Dubbo 靠它崭露头角

Hola,我是 yes。

经过了 RPC 核心和 Dubbo 微内核两篇文章后,今天终于要稍稍深入一波 Dubbo 了。

作为一个通用的 RPC 框架,性能是很重要的一环,而易用性和扩展性也极为重要。

简单地、无侵入式地扩展和定制 RPC 各阶段功能是很多团队的述求,Dubbo 就满足了这些需求。

它通过微内核设计和 SPI 扩展,使得一些有特殊需求的业务团队可以在 Dubbo 中实现自己的扩展,而不需要修改源码。

Dubbo 的成功离不开这样的设计,今天咱们就来盘一盘 Dubbo 是如何实现无侵入扩展的,其间还会看到 Dubbo 的 IOC 和 AOP。

还有先打个预防针,今天的内容代码有点多的,毕竟想要深入剖析,源码必不可少,刚好也顺带提一下看源码的小技巧。

所以建议电脑上看,更加清晰和舒适。

还有如果有没看过源码的同学,来紧跟 Dubbo 这个系列吧,到时候再也不怕被面试官问看过源码没了。

SPI

Dubbo 就是利用 SPI (Service Provider Interface)来实现扩展机制的。

这个 SPI 想必你们都很熟悉,在大学写数据库大作业的时候就碰到了,访问数据库需要用到 java.sql.Driver

市面上的数据库五花八门,每个数据库厂商都有自己的实现,所以肯定需要定制一个接口,这样我们面向接口编程即可

而具体的实现则可以通过配置来加载,JDK SPI 这时候就派上用场了。

其实一点都不神奇,就是约定一个地方,加载的时候就去那个地方找实现类。

约定一个地方直白点说就是代码里面写死了一个目录,这个目录就是 META-INF/services/

然后在这个目录下创建一个文件,用接口全限定名来命名,文件内容就是实现类的全限定名。

到时候要实现类就根据接口名来这里找,然后实例化就行了。

挺简单的吧,这就是 JDK SPI,但是它不满足 Dubbo 的需求。

因为 Dubbo 把自身的一些实现也剥离出来成为扩展,而这些实现还是有点多的,也不需要全部用上。

如果用 JDK SPI 会把配置文件里面的类全部加载,这就导致资源的浪费。用的时候还需要遍历过去才能找到对应的实现。

所以 Dubbo 就在 JDK SPI 的基础上实现了个 Dubbo 的 SPI,可以根据指定的名称按需加载实现类,比如拿 Cluster 来说就有这么多实现类。

约定的地方改了一下,一共有三个目录。

  • META-INF/dubbo/internal/ :这里是存放 Dubbo 内部使用的 SPI 配置文件。
  • META-INF/dubbo/ :这里是存放用户自定义 SPI 配置文件。
  • META-INF/services/:兼容 JDK SPI

然后文件里面的内容是key=value形式,这样就可以根据 key 找到对应的实现类。

然后在注解上可以配置默认的 key 来选择默认的实现类,比如 Cluster 默认的实现是 failover。

也可以通过 URL 参数来选择实现类。

还有像 JDK SPI 扩展点加载失败的话,连扩展点名称都拿不到,到时候报错也不知道哪里出问题。

而 Dubbo SPI 则不会吃了错误,并且还提供了扩展点的自动注入和 AOP 功能。

大致了解了 Dubbo SPI 之后,我们再来深入看看实现细节。

Dubbo SPI 实现细节

Dubbo SPI 的核心实现在 ExtensionLoader 中,它负责扩展点的加载和生命周期的维护,类似 JDK SPI 的 ServiceLoader。

这里要先提一点看源码的小技巧了

开源框架都会有单元测试,而单元测试里面就会有我们看源码时候想要的各种功能实现,我们就可以从单元测试入手得知一些功能的划分,然后断点调试逐渐深入。

比如今天文章的 ExtensionLoader ,它在 dubbo-common 模块中,咱们就进入 test 来看看它测试用例怎么写的。

当然除了通过文件夹来找,直接用文件名搜也行。

找到了就好办了,数据都是造好的,找到你想要调试的方法,断点一设,箭头一点,这不就美滋滋了吗?

