注：文章中使用的dubbo源码版本为2.5.4

零、文章目录

一、服务引用的目的
二、关键概念及关系
三、服务引用流程详解
四、整体流程图总结
五、后续系列文章预告

一、服务引用的目的

“服务消费者”向注册中心订阅“服务提供者”提供的服务地址，并生成服务接口的实际代理对象。

二、关键概念及关系

2.1 ReferenceBean & ReferenceConfig

服务引用Bean和引用配置类，服务引用信息的承载体。

2.2 RegistryProtocol

协议抽象接口Protocol的实现。其<T> Invoker<T> refer(Class<T> type, URL url)方法完成了服务引用的完整功能。

2.3 RegistryDirectory

同时具有目录服务Directory和监听器NotifyListener两个接口的功能，并组合了注册器Registry。

• 它的Invoker集合数据来源于zk注册中心；
• 其对外暴露的subscribe(URL url)方法完成了在注册中心对服务提供者地址变更的监听功能；
• 其同时实现了NotifyListener接口的notify(List<URL> urls)方法执行监听回调，监听服务提供者地址变更并创建对应的Invoker；

2.4 JavassistProxyFactory

基于javassist的动态代理工厂，其内部使用dubbo自己的动态代理机制Proxy完成动态代理类的创建工作。

2.5 关系图

服务引用相关接口关系图

三、服务引用流程详解

3.1 简洁流程图

• 引用配置及初始化
  
  配置初始化
• 注册中心订阅 & Invoker生成
• Invoker获取
• 生成代理对象
  
  简洁流程图

3.2 服务引用入口

引用配置：

服务引用入口

• 对于服务引用获取的demoService，并不是想要ReferenceBean这个对象实例本身，而是想获取对远程调用的 代理，能够通过这个代理服务调用远程dubbo服务；
• dubbo就是通过factoryBean.getObject()来创建并返回基于DemoService接口的代理对象；

配置初始化：

    public Object getObject() throws Exception {
        return get();
    }

ReferenceBean的getObject方法执行其get()方法，最终会执行到ReferenceConfig的init()方法，在该方法中完成代理对象的生成过程。

    private void init() {
        /*...省略部分代码...*/
        //step1 根据配置生成Map
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
        Map<Object, Object> attributes = new HashMap<Object, Object>();
        map.put(Constants.SIDE_KEY, Constants.CONSUMER_SIDE);
        map.put(Constants.DUBBO_VERSION_KEY, Version.getVersion());
        map.put(Constants.TIMESTAMP_KEY, String.valueOf(System.currentTimeMillis()));

        /*...省略部分代码...*/
        //step2 调用createProxy生成代理类ref
        ref = createProxy(map);
    }

如上，init()中主要干的事情有两件。一，根据配置生成map；二，调用createProxy生成代理对象ref。

• 下图展示了生成的map的信息：

  
  
  map的信息结构

• createProxy()方法主要做了如下三件事：1）加载配置中心拼装成urls；2）遍历urls，调用refProtocol创建远程的动态代理Invoker；3）调用proxyFactory创建服务代理。

    private T createProxy(Map<String, String> map) {
        /*...省略部分代码...*/
        //step1 加载配置的所有注册中心，拼装成urls
                List<URL> us = loadRegistries(false);
                if (us != null && us.size() > 0) {
                    for (URL u : us) {
                        URL monitorUrl = loadMonitor(u);
                        if (monitorUrl != null) {
                            map.put(Constants.MONITOR_KEY, URL.encode(monitorUrl.toFullString()));
                        }
                        urls.add(u.addParameterAndEncoded(Constants.REFER_KEY, StringUtils.toQueryString(map)));
                    }
                }
        /*...省略部分代码...*/
        //step2 遍历urls，调用refProtocol.refer创建远程的动态代理Invoker
                for (URL url : urls) {
                    invokers.add(refprotocol.refer(interfaceClass, url));
                    if (Constants.REGISTRY_PROTOCOL.equals(url.getProtocol())) {
                        registryURL = url; // 用了最后一个registry url
                    }
                }
                if (registryURL != null) { // 有 注册中心协议的URL
                    // 对有注册中心的Cluster 只用 AvailableCluster
                    URL u = registryURL.addParameter(Constants.CLUSTER_KEY, AvailableCluster.NAME);
                    invoker = cluster.join(new StaticDirectory(u, invokers));
                } else { // 不是 注册中心的URL
                    invoker = cluster.join(new StaticDirectory(invokers));
                }
        /*...省略部分代码...*/
        // step3 调用proxyFactory创建服务代理
        return (T) proxyFactory.getProxy(invoker);

3.3 注册中心订阅及Invoker创建

创建动态代理Invoker：
refProtocol为dubbo通过ExtensionLoader动态注入的RegistryProtocol实例。通过其refer方法创建Invoker。
具体进行的工作分为如下几步：

