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learn.lianglianglee.com/专栏/Dubbo源码解读与实战-完/24 从 Protocol 起手，看服务暴露和服务引用的全流程（上）.md.html
周伟 d9c5ffd627 u
2022-05-11 19:04:14 +08:00

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<title>24 从 Protocol 起手，看服务暴露和服务引用的全流程（上）.md.html</title>
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<div class="book-post">
<p id="tip" align="center"></p>
<div><h1>24 从 Protocol 起手，看服务暴露和服务引用的全流程（上）</h1>
<p>在上一课时我们讲解了 Protocol 的核心接口，那本课时我们就以 Protocol 接口为核心，详细介绍整个 Protocol 的核心实现。下图展示了 Protocol 接口的继承关系：</p>
<p><img src="assets/Ciqc1F-FTHGAOVGKAAJe5PD5u9A015.png" alt="Drawing 0.png" /></p>
<p>Protocol 接口继承关系图</p>
<p>其中，<strong>AbstractProtocol</strong>提供了一些 Protocol 实现需要的公共能力以及公共字段，它的核心字段有如下三个。</p>
<ul>
<li>exporterMap（Map&lt;String, Exporter&lt;?&gt;&gt;类型）：用于存储出去的服务集合，其中的 Key 通过 ProtocolUtils.serviceKey() 方法创建的服务标识，在 ProtocolUtils 中维护了多层的 Map 结构（如下图所示）。首先按照 group 分组，在实践中我们可以根据需求设置 group，例如，按照机房、地域等进行 group 划分，做到就近调用；在 GroupServiceKeyCache 中，依次按照 serviceName、serviceVersion、port 进行分类，最终缓存的 serviceKey 是前面三者拼接而成的。</li>
</ul>
<p><img src="assets/Ciqc1F-JXfmAJK8RAAHUliqXmBc629.png" alt="Lark20201016-164613.png" /></p>
<p>groupServiceKeyCacheMap 结构图</p>
<ul>
<li>serverMap（Map&lt;String, ProtocolServer&gt;类型）：记录了全部的 ProtocolServer 实例，其中的 Key 是 host 和 port 组成的字符串，Value 是监听该地址的 ProtocolServer。ProtocolServer 就是对 RemotingServer 的一层简单封装，表示一个服务端。</li>
<li>invokers（Set&lt;Invoker&lt;?&gt;&gt;类型）：服务引用的集合。</li>
</ul>
<p>AbstractProtocol 没有对 Protocol 的 export() 方法进行实现，对 refer() 方法的实现也是委托给了 protocolBindingRefer() 这个抽象方法，然后由子类实现。AbstractProtocol 唯一实现的方法就是 destory() 方法，其首先会遍历 Invokers 集合，销毁全部的服务引用，然后遍历全部的 exporterMap 集合，销毁发布出去的服务，具体实现如下：</p>
<pre><code>public void destroy() {
for (Invoker&lt;?&gt; invoker : invokers) {
if (invoker != null) {
invokers.remove(invoker);
invoker.destroy(); // 关闭全部的服务引用
}
}
for (String key : new ArrayList&lt;String&gt;(exporterMap.keySet())) {
Exporter&lt;?&gt; exporter = exporterMap.remove(key);
if (exporter != null) {
exporter.unexport(); // 关闭暴露出去的服务
}
}
}
</code></pre>
<h3>export 流程简析</h3>
<p>了解了 AbstractProtocol 提供的公共能力之后，我们再来分析<strong>Dubbo 默认使用的 Protocol 实现类—— DubboProtocol 实现</strong>。这里我们首先关注 DubboProtocol 的 export() 方法，也就是服务发布的相关实现，如下所示：</p>
<pre><code>public &lt;T&gt; Exporter&lt;T&gt; export(Invoker&lt;T&gt; invoker) throws RpcException {
URL url = invoker.getUrl();
// 创建ServiceKey，其核心实现在前文已经详细分析过了，这里不再重复
String key = serviceKey(url);
// 将上层传入的Invoker对象封装成DubboExporter对象，然后记录到exporterMap集合中
