源码解读Dubbo分层设计思想

I作者：vivo互联网服务器团队-Wang Genfu

一、Dubbo分层整体设计概述

我们先从下图开始简单介绍Dubbo分层设计概念：

（引用自Duboo开发指南-框架设计文档）

如图描述Dubbo实现的RPC整体分10层：service、config、proxy、registry、cluster、monitor、protocol、exchange、transport、serialize。

• service：使用方定义的接口和实现类；

• config：负责解析Dubbo定义的配置，比如注解和xml配置，各种参数；

• proxy：主要负责生成消费者和提供者的代理对象，加载框架功能，比如提供者过滤器链，扩展点；

• registry：负责注册服务的定义和实现类的装载；

• cluster：只有消费者有这么一层，负责包装多个服务提供者成一个‘大提供者’，加载负载均衡、路有等扩展点；

• monitor：定义监控服务，加载监控实现提供者；

• protocol：封装RPC调用接口，管理调用实体的生命周期；

• exchange：封装请求响应模式，同步转异步；

• transport：抽象传输层模型，兼容netty、mina、grizzly等通讯框架；

• serialize：抽象序列化模型，兼容多种序列化框架，包括：fastjson、fst、hessian2、kryo、kryo2、protobuf等，通过序列化支持跨语言的方式，支持跨语言的rpc调用；

Dubbo这么分层的目的在于实现层与层之间的解耦，每一层都定义了接口规范，也可以根据不同的业务需求定制、加载不同的实现，具有极高的扩展性。

1.1. RPC调用过程

接下来结合上图简单描述一次完整的rpc调用过程：

从Dubbo分层的角度看，详细时序图如下，蓝色部分是服务消费端，浅绿色部分是服务提供端，时序图从消费端一次Dubbo方法调用开始，到服务端本地方法执行结束。

从Dubbo核心领域对象的角度看，我们引用Dubbo官方文档说明，如下图所示。Dubbo核心领域对象是Invoker，消费端代理对象是proxy，包装了Invoker的调用；服务端代理对象是一个Invoker，他通过exporter包装，当服务端接收到调用请求后，通过exporter找到Invoker，Invoker去实际执行用户的业务逻辑。

（引用自Dubbo官方文档）

1.2 Dubbo服务的注册和发现流程

下图出自开发指南-框架设计-引用服务时序，主要流程是：从注册中心订阅服务提供者，然后启动tcp服务连接远端提供者，将多个服务提供者合并成一个Invoker，用这个Invoker创建代理对象。

下图出自开发指南-框架设计-暴露服务时序，主要流程是：创建本地服务的代理Invoker，启动tcp服务暴露服务，然后将服务注册到注册中心。

接下来我们结合Dubbo服务的注册和发现，从配置层开始解释每一层的作用和原理。

示例服务接口定义如下：

public interface CouponServiceViewFacade { /** * 查询单张优惠券 */ CouponViewDTO query(String code);}

二、配置层

2.1. 做什么

配置层提供配置处理工具类，在容器启动的时候，通过ServiceConfig.export实例化服务提供者，ReferenceConfig.get实例化服务消费者对象。

Dubbo应用使用spring容器启动时，Dubbo服务提供者配置处理器通过ServiceConfig.export启动Dubbo远程服务暴露本地服务。Dubbo服务消费者配置处理器通过ReferenceConfig.get实例化一个代理对象，并通过注册中心服务发现，连接远端服务提供者。

Dubbo配置可以使用注解和xml两种形式，本文采用注解的形式进行说明。

2.2. 怎么做

2.2.1 服务消费端的解析

Spring容器启动过程中，填充bean属性时，对含有Dubbo引用注解的属性使用

org.apache.dubbo.config.spring.beans.factory.annotation.ReferenceAnnotationBeanPostProcessor进行初始化。

如下是

ReferenceAnnotationBeanPostProcessor的构造方法，Dubbo服务消费者注解处理器处理以下三个注解：

DubboReference.class, 

Reference.class, 

com.alibaba.dubbo.config.annotation.Reference.class修饰的类。

ReferenceAnnotationBeanPostProcessor类定义：

public class ReferenceAnnotationBeanPostProcessor extends AbstractAnnotationBeanPostProcessor implements ApplicationContextAware { public ReferenceAnnotationBeanPostProcessor() { super(DubboReference.class, Reference.class, com.alibaba.dubbo.config.annotation.Reference.class); }}

Dubbo服务发现到这一层，Dubbo即将开始构建服务消费者的代理对象，

CouponServiceViewFacade接口的代理实现类。

2.2.2 服务提供端的解析

Spring容器启动的时候，加载注解

@org.apache.dubbo.config.spring.context.annotation.DubboComponentScan指定范围的类，并初始化；初始化使用dubbo实现的扩展点

org.apache.dubbo.config.spring.beans.factory.annotation.ServiceClassPostProcessor。

ServiceClassPostProcessor处理的注解类有

DubboService.class,Service.class,com.alibaba.dubbo.config.annotation.Service.class。

如下是ServiceClassPostProcessor类定义：

public class ServiceClassPostProcessor implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor, EnvironmentAware, ResourceLoaderAware, BeanClassLoaderAware { private final static List> serviceAnnotationTypes = asList( DubboService.class,Service.class,com.alibaba.dubbo.config.annotation.Service.class );。。。}

