Dubbo 源码分析(一) 初识 SPI 机制

前言

之前简单涉猎过 Dubbo 的核心源码，时间一长，难免有些内容就忘了。因此，这次细读 Dubbo 源码时，决定把相关知识点记录下来，毕竟写下来和自己想想差别挺大的，虽然会花费比较长的时间，这样也会加深印象。本系列文章仅供自己学习使用，如果有任何侵权，欢迎告知。

简介

Dubbo 作为一款优秀的 RPC 开源框架，其具备良好的可拓展性，我们可以拓展负载均衡、注册中心等实现，这都基于 Dubbo SPI 加载机制，而且 Dubbo 源码中也是大量使用 SPI 机制。因此，阅读 Dubbo RPC 核心之前，搞懂 Dubbo SPI 是有一定的必要。

SPI 全称为 (Service Provider Interface) ，是一种服务发现机制。我们可以在配置文件中配置接口实现类，由服务加载器去读取配置并加载实现类，这样在运行时可以动态为接口替换实现类。Java 本身支持 SPI 方式，比如我们常用的 java.sql.Driver 就是基于这一原理，不同数据库厂商可以通过 SPI 方式提供不同的接口实现。但 Dubbo 并未使用 Java 原生的 SPI 机制，而是自己实现了一套 SPI 机制，进行功能增强。

Java SPI 示例

  1. 定义接口
public interface Person {
    void sayHello();
}
  1. 两个实现类
public class Teacher implements Person {
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("hello, I am a teacher");
    }
}

public class Student implements Person {
    @Override
    public void sayHello() {
        System.out.println("hello, I am a student");
    }
}
  1. 创建配置文件
    在 META-INF/services 文件夹下创建配置文件，文件名为接口全限定名com.java.example.Person 文件内容为实现类的全限定的类名。
com.java.example.Teacher
com.java.example.Student
  1. 测试类
public class JavaSPITest {
    @Test
    public void sayHello() {
        ServiceLoader<Person> serviceLoader = ServiceLoader.load(Person.class);
        System.out.println("Java SPI");
        serviceLoader.forEach(Person::sayHello);
    }
}
运行结果：
Java SPI
hello, I am a teacher
hello, I am a student

Dubbo SPI 示例

  1. 在 META-INF/dubbo 路径新建配置文件，文件名依旧是接口全限定名com.java.example.Person，只不过内容和 Java SPI 不同
teacher=com.java.example.Teacher
student=com.java.example.Student
  1. 在 Person 接口上加上 @SPI 注解
@SPI
public interface Person {
    void sayHello();
}
  1. 创建测试类
public class DubboSPITest {
    @Test
    public void sayHello() {
        System.out.println("Dubbo SPI");
        ExtensionLoader<Person> extensionLoader = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Person.class);
        Person teacher = extensionLoader.getExtension("teacher");
        teacher.sayHello();
        Person student = extensionLoader.getExtension("student");
        student.sayHello();
    }
}
运行结果：
Dubbo SPI
hello, I am a teacher
hello, I am a student

Java SPI 和 Dubbo SPI 对比

看到这里你是不是觉得 Dubbo SPI 和 Java SPI 好像没有太大的不同之处，为啥 Dubbo 还需要自己实现一套呢，下面我们就开始介绍 Dubbo SPI 对比 Java SPI 功能增强之处。

  1. Java SPI 不能通过指定名称使用具体的实现类，只能通过遍历的方式拿到所有实现。Dubbo SPI 可以通过 getExtension("name") 的方式获取指定实现类。
  2. Java SPI 会一次性实例化扩展点所有实现，如果有扩展实现初始化很耗时，但如果没用上也加载，会很浪费资源。
  3. Java SPI 很单纯，Dubbo SPI 增加了对拓展点 IOC 和 AOP 的支持。一个扩展点可以直接 setter 注入其它扩展点，并且可以和 Spring 容器进行集成，注入Spring bean。也可以通过 Warpper 类的构造方法，对一个拓展点进行 AOP 前后增强。

Dubbo SPI 进阶使用

下面就对这些 Dubbo SPI 的改进功能进行一一介绍。

  1. 自动包装（ AOP 功能）
    ExtensionLoader 在加载拓展时，如果发现这个拓展类包含其他拓展点作为构造函数的参数，则这个拓展类就会被认为是 Wrapper 类。
    1). 定义 Wrapper 类 
    public class PersonWrapper implements Person {

   private Person person;

   public PersonWrapper(Person person) {
       this.person = person;
   }

   @Override
   public void sayHello() {
       System.out.println("before....");
       person.sayHello();
       System.out.println("after....");
   }
}
    2). 修改配置文件，添加如下内容 
    personWrapper=com.java.example.PersonWrapper
    3). 执行DubboSPITest. sayHello() 
    运行结果：
Dubbo SPI
before....
hello, I am a teacher
after....
before....
hello, I am a student
after....