DubboExporter&lt;T&gt; exporter = new DubboExporter&lt;T&gt;(invoker, key, exporterMap);
exporterMap.put(key, exporter);
... // 省略一些日志操作
// 启动ProtocolServer
openServer(url);
// 进行序列化的优化处理
optimizeSerialization(url);
return exporter;
}
</code></pre>
<h4>1. DubboExporter</h4>
<p>这里涉及的第一个点是 DubboExporter 对 Invoker 的封装，DubboExporter 的继承关系如下图所示：</p>
<p><img src="assets/CgqCHl-FTJSAd9oTAAAm0DgOmVo715.png" alt="Drawing 2.png" /></p>
<p>DubboExporter 继承关系图</p>
<p>AbstractExporter 中维护了一个 Invoker 对象，以及一个 unexported 字段（boolean 类型），在 unexport() 方法中会设置 unexported 字段为 true，并调用 Invoker 对象的 destory() 方法进行销毁。</p>
<p>DubboExporter 也比较简单，其中会维护底层 Invoker 对应的 ServiceKey 以及 DubboProtocol 中的 exportMap 集合，在其 unexport() 方法中除了会调用父类 AbstractExporter 的 unexport() 方法之外，还会清理该 DubboExporter 实例在 exportMap 中相应的元素。</p>
<h4>2. 服务端初始化</h4>
<p>了解了 Exporter 实现之后，我们继续看 DubboProtocol 中服务发布的流程。从下面这张调用关系图中可以看出，openServer() 方法会一路调用前面介绍的 Exchange 层、Transport 层，并最终创建 NettyServer 来接收客户端的请求。</p>
<p><img src="assets/CgqCHl-FTKGAJNO8AAElldtvsRM104.png" alt="Drawing 3.png" /></p>
<p>export() 方法调用栈</p>
<p>下面我们将逐个介绍 export() 方法栈中的每个被调用的方法。</p>
<p>首先，在 openServer() 方法中会根据 URL 判断当前是否为服务端，只有服务端才能创建 ProtocolServer 并对外服务。如果是来自服务端的调用，会依靠 serverMap 集合检查是否已有 ProtocolServer 在监听 URL 指定的地址；如果没有，会调用 createServer() 方法进行创建。openServer() 方法的具体实现如下：</p>
<pre><code>private void openServer(URL url) {
String key = url.getAddress(); // 获取host:port这个地址
boolean isServer = url.getParameter(IS_SERVER_KEY, true);
if (isServer) { // 只有Server端才能启动Server对象
ProtocolServer server = serverMap.get(key);
if (server == null) { // 无ProtocolServer监听该地址
synchronized (this) { // DoubleCheck，防止并发问题
server = serverMap.get(key);
if (server == null) {
// 调用createServer()方法创建ProtocolServer对象
serverMap.put(key, createServer(url));
}
}
} else {
// 如果已有ProtocolServer实例，则尝试根据URL信息重置ProtocolServer
server.reset(url);
}
}
}
</code></pre>
<p>createServer() 方法首先会为 URL 添加一些默认值，同时会进行一些参数值的检测，主要有五个。</p>
<ul>
<li>HEARTBEAT_KEY 参数值，默认值为 60000，表示默认的心跳时间间隔为 60 秒。</li>
<li>CHANNEL_READONLYEVENT_SENT_KEY 参数值，默认值为 true，表示 ReadOnly 请求需要阻塞等待响应返回。在 Server 关闭的时候，只能发送 ReadOnly 请求，这些 ReadOnly 请求由这里设置的 CHANNEL_READONLYEVENT_SENT_KEY 参数值决定是否需要等待响应返回。</li>
<li>CODEC_KEY 参数值，默认值为 dubbo。你可以回顾 Codec2 接口中 @Adaptive 注解的参数，都是获取该 URL 中的 CODEC_KEY 参数值。</li>
<li>检测 SERVER_KEY 参数指定的扩展实现名称是否合法，默认值为 netty。你可以回顾 Transporter 接口中 @Adaptive 注解的参数，它决定了 Transport 层使用的网络库实现，默认使用 Netty 4 实现。</li>
<li>检测 CLIENT_KEY 参数指定的扩展实现名称是否合法。同 SERVER_KEY 参数的检查流程。</li>
</ul>
<p>完成上述默认参数值的设置之后，我们就可以通过 Exchangers 门面类创建 ExchangeServer，并封装成 DubboProtocolServer 返回。</p>
