Dubbo之服务消费原理

前言

上篇文章《Dubbo之服务暴露》分析 Dubbo 服务是如何暴露的,本文接着分析 Dubbo 服务的消费流程。主要从以下几个方面进行分析:注册中心的暴露通过注册中心进行服务消费通知直连服务进行消费
服务消费端启动时,将自身的信息注册到注册中心的目录,同时还订阅服务提供方的目录,当服务提供方的 URL 发生更改时,实时获取新的数据。

服务消费端流程

下面是一个服务消费的流程图:

上图中可以看到,服务消费的流程与服务暴露的流程有点类似逆向的。同样,Dubbo 服务也是分为两个大步骤:第一步就是将远程服务通过Protocol转换成Invoker(概念在上篇文章中有解释)。第二步通过动态代理将Invoker转换成消费服务需要的接口。

org.apache.dubbo.config.ReferenceConfig类是ReferenceBean的父类,与生产端服务的ServiceBean一样,存放着解析出来的 XML 和注解信息。类关系如下:

服务初始化中转换的入口

当我们消费端调用本地接口就能实现远程服务的调用,这是怎么实现的呢?根据上面的流程图,来分析消费原理。
在消费端进行初始化时ReferenceConfig#init,会执行ReferenceConfig#createProxy来完成这一系列操作。以下为ReferenceConfig#createProxy主要的代码部分:

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private T createProxy(Map<String, String> map) {
// 判断是否为 Jvm 本地引用
if (shouldJvmRefer(map)) {
// 通过 injvm 协议,获取本地服务
URL url = new URL(LOCAL_PROTOCOL, LOCALHOST_VALUE, 0, interfaceClass.getName()).addParameters(map);
invoker = REF_PROTOCOL.refer(interfaceClass, url);
} else {
urls.clear();
// 判断是否有自定义的直连地址,或注册中心地址
if (url != null && url.length() > 0) {
String[] us = SEMICOLON_SPLIT_PATTERN.split(url);
if (us != null && us.length > 0) {
for (String u : us) {
URL url = URL.valueOf(u);
if (StringUtils.isEmpty(url.getPath())) {
url = url.setPath(interfaceName);
}
if (UrlUtils.isRegistry(url)) {
// 如果是注册中心Protocol类型,则向地址中添加 refer 服务消费元数据
urls.add(url.addParameterAndEncoded(REFER_KEY, StringUtils.toQueryString(map)));
} else {
// 直连服务提供端
urls.add(ClusterUtils.mergeUrl(url, map));
}
}
}
} else {
// 组装注册中心的配置
if (!LOCAL_PROTOCOL.equalsIgnoreCase(getProtocol())) {
// 检查配置中心
checkRegistry();
List<URL> us = ConfigValidationUtils.loadRegistries(this, false);
if (CollectionUtils.isNotEmpty(us)) {
for (URL u : us) {
URL monitorUrl = ConfigValidationUtils.loadMonitor(this, u);
if (monitorUrl != null) {
// 监控上报信息
map.put(MONITOR_KEY, URL.encode(monitorUrl.toFullString()));
}
// 注册中心地址添加 refer 服务消费元数据
urls.add(u.addParameterAndEncoded(REFER_KEY, StringUtils.toQueryString(map)));
}
}
}
}

// 只有一条注册中心数据,即单注册中心
if (urls.size() == 1) {
// 将远程服务转化成 Invoker
invoker = REF_PROTOCOL.refer(interfaceClass, urls.get(0));
} else {
// 因为多注册中心就会存在多个 Invoker,这里用保存在 List 中
List<Invoker<?>> invokers = new ArrayList<Invoker<?>>();
URL registryURL = null;
for (URL url : urls) {
// 将每个注册中心转换成 Invoker 数据
invokers.add(REF_PROTOCOL.refer(interfaceClass, url));
if (UrlUtils.isRegistry(url)) {
// 会覆盖前遍历的注册中心,使用最后一条注册中心数据
registryURL = url;
}
}
if (registryURL != null) {
// 默认使用 zone-aware 策略来处理多个订阅
URL u = registryURL.addParameterIfAbsent(CLUSTER_KEY, ZoneAwareCluster.NAME);
// 将转换后的多个 Invoker 合并成一个
invoker = CLUSTER.join(new StaticDirectory(u, invokers));
} else {
invoker = CLUSTER.join(new StaticDirectory(invokers));
}
}
}
// 利用动态代理,将 Invoker 转换成本地接口代理
return (T) PROXY_FACTORY.getProxy(invoker);
}