Dubbo 通过这种包装类方式，自动完成了 AOP 的前后增强。

  1. 自动装配（依赖注入功能）
    如果某个拓展类是另一个拓展类的成员属性，并且拥有setter方法，就会自动装配对应的拓展点实例，具体装配哪个实例，可以根据 @Adaptive 类自适应，通过调用 getAdaptiveExtension() 方法装配。
    1). 添加Dao接口和DaoImpl 
    @SPI
public interface Dao {

    @Adaptive
    void insert(URL url);

}

public class DaoImpl implements Dao {
    @Override
    public void insert(URL url) {
        System.out.println("dao insert()");
    }
}
    2). 添加 Dao 配置文件在 META-INF/dubbo ，文件名com.java.example.Dao 
    daoImpl=com.java.example.DaoImpl
    3). 修改 Student 类 
    public class Student implements Person {

    private Dao dao;

    public void setDao(Dao dao) {
        this.dao = dao;
    }

    @Override
    public void sayHello(URL url) {
        System.out.println("hello, I am a student");
        dao.insert(url);
    }
}
    4). 测试方法 
    @Test
public void testAdaptive() {
    ExtensionLoader<Person> extensionLoader = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Person.class);
    Person person = extensionLoader.getExtension("student");
    URL url = new URL("p1", "1.2.3.4", 1010, "path1");
    url = url.addParameters("dao", "daoImpl");
    person.sayHello(url);
}

运行结果：
hello, I am a student
dao insert()

Dubbo SPI 中会为 Dao 接口自动生成一个 Dao$Adaptive 代理类，根据 URL 参数动态获取具体的实现。

  1. 拓展点自适应
    动态获取实现类，Dubbo 中主要通过 @Adaptive 注解，@Adaptive 可以标记在类和方法上，调用 ExtensionLoader#getAdaptiveExtension 方法获取动态的实现类，每次只会获得一个实现类。
    1). 标记在某个实现类上时，该实现类会被 cache 到 cachedAdaptiveClasses 中，getAdaptiveExtension 会获取该实现类，这种方式优先级最高。
    2). 标记在接口的方法上，Dubbo 会为接口的方法生成代理类，并且封装了 URL 参数的逻辑，根据 URL 传参调用对应的实现类，可参考2中的 @Adaptive 使用方式。
    自动生成 Dao$Adaptive 代理类代码如下，并且 @Adaptive 注解未定义 value，默认参数为接口名的驼峰规则，自动根据接口名大小写分开，也可以在注解上自定义参数。
package com.java.example;

import com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader;

public class Dao$Adaptive implements com.java.example.Dao {
    public void insert(com.alibaba.dubbo.common.URL arg0) {
        if (arg0 == null) throw new IllegalArgumentException("url == null");
        com.alibaba.dubbo.common.URL url = arg0;
        String extName = url.getParameter("dao");
        if (extName == null)
            throw new IllegalStateException("Fail to get extension(com.java.example.Dao) name from url(" + url.toString() + ") use keys([dao])");
        com.java.example.Dao extension = (com.java.example.Dao) ExtensionLoader.getExtensionLoader(com.java.example.Dao.class).getExtension(extName);
        extension.insert(arg0);
    }
}

自适应优先级

  • 实现类标记 @Adaptive 注解
  • 方法上标记 @Adaptive 时，调用时 URL 传参数
  • 方法上标记 @Adaptive 时，调用时未传URL参数，则根据 @SPI 上定义的 value
  1. 自动激活
    @Adaptive 动态寻找实现类的方式比较灵活，但只能激活一个具体的实现类，如果需要多个实现类同时被激活的话，如 Filter 过滤器等，那么就需要用到自动激活。可以在实现类上添加 @Activate(group = {"default_group"})，之后可以通过调用 getActivateExtension(URL url, String[] values, String group) 方法，获得 List<T>，这里就不再展现示例代码了。

至此，我们清楚了 Dubbo SPI 有了哪些改进功能，下一篇我们分析 Dubbo SPI 的实现原理。

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