<pre><code>private ProtocolServer createServer(URL url) {
url = URLBuilder.from(url)
// ReadOnly请求是否阻塞等待
.addParameterIfAbsent(CHANNEL_READONLYEVENT_SENT_KEY, Boolean.TRUE.toString())
// 心跳间隔
.addParameterIfAbsent(HEARTBEAT_KEY, String.valueOf(DEFAULT_HEARTBEAT))
.addParameter(CODEC_KEY, DubboCodec.NAME) // Codec2扩展实现
.build();
// 检测SERVER_KEY参数指定的Transporter扩展实现是否合法
String str = url.getParameter(SERVER_KEY, DEFAULT_REMOTING_SERVER);
if (str != null &amp;&amp; str.length() &gt; 0 &amp;&amp; !ExtensionLoader.getExtensionLoader(Transporter.class).hasExtension(str)) {
throw new RpcException(&quot;...&quot;);
}
// 通过Exchangers门面类，创建ExchangeServer对象
ExchangeServer server = Exchangers.bind(url, requestHandler);
... // 检测CLIENT_KEY参数指定的Transporter扩展实现是否合法(略)
// 将ExchangeServer封装成DubboProtocolServer返回
return new DubboProtocolServer(server);
}
</code></pre>
<p>在 createServer() 方法中还有几个细节需要展开分析一下。第一个是创建 ExchangeServer 时，使用的 Codec2 接口实现实际上是 DubboCountCodec，对应的 SPI 配置文件如下：</p>
<p><img src="assets/CgqCHl-FTK-AUlLCAADTWhhySe8432.png" alt="Drawing 4.png" /></p>
<p>Codec2 SPI 配置文件</p>
<p>DubboCountCodec 中维护了一个 DubboCodec 对象，编解码的能力都是 DubboCodec 提供的，DubboCountCodec 只负责在解码过程中 ChannelBuffer 的 readerIndex 指针控制，具体实现如下：</p>
<pre><code>public Object decode(Channel channel, ChannelBuffer buffer) throws IOException {
int save = buffer.readerIndex(); // 首先保存readerIndex指针位置
// 创建MultiMessage对象，其中可以存储多条消息
MultiMessage result = MultiMessage.create();
do {
// 通过DubboCodec提供的解码能力解码一条消息
Object obj = codec.decode(channel, buffer);
// 如果可读字节数不足一条消息，则会重置readerIndex指针
if (Codec2.DecodeResult.NEED_MORE_INPUT == obj) {
buffer.readerIndex(save);
break;
} else { // 将成功解码的消息添加到MultiMessage中暂存
result.addMessage(obj);
logMessageLength(obj, buffer.readerIndex() - save);
save = buffer.readerIndex();
}
} while (true);
if (result.isEmpty()) { // 一条消息也未解码出来，则返回NEED_MORE_INPUT错误码
return Codec2.DecodeResult.NEED_MORE_INPUT;
}
if (result.size() == 1) { // 只解码出来一条消息，则直接返回该条消息
return result.get(0);
}
// 解码出多条消息的话，会将MultiMessage返回
return result;
}
</code></pre>
<p>DubboCountCodec、DubboCodec 都实现了第 22 课时介绍的 Codec2 接口，其中 DubboCodec 是 ExchangeCodec 的子类。</p>
<p><img src="assets/Ciqc1F-FTLuAZ-AoAACeZ02hpEg723.png" alt="Drawing 5.png" /></p>
<p>DubboCountCodec 及 DubboCodec 继承关系图</p>
<p>我们知道 ExchangeCodec 只处理了 Dubbo 协议的请求头，而 DubboCodec 则是通过继承的方式，在 ExchangeCodec 基础之上，添加了解析 Dubbo 消息体的功能。在第 22 课时介绍 ExchangeCodec 实现的时候，我们重点分析了 encodeRequest() 方法，即 Request 请求的编码实现，其中会调用 encodeRequestData() 方法完成请求体的编码。</p>