• 从url的registryKey获取注册中心类型：zookeeper
• 从RegistryFactory获取注册器：Registry
• 构建RegistryDirectory，其同时也是回调监听器
• 向注册中心注册服务消费者
• 从注册中心订阅服务提供者（即引用的服务）

    public <T> Invoker<T> refer(Class<T> type, URL url) throws RpcException {
        //step1 从url的registryKey获取注册中心类型：zookeeper
        url = url.setProtocol(url.getParameter(Constants.REGISTRY_KEY, Constants.DEFAULT_REGISTRY)).removeParameter(Constants.REGISTRY_KEY);
        //step2 从RegistryFactory获取注册器
        Registry registry = registryFactory.getRegistry(url);
        //...省略部分代码...
        //doRefer
        return doRefer(cluster, registry, type, url);
    }

    private <T> Invoker<T> doRefer(Cluster cluster, Registry registry, Class<T> type, URL url) {

        //step3 构建RegistryDirectory,可以把它理解为注册资源,其中包含了消费者/服务/路由等相关信息
        //其同时也是回调监听器
        RegistryDirectory<T> directory = new RegistryDirectory<T>(type, url);
        directory.setRegistry(registry);
        directory.setProtocol(protocol);
        URL subscribeUrl = new URL(Constants.CONSUMER_PROTOCOL, NetUtils.getLocalHost(), 0, type.getName(), directory.getUrl().getParameters());
        if (!Constants.ANY_VALUE.equals(url.getServiceInterface())
                && url.getParameter(Constants.REGISTER_KEY, true)) {

            //step4 向注册中心注册服务消费者
            registry.register(subscribeUrl.addParameters(Constants.CATEGORY_KEY, Constants.CONSUMERS_CATEGORY,
                    Constants.CHECK_KEY, String.valueOf(false)));
        }

        //step5 从注册中心订阅服务提供者（即引用的服务）
        directory.subscribe(subscribeUrl.addParameter(Constants.CATEGORY_KEY,
                Constants.PROVIDERS_CATEGORY
                        + "," + Constants.CONFIGURATORS_CATEGORY
                        + "," + Constants.ROUTERS_CATEGORY));
        //step6 
        return cluster.join(directory);
    }

订阅服务提供者并初始化监听处理：

RegistryDirectory

先按照上图对RegistryDirectory进行说明：

• RegistryDirectory内包含了一个Registry实例，即其提供了subscribe方法用来实现对url的订阅；
• RegistryDirectory同时实现了NotifyListener接口，即其本身具有回调监听器的功能；
• 以上结合，RegistryDirectory可以完成对服务引用url的主动订阅和监听，监听会触发其自身notify方法；

所以，执行到"step5 从注册中心订阅服务提供者"，调用RegistryDirectory的subscribe(URL url)方法时，完成了对引用url的订阅并同时出发监听流程：

• 根据类别将监听urls分类为invoker,router,configurator；
• 对于有变化的invokerUrls，调用DubboProtocol的refer方法生成DubboInvoker；
• DubboInvoker即实际远程代理Invoker，其可完成请求远程dubbo服务并获取响应结果的功能；（具体DubboProtocol的refer方法执行过程不展开，后续有专门章节讲解）
• 最终刷新urlInvokerMap和methodInvokerMap，将对应的invokerUrl和dubboInvoker存入map中供后续使用；

    public synchronized void notify(List<URL> urls) {
        //step1 根据类别将urls分类
        List<URL> invokerUrls = new ArrayList<URL>();
        List<URL> routerUrls = new ArrayList<URL>();
        List<URL> configuratorUrls = new ArrayList<URL>();
        for (URL url : urls) {
            String protocol = url.getProtocol();
            String category = url.getParameter(Constants.CATEGORY_KEY, Constants.DEFAULT_CATEGORY);
            if (Constants.ROUTERS_CATEGORY.equals(category)
                    || Constants.ROUTE_PROTOCOL.equals(protocol)) {
                routerUrls.add(url);
            } else if (Constants.CONFIGURATORS_CATEGORY.equals(category)
                    || Constants.OVERRIDE_PROTOCOL.equals(protocol)) {
                configuratorUrls.add(url);
            } else if (Constants.PROVIDERS_CATEGORY.equals(category)) {
                invokerUrls.add(url);
            } else {
                logger.warn("Unsupported category " + category + " in notified url: " + url + " from registry " + getUrl().getAddress() + " to consumer " + NetUtils.getLocalHost());
            }
        }
        //...省略部分代码...
        //providers
        refreshInvoker(invokerUrls);
    }

