            return instance;
        } catch (Throwable t) {
            throw new IllegalStateException("Extension instance(name: " + name + ", class: " +
                    type + ")  could not be instantiated: " + t.getMessage(), t);
        }
    }

如上可以看到当instance被反射出来之后,会继续的使用所有配置的wrapper对其进行进一步的wrapper封装。
在dubbo里面提供了一个ProtocolFilterWrapper,当我们在resource里面进行配置之后,其会自动生效,在这个类里面实现了对所有filrer的加载,源码如下

public class ProtocolFilterWrapper implements Protocol {
   
   //内部wrapper的protocol,典型的装饰模式
    private final Protocol protocol;

    public ProtocolFilterWrapper(Protocol protocol) {
        if (protocol == null) {
            throw new IllegalArgumentException("protocol == null");
        }
        this.protocol = protocol;
    }
    
    //这个就是核心了
    private static <T> Invoker<T> buildInvokerChain(final Invoker<T> invoker, String key, String group) {
        Invoker<T> last = invoker;
        //加载出所有配置生效的Filter
        List<Filter> filters = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Filter.class).getActivateExtension(invoker.getUrl(), key, group);
        if (!filters.isEmpty()) {
            //使用责任链模式对其进行封装
            for (int i = filters.size() - 1; i >= 0; i--) {
                final Filter filter = filters.get(i);
                final Invoker<T> next = last;
                //使用前一个Invoker封装一个新的Invoker出来
                last = new Invoker<T>() {

                    @Override
                    public Class<T> getInterface() {
                        return invoker.getInterface();
                    }

                    @Override
                    public URL getUrl() {
                        return invoker.getUrl();
                    }

                    @Override
                    public boolean isAvailable() {
                        return invoker.isAvailable();
                    }

                    @Override
                    public Result invoke(Invocation invocation) throws RpcException {
                        return filter.invoke(next, invocation);
                    }

                    @Override
                    public void destroy() {
                        invoker.destroy();
                    }

                    @Override
                    public String toString() {
                        return invoker.toString();
                    }
                };
            }
        }
        return last;
    }



    @Override
    public <T> Exporter<T> export(Invoker<T> invoker) throws RpcException {
        if (Constants.REGISTRY_PROTOCOL.equals(invoker.getUrl().getProtocol())) {
            return protocol.export(invoker);
        }
        return protocol.export(buildInvokerChain(invoker, Constants.SERVICE_FILTER_KEY, Constants.PROVIDER));
    }
    

    //将protocol refer出来的invoker使用filter进一步的wrapper
    @Override
    public <T> Invoker<T> refer(Class<T> type, URL url) throws RpcException {
        if (Constants.REGISTRY_PROTOCOL.equals(url.getProtocol())) {
            return protocol.refer(type, url);
        }
        return buildInvokerChain(protocol.refer(type, url), Constants.REFERENCE_FILTER_KEY, Constants.CONSUMER);
    }
}

经过上面的介绍大家应该了解了dubbo里面的源码是如何的实现Filter的逻辑的了。
我们介绍几个常用的例子和dubbo里面几个默认的实现。
1 比如我们需要将消费端的application name 透传到提供端,可以如下实现

//当url的group为consumer时生效,也就是只有消费端的invoker调用的时候此filter才生效
@Activate(group = {Constants.CONSUMER})
public class ConsumerPenetrateFilter implements Filter {

    @Override
    public Result invoke(Invoker<?> invoker, Invocation invocation) throws RpcException {       
        //通过url拿到application name 
        String application = invoker.getUrl().getParameter(Constants.APPLICATION_KEY);
        if (application != null) {
            //放入RpcContext
            RpcContext.getContext().setAttachment(Constants.APPLICATION_KEY, application);
        }
        //invoker的时候,会自动将attachment一起透传过去
        return invoker.invoke(invocation);
    }
}

比如对于服务端的调用,我们要限流,一般要设置tps数,在dubbo里面提供了现成的实现,如下

 //只对服务端生效,且url里面要配置了tps
@Activate(group = Constants.PROVIDER, value = Constants.TPS_LIMIT_RATE_KEY)
public class TpsLimitFilter implements Filter {
    //tps限流器
    private final TPSLimiter tpsLimiter = new DefaultTPSLimiter();