等待Spring容器ContextRefreshedEvent事件，启动Dubbo应用服务监听端口，暴露本地服务。

Dubbo服务注册到这一层，Dubbo即将开始构建服务提供者的代理对象，CouponServiceViewFacade实现类的反射代理类。

三、 代理层

3.1 做什么

为服务消费者生成代理实现实例，为服务提供者生成反射代理实例。

CouponServiceViewFacade的代理实现实例，消费端在调用query方法的时候，实际上是调用代理实现实例的query方法，通过他调用远程服务。

//// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA// (powered by Fernflower decompiler)// package org.apache.dubbo.common.bytecode; public class proxy1 implements DC, Destroyable, CouponServiceViewFacade, EchoService { public static Method[] methods; private InvocationHandler handler; public proxy1(InvocationHandler var1) { this.handler = var1; } public proxy1() { } public CouponViewDTO query(String var1) { Object[] var2 = new Object[]{var1}; Object var3 = this.handler.invoke(this, methods[0], var2); return (CouponViewDTO)var3; }}

CouponServiceViewFacade的反射代理实例，服务端接收到请求后，通过该实例的Invoke方法最终执行本地方法query。

/** * InvokerWrapper */public class AbstractProxyInvoker implements Invoker { // 。。。 public AbstractProxyInvoker(CouponServiceViewFacade proxy, Class type, URL url) { //。。。 this.proxy = proxy; this.type = type; this.url = url; } @Override public Result invoke(Invocation invocation) throws RpcException { //。。。 Object value = doInvoke(proxy, invocation.getMethodName(), invocation.getParameterTypes(), invocation.getArguments()); //。。。 } protected Object doInvoke(CouponServiceViewFacade proxy, String methodName, Class[] parameterTypes, Object[] arguments) throws Throwable{ //。。。 return wrapper.invokeMethod(proxy, methodName, parameterTypes, arguments); } }

3.2 怎么做

Dubbo代理工厂接口定义如下，定义了服务提供者和服务消费者的代理对象工厂方法。服务提供者代理对象和服务消费者代理对象都是通过工厂方法创建，工厂实现类可以通过SPI自定义扩展。

@SPI("javassist")public interface ProxyFactory { // 生成服务消费者代理对象 @Adaptive({PROXY_KEY}) T getProxy(Invoker invoker) throws RpcException; // 生成服务消费者代理对象 @Adaptive({PROXY_KEY}) T getProxy(Invoker invoker, boolean generic) throws RpcException; // 生成服务提供者代理对象 @Adaptive({PROXY_KEY}) Invoker getInvoker(T proxy, Class type, URL url) throws RpcException; }

3.2.1 服务消费者

3.2.1.1 创建服务消费者代理类

默认采用Javaassist代理工厂实现，Proxy.getProxy(interfaces)创建代理工厂类，newInstance创建具体代理对象。

public class JavassistProxyFactory extends AbstractProxyFactory { @Override @SuppressWarnings("unchecked") public T getProxy(Invoker invoker, Class[] interfaces) { return (T) Proxy.getProxy(interfaces).newInstance(new InvokerInvocationHandler(invoker)); } 。。。 }

3.2.1.2 服务消费者代理

Dubbo为每个服务消费者生成两个代理类：代理工厂类，接口代理类。

CouponServiceViewFacade代理工厂类：

public class Proxy1 extends Proxy implements DC { public Proxy1() { } public Object newInstance(InvocationHandler var1) { return new proxy1(var1); }}

最终生成的CouponServiceViewFacade的代理对象如下，其中handler的实现类是InvokerInvocationHandler，

this.handler.invoke方法发起Dubbo调用。

//// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA// (powered by Fernflower decompiler)// package org.apache.dubbo.common.bytecode; public class proxy1 implements DC, Destroyable, CouponServiceViewFacade, EchoService { public static Method[] methods; private InvocationHandler handler; public proxy1(InvocationHandler var1) { this.handler = var1; } public proxy1() { } public CouponViewDTO query(String var1) { Object[] var2 = new Object[]{var1}; Object var3 = this.handler.invoke(this, methods[0], var2); return (CouponViewDTO)var3; }}

3.2.2 服务提供者

3.2.2.1 创建服务提供者代理类

默认Javaassist代理工厂实现，使用Wrapper包装本地服务提供者。proxy是实际的服务提供者实例，即CouponServiceViewFacade的本地实现类，type是接口类定义，URL是injvm协议URL。

public class JavassistProxyFactory extends AbstractProxyFactory { 。。。 @Override public Invoker getInvoker(T proxy, Class type, URL url) { // 代理包装类，包装了本地的服务提供者 final Wrapper wrapper = Wrapper.getWrapper(proxy.getClass().getName().indexOf('$') < 0 ? proxy.getClass() : type); // 代理类入口 return new AbstractProxyInvoker(proxy, type, url) { @Override protected Object doInvoke(T proxy, String methodName, Class[] parameterTypes, Object[] arguments) throws Throwable { return wrapper.invokeMethod(proxy, methodName, parameterTypes, arguments); } }; } }

3.2.2.2 Wrapper包装类

Dubbo为每个服务提供者的本地实现生成一个Wrapper代理类，抽象Wrapper类定义如下：

public abstract class Wrapper { 。。。 abstract public Object invokeMethod(Object instance, String mn, Class[] types, Object[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException;}

具体Wrapper代理类使用字节码技术动态生成，本地服务CouponServiceViewFacade的代理包装类举例：

//// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA// (powered by Fernflower decompiler)// package org.apache.dubbo.common.bytecode; import com.xxx.CouponServiceViewFacade;import java.lang.reflect.InvocationTargetException;import java.util.Map;import org.apache.dubbo.common.bytecode.ClassGenerator.DC; public class Wrapper25 extends Wrapper implements DC { 。。。 public Wrapper25() { } public Object invokeMethod(Object var1, String var2, Class[] var3, Object[] var4) throws InvocationTargetException { CouponServiceViewFacade var5; try { var5 = (CouponServiceViewFacade)var1; } catch (Throwable var8) { throw new IllegalArgumentException(var8); } try { if ("query".equals(var2)