    private void refreshInvoker(List<URL> invokerUrls) {
           //...省略部分代码...
           Map<String, Invoker<T>> newUrlInvokerMap = toInvokers(invokerUrls);// 将URL列表转成Invoker列表
           //...省略部分代码...
           //step3 最终刷新urlInvokerMap和methodInvokerMap
           this.methodInvokerMap = multiGroup ? toMergeMethodInvokerMap(newMethodInvokerMap) : newMethodInvokerMap;
           this.urlInvokerMap = newUrlInvokerMap;
    }

    private Map<String, Invoker<T>> toInvokers(List<URL> urls) {
           //...省略部分代码...
           //step2 protocol.refer根据url创建远程代理Invoker
         invoker = new InvokerDelegete<T>(protocol.refer(serviceType, url), url, providerUrl);
    }

3.4 Invoker获取及集群

Invoker生成并返回：
执行到return cluster.join(directory)，即通过FailFastCluster获取并返回远程代理Invoker：

public class FailfastCluster implements Cluster {
    public <T> Invoker<T> join(Directory<T> directory) throws RpcException {
        return new FailfastClusterInvoker<T>(directory);
    }
}

其实就是new了一个FailfastClusterInvoker并返回，构造方法参数为3.3步骤中的RegistryDirectory。

FailfastClusterInvoker干了神马：
当invoke(Invocation invocation)方法被调用时:

• 根据参数invocation从RegistryDirectory中获取对应远程DubboInvocation；
• 动态创建负载均衡算法；
• 根据负载均衡算法从Invoker列表中选出一个invoker执行；

    public Result invoke(final Invocation invocation) throws RpcException {
        LoadBalance loadbalance;
        //step1 根据服务引用的url从RegistryDirectory中获取对应远程DubboInvocation
        List<Invoker<T>> invokers = list(invocation);
        if (invokers != null && invokers.size() > 0) {
            //step2 动态创建负载均衡算法
            loadbalance = ExtensionLoader.getExtensionLoader(LoadBalance.class).getExtension(invokers.get(0).getUrl()
                    .getMethodParameter(invocation.getMethodName(), Constants.LOADBALANCE_KEY, Constants.DEFAULT_LOADBALANCE));
        } else {
            loadbalance = ExtensionLoader.getExtensionLoader(LoadBalance.class).getExtension(Constants.DEFAULT_LOADBALANCE);
        }
        RpcUtils.attachInvocationIdIfAsync(getUrl(), invocation);
        //step3 根据负载均衡算法从Invoker列表中选出一个invoker执行
        return doInvoke(invocation, invokers, loadbalance);
    }

    protected List<Invoker<T>> list(Invocation invocation) throws RpcException {
        List<Invoker<T>> invokers = directory.list(invocation);
        return invokers;
    }

3.5 代理对象的生成

最终回到ReferenceConfig中init的最后一步return (T) proxyFactory.getProxy(invoker);，通过JavassistProxyFactory.getProxy(invoker)将Invoker转换成代理对象ref：

• 先从invoker中解析出要创建的代理对象所实现的接口；
• new一个InvokerInvocationHandler，它包含了invoker，实际也会执行invoker的invoke方法；
• Proxy.getProxy.newInstance
  使用dubbo的动态代理接口创建动态代理对象T ref；

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

执行完以上步骤后，终于生成了dubbo远程动态代理对象T ref，我们可以直接使用该对象来完成RPC调用了。

四、整体流程图总结

整体流程图

整体看下来，服务引用主要分为以下几大步骤：

1、引用配置及配置初始化
该部分以Spring配置及ReferenceBean为入口，主要在ReferenceConfig中进行。

• ReferenceConfig依赖RegistryProtocol完成了 "服务引用者注册"、"服务提供者订阅"和"Invoker创建" 的工作；
• ReferenceConfig依赖JavassistProxyFactory完成了 "代理对象生成" 的工作；

2、注册中心订阅 & Invoker生成与获取
该部分主要由RegistryDirectory和FailfastCluster实现。

• 通过ReferenceConfig调用RegistryDirectory的subscribe方法，触发了对服务提供者url的订阅及监听，在监听过程中RegistryDirectory借助DubboProtocol完成了Invoker的创建工作，并保存了服务引用url和Invoker的关系；
• 通过ReferenceConfig调用FailfastCluster的join方法，完成了对Invoker对象的获取；

3、生成代理对象
该部分主要由JavassistProxyFactory完成。

• 以ReferenceConfig调用JavassistProxyFactory的getProxy方法为入口，传入Invoker；
• 新创建了InvokerInvocationHandler，并使用dubbo自己的动态代理工具Proxy最终生成代理对象T ref；

五、服务发布引用简洁过程图

简洁过程图

黑线表示方法调用
虚线表示对象引用
红线表示请求调用过程