上面转换的过程中,主要可概括为:先分为本地引用和远程引用两类。本地就是以 inJvm 协议的获取本地服务,这不做过多说明;远程引用分为直连服务和通过注册中心。注册中心分为单注册中心和多注册中心的情况,单注册中心好解决,直接使用即可,多注册中心时,将转换后的 Invoker 合并成一个 Invoker。最后通过动态代理将 Invoker 转换成本地接口代理。

获取 Invoker 实例

由于本地服务时直接从缓存中获取,这里就注册中心的消费进行分析,上面代码片段中使用的是REF_PROTOCOL.refer进行转换,该方法代码:

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public <T> Invoker<T> refer(Class<T> type, URL url) throws RpcException {
// 获取服务的注册中心url,里面会设置注册中心的协议和移除 registry 的参数
url = getRegistryUrl(url);
// 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);
}

// 获取服务消费元数据
Map<String, String> qs = StringUtils.parseQueryString(url.getParameterAndDecoded(REFER_KEY));
// 从服务消费元数据中获取分组信息
String group = qs.get(GROUP_KEY);
if (group != null && group.length() > 0) {
if ((COMMA_SPLIT_PATTERN.split(group)).length > 1 || "*".equals(group)) {
// 执行 Invoker 转换工作
return doRefer(getMergeableCluster(), registry, type, url);
}
}
// 执行 Invoker 转换工作
return doRefer(cluster, registry, type, url);
}

上面主要是获取服务消费的注册中心实例和进行服务分组,最后调用doRefer方法进行转换工作,以下为doRefer的代码:

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private <T> Invoker<T> doRefer(Cluster cluster, Registry registry, Class<T> type, URL url) {
// 创建 RegistryDirectory 对象
RegistryDirectory<T> directory = new RegistryDirectory<T>(type, url);
// 设置注册中心
directory.setRegistry(registry);
// 设置协议
directory.setProtocol(protocol);
// directory.getUrl().getParameters() 是服务消费元数据
Map<String, String> parameters = new HashMap<String, String>(directory.getUrl().getParameters());
URL subscribeUrl = new URL(CONSUMER_PROTOCOL, parameters.remove(REGISTER_IP_KEY), 0, type.getName(), parameters);
if (!ANY_VALUE.equals(url.getServiceInterface()) && url.getParameter(REGISTER_KEY, true)) {
directory.setRegisteredConsumerUrl(getRegisteredConsumerUrl(subscribeUrl, url));
// 消费消息注册到注册中心
registry.register(directory.getRegisteredConsumerUrl());
}

directory.buildRouterChain(subscribeUrl);
// 服务消费者订阅:服务提供端,动态配置,路由的通知
directory.subscribe(subscribeUrl.addParameter(CATEGORY_KEY,
PROVIDERS_CATEGORY + "," + CONFIGURATORS_CATEGORY + "," + ROUTERS_CATEGORY));

// 多个Invoker合并为一个
Invoker invoker = cluster.join(directory);
return invoker;
}

上面实现主要是完成创建 RegistryDirectory 对象,将消费服务元数据注册到注册中心,通过 RegistryDirectory 对象里的信息,实现服务提供端,动态配置及路由的订阅相关功能。

RegistryDirectory 这个类实现了 NotifyListener 这个通知监听接口,当订阅的服务,配置或路由发生变化时,会接收到通知,进行相应改变:

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public synchronized void notify(List<URL> urls) {
// 将服务提供方配置,路由配置,服务提供方的服务分别以不同的 key 保存在 Map 中
Map<String, List<URL>> categoryUrls = urls.stream()
.filter(Objects::nonNull)
.filter(this::isValidCategory)
.filter(this::isNotCompatibleFor26x)
.collect(Collectors.groupingBy(url -> {
if (UrlUtils.isConfigurator(url)) {
return CONFIGURATORS_CATEGORY;
} else if (UrlUtils.isRoute(url)) {
return ROUTERS_CATEGORY;
} else if (UrlUtils.isProvider(url)) {
return PROVIDERS_CATEGORY;
}
return "";
}));

// 更新服务提供方配置
List<URL> configuratorURLs = categoryUrls.getOrDefault(CONFIGURATORS_CATEGORY, Collections.emptyList());
this.configurators = Configurator.toConfigurators(configuratorURLs).orElse(this.configurators);

// 更新路由配置
List<URL> routerURLs = categoryUrls.getOrDefault(ROUTERS_CATEGORY, Collections.emptyList());
toRouters(routerURLs).ifPresent(this::addRouters);