好了,小技巧分享完毕,回到 ExtensionLoader,我们简单点就用 Dubbo 单元测试的数据来看看实现。

有个叫 SimpleExt 的类,有三个实现,默认的实现是 impl1。

再来看看 SPI 配置文件的内容,可以看到为了测试还故意写了一些空格在配置文件中。

然后现在如果要找 impl2 这个实现,通过以下代码调用即可。

SimpleExt ext = ExtensionLoader
    .getExtensionLoader(SimpleExt.class).getExtension("impl2") 

一个扩展接口对应有个 ExtensionLoader,找到对应的 ExtensionLoader,然后再加载对应名字的实现类。

接下来会有源码,不过没关系,还是很简单的,想要深入源码这关必须过。

可以看到getExtensionLoader 是静态的,里面逻辑也很简单就是从缓存找接口对应的 ExtensionLoader,找不到就新建一个返回。

现在有了 ExtensionLoader,咱们再来看看 getExtension 的逻辑,来看看是如何通过扩展点 name 找到对应的实现类的。

可以看到又是有个缓存操作,逻辑非常简单,先去缓存找实例,如果没有则创建实例。

要说细节就是用到了双检锁,然后用 holder 来保证可见性和防止指令重排。应该看到注释上的 holder 构造了吧,volatile 和双检锁的搭配,这里就不深入了。

我们来看看 createExtension,这是要创建扩展点了,代码有点长,但是我都做了相应的注释,包括绿色的注释。

逻辑还是很简单的,详细的代码没有具体展示,我先口述一下。

  1. 通过接口类名去三个目录找到对应的文件。
  2. 解析文件内容生成 class 对象,然后缓存到 cachedClasses 中。
  3. 然后通过 name 去 cachedClasses 中找到对应的 class 对象。
  4. 去缓存 EXTENSION_INSTANCES 看看是否已经实例化过了。
  5. 没有的话就实例化,然后调用 injectExtension 实现自动注入。
  6. 再通过 cachedWrapperClasses 实现包装,将最后的包装类返回。

有几点不清晰没关系,咱们接着分析,脑海中先大概知道要做什么,然后再来看看具体是怎么做的。

源码中的 loadDirectory 就是去目录找文件,然后解析,最终会调用 loadClass,这个方法很关键,我们详细分析一下,为了便于观看,删除了一些代码。

自适应咱们先略过,只要知道是在这里记录的即可。

然后上面提到的 AOP 相关的 cachedWrapperClasses 就是在这里记录的,如果判断它是包装类呢?

简单粗暴但是有效,只要有当前类作为构造器参数的类就是包装类,有点拗口,多读几遍就理解了。

现在我们再回过头来看看这段代码,Dubbo 的 AOP。

把扩展类对应的包装类都记录下来放在 cachedWrapperClasses 中,然后在实例化扩展类的时候就一层一层的把扩展类包起来,最终返回的就是包装类。

为什么说这就是 AOP 呢?因为等于把一些逻辑切进了扩展实现类中。

其实就是把扩展对象的公共逻辑移到包装类中,我们看下单元测试的例子就很清晰了。

从图中可以看到有两个扩展实现类,两个包装类,具体逻辑就不看了,不是重点,配置文件如下:

然后再看一下单元测试的运行结果,可以看到最终返回的其实是 Ext5Wrapper1 对象,并且它还包着 wrapper2 对象。

所以 echo 方法的调用链就是:
Ext5Wrapper1 ->Ext5Wrapper2->Ext5impl1

也就起到了 AOP 的效果。

接下来我们再来看看 injectExtension,是如何实现 Dubbo 的自动注入。

看了代码之后是不是有点失望,就这?

是的就是这么朴素地判断有没有 set 方法,然后根据参数找到对象,执行 set 方法注入即可。

所以说源码之下无秘密,看起来好像很高级的东西,就这。

上面代码中还有个objectFactory.getExtension(),这个和扩展自适应有关系,还有个@Activate也没说。

这些内容还是有点多的,也很重要,感觉上可能还有点绕,所以单独写一篇说。

最后

Dubbo 就是靠自己实现的 SPI 机制把通信协议、序列化格式、负载均衡、路由策略等各部分抽出来作为插件,实现扩展和定制。

通过微内核和SPI 机制来满足用户定制化的需求,也保证了框架本身的稳定性和可持续性。

并且 Dubbo 自身也提供了很多已有的实现,像各种路由策略等等。

所以说一个好的框架不仅自己功能要全,还得对扩展开放,这样生态才会壮大。

今天的代码还是有点多的,如果看不懂的建议下载源码,跟着源码调试几遍就清晰了。

源码这一步一定要迈过去,迈过去了之后就轻松了。

Dubbo 系列持续更新,敬请期待,有问题可以留言,我会尽量解答。

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