    @Override
    public Result invoke(Invoker<?> invoker, Invocation invocation) throws RpcException {
        //如果不满足限流条件,Client端会调用失败,且抛出异常。
        if (!tpsLimiter.isAllowable(invoker.getUrl(), invocation)) {
            throw new RpcException(
                    "Failed to invoke service " +
                            invoker.getInterface().getName() +
                            "." +
                            invocation.getMethodName() +
                            " because exceed max service tps.");
        }

        return invoker.invoke(invocation);
    }

}

我们看下DefaultTPSLimiter的具体的实现

public class DefaultTPSLimiter implements TPSLimiter {
    //全局调用状态的缓存
    private final ConcurrentMap<String, StatItem> stats
            = new ConcurrentHashMap<String, StatItem>();

    @Override
    public boolean isAllowable(URL url, Invocation invocation) {
        //配置的rate,默认是-1,不进行控制
        int rate = url.getParameter(Constants.TPS_LIMIT_RATE_KEY, -1);
       //时间间隔,默认一分钟
        long interval = url.getParameter(Constants.TPS_LIMIT_INTERVAL_KEY,
                Constants.DEFAULT_TPS_LIMIT_INTERVAL);
        //这个serviceKey就是服务端暴露出的dubbo服务的api名字
        String serviceKey = url.getServiceKey();
        if (rate > 0) {
            //已serviceKey 为key 来记录状态信息
            StatItem statItem = stats.get(serviceKey);
            if (statItem == null) {
                stats.putIfAbsent(serviceKey,
                        new StatItem(serviceKey, rate, interval));
                statItem = stats.get(serviceKey);
            }
            return statItem.isAllowable();
       //默认不进行控制
        } else {
            StatItem statItem = stats.get(serviceKey);
            if (statItem != null) {
                stats.remove(serviceKey);
            }
        }

        return true;
    }

}

其实上面最主要的设计是StatItem,源码如下

class StatItem {

    private String name;
    //上次设置的时间
    private long lastResetTime;
   //间隔
    private long interval;
   //间隔内的允许访问的速率
    private AtomicInteger token;
    //间隔内的允许访问的速率
    private int rate;

    StatItem(String name, int rate, long interval) {
        this.name = name;
        this.rate = rate;
        this.interval = interval;
        this.lastResetTime = System.currentTimeMillis();
       //用rate来初始化token数
        this.token = new AtomicInteger(rate);
    }

    public boolean isAllowable() {
        long now = System.currentTimeMillis();
       //如果现在时间超过了设置的时间间隔和上次最近设置时间和,那么重置token数
        if (now > lastResetTime + interval) {
            token.set(rate);
            lastResetTime = now;
        }

        int value = token.get();
        boolean flag = false;
       //自旋 将token-1
        while (value > 0 && !flag) {
            flag = token.compareAndSet(value, value - 1);
            value = token.get();
        }
        //如果token数为非负 返回true
        return flag;
    }

}

由上我们可以看到就是设置 tps.interval 时间间隔内允许访问的 tps。
dubbo里面也提供了简单的token验证,如下

//针对服务端生效,且url有配置token
@Activate(group = Constants.PROVIDER, value = Constants.TOKEN_KEY)
public class TokenFilter implements Filter {

    @Override
    public Result invoke(Invoker<?> invoker, Invocation inv)
            throws RpcException {
        //拿到服务端配置的token值
        String token = invoker.getUrl().getParameter(Constants.TOKEN_KEY);
        if (ConfigUtils.isNotEmpty(token)) {
            Class<?> serviceType = invoker.getInterface();
            Map<String, String> attachments = inv.getAttachments();
            //拿到消费端在attachments里面传过来的remoteToken
            String remoteToken = attachments == null ? null : attachments.get(Constants.TOKEN_KEY);
            //是否匹配,不匹配抛出异常
            if (!token.equals(remoteToken)) {
                throw new RpcException("Invalid token! Forbid invoke remote service " + serviceType + " method " + inv.getMethodName() + "() from consumer " + RpcContext.getContext().getRemoteHost() + " to provider " + RpcContext.getContext().getLocalHost());
            }
        }
        return invoker.invoke(inv);
    }

}

done!!

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