// 加载服务提供方的服务信息
List<URL> providerURLs = categoryUrls.getOrDefault(PROVIDERS_CATEGORY, Collections.emptyList());
/**
* 3.x added for extend URL address
*/
ExtensionLoader<AddressListener> addressListenerExtensionLoader = ExtensionLoader.getExtensionLoader(AddressListener.class);
List<AddressListener> supportedListeners = addressListenerExtensionLoader.getActivateExtension(getUrl(), (String[]) null);
if (supportedListeners != null && !supportedListeners.isEmpty()) {
for (AddressListener addressListener : supportedListeners) {
providerURLs = addressListener.notify(providerURLs, getUrl(),this);
}
}
// 重新加载 Invoker 实例
refreshOverrideAndInvoker(providerURLs);
}

RegistryDirectory#notify里面最后会刷新 Invoker 进行重新加载,下面是核心代码的实现:

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private void refreshOverrideAndInvoker(List<URL> urls) {
// mock zookeeper://xxx?mock=return null
overrideDirectoryUrl();
// 刷新 invoker
refreshInvoker(urls);
}

private void refreshInvoker(List<URL> invokerUrls) {
Assert.notNull(invokerUrls, "invokerUrls should not be null");

if (invokerUrls.size() == 1
&& invokerUrls.get(0) != null
&& EMPTY_PROTOCOL.equals(invokerUrls.get(0).getProtocol())) {

......

} else {
// 刷新之前的 Invoker
Map<String, Invoker<T>> oldUrlInvokerMap = this.urlInvokerMap; // local reference
// 加载新的 Invoker Map
Map<String, Invoker<T>> newUrlInvokerMap = toInvokers(invokerUrls);// Translate url list to Invoker map
// 获取新的 Invokers
List<Invoker<T>> newInvokers = Collections.unmodifiableList(new ArrayList<>(newUrlInvokerMap.values()));
// 缓存新的 Invokers
routerChain.setInvokers(newInvokers);
this.invokers = multiGroup ? toMergeInvokerList(newInvokers) : newInvokers;
this.urlInvokerMap = newUrlInvokerMap;

try {
// 通过新旧 Invokers 对比,销毁无用的 Invokers
destroyUnusedInvokers(oldUrlInvokerMap, newUrlInvokerMap); // Close the unused Invoker
} catch (Exception e) {
logger.warn("destroyUnusedInvokers error. ", e);
}
}
}

获取刷新前后的 Invokers,将新的 Invokers 重新缓存起来,通过对比,销毁无用的 Invoker。

上面将 URL 转换 Invoker 是在RegistryDirectory#toInvokers中进行。

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private Map<String, Invoker<T>> toInvokers(List<URL> urls) {
Map<String, Invoker<T>> newUrlInvokerMap = new HashMap<>();

Set<String> keys = new HashSet<>();
String queryProtocols = this.queryMap.get(PROTOCOL_KEY);
for (URL providerUrl : urls) {

// 过滤消费端不匹配的协议,及非法协议
......

// 合并服务提供端配置数据
URL url = mergeUrl(providerUrl);
// 过滤重复的服务提供端配置数据
String key = url.toFullString();
if (keys.contains(key)) {
continue;
}
keys.add(key);

// 缓存键是不与使用者端参数合并的url,无论使用者如何合并参数,如果服务器url更改,则再次引用
Map<String, Invoker<T>> localUrlInvokerMap = this.urlInvokerMap; // local reference
Invoker<T> invoker = localUrlInvokerMap == null ? null : localUrlInvokerMap.get(key);

// 缓存无对应 invoker,再次调用 protocol#refer 是否有数据
if (invoker == null) {
try {
boolean enabled = true;
if (url.hasParameter(DISABLED_KEY)) {
enabled = !url.getParameter(DISABLED_KEY, false);
} else {
enabled = url.getParameter(ENABLED_KEY, true);
}
if (enabled) {
invoker = new InvokerDelegate<>(protocol.refer(serviceType, url), url, providerUrl);
}
} catch (Throwable t) {
logger.error("Failed to refer invoker for interface:" + serviceType + ",url:(" + url + ")" + t.getMessage(), t);
}
// 将新的 Invoker 缓存起来
if (invoker != null) { // Put new invoker in cache
newUrlInvokerMap.put(key, invoker);
}
} else {
// 缓存里有数据,则进行重新覆盖
newUrlInvokerMap.put(key, invoker);
}
}
keys.clear();
return newUrlInvokerMap;
}

总结

通过《Dubbo之服务暴露》和本文两篇文章对 Dubbo 服务暴露和服务消费原理的了解。我们可以看到,不管是暴露还是消费,Dubbo 都是以 Invoker 为数据交换主体进行,通过对 Invoker 发起调用,实现一个远程或本地的实现。

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