<p>DubboCodec 中就覆盖了 encodeRequestData() 方法，按照 Dubbo 协议的格式编码 Request 请求体，具体实现如下：</p>
<pre><code>protected void encodeRequestData(Channel channel, ObjectOutput out, Object data, String version) throws IOException {
// 请求体相关的内容，都封装在了RpcInvocation
RpcInvocation inv = (RpcInvocation) data;
out.writeUTF(version); // 写入版本号
String serviceName = inv.getAttachment(INTERFACE_KEY);
if (serviceName == null) {
serviceName = inv.getAttachment(PATH_KEY);
}
// 写入服务名称
out.writeUTF(serviceName);
// 写入Service版本号
out.writeUTF(inv.getAttachment(VERSION_KEY));
// 写入方法名称
out.writeUTF(inv.getMethodName());
// 写入参数类型列表
out.writeUTF(inv.getParameterTypesDesc());
// 依次写入全部参数
Object[] args = inv.getArguments();
if (args != null) {
for (int i = 0; i &lt; args.length; i++) {
out.writeObject(encodeInvocationArgument(channel, inv, i));
}
}
// 依次写入全部的附加信息
out.writeAttachments(inv.getObjectAttachments());
}
</code></pre>
<p>RpcInvocation 实现了上一课时介绍的 Invocation 接口，如下图所示：</p>
<p><img src="assets/CgqCHl-FTMSAYeP7AAA_pzU2CPA016.png" alt="Drawing 6.png" /></p>
<p>RpcInvocation 继承关系图</p>
<p>下面是 RpcInvocation 中的核心字段，通过读写这些字段即可实现 Invocation 接口的全部方法。</p>
<ul>
<li>targetServiceUniqueName（String类型）：要调用的唯一服务名称，其实就是 ServiceKey，即 interface/group:version 三部分构成的字符串。</li>
<li>methodName（String类型）：调用的目标方法名称。</li>
<li>serviceName（String类型）：调用的目标服务名称，示例中就是org.apache.dubbo.demo.DemoService。</li>
<li>parameterTypes（Class&lt;?&gt;[]类型）：记录了目标方法的全部参数类型。</li>
<li>parameterTypesDesc（String类型）：参数列表签名。</li>
<li>arguments（Object[]类型）：具体参数值。</li>
<li>attachments（Map&lt;String, Object&gt;类型）：此次调用的附加信息，可以被序列化到请求中。</li>
<li>attributes（Map&lt;Object, Object&gt;类型）：此次调用的属性信息，这些信息不能被发送出去。</li>
<li>invoker（Invoker&lt;?&gt;类型）：此次调用关联的 Invoker 对象。</li>
<li>returnType（Class&lt;?&gt;类型）：返回值的类型。</li>
<li>invokeMode（InvokeMode类型）：此次调用的模式，分为 SYNC、ASYNC 和 FUTURE 三类。</li>
</ul>
<p>我们在上面的继承图中看到 RpcInvocation 的一个子类—— DecodeableRpcInvocation，它是用来支持解码的，其实现的 decode() 方法正好是 DubboCodec.encodeRequestData() 方法对应的解码操作，在 DubboCodec.decodeBody() 方法中就调用了这个方法，调用关系如下图所示：</p>
<p><img src="assets/Ciqc1F-FTM2Ae73pAAC0_daI0N4088.png" alt="Drawing 7.png" /></p>
<p>decode() 方法调用栈</p>
<p>这个解码过程中有个细节，在 DubboCodec.decodeBody() 方法中有如下代码片段，其中会根据 DECODE_IN_IO_THREAD_KEY 这个参数决定是否在 DubboCodec 中进行解码（DubboCodec 是在 IO 线程中调用的）。</p>
<pre><code>// decode request.
Request req = new Request(id);
... // 省略Request中其他字段的设置
Object data;
DecodeableRpcInvocation inv;
// 这里会检查DECODE_IN_IO_THREAD_KEY参数
if (channel.getUrl().getParameter(DECODE_IN_IO_THREAD_KEY, DEFAULT_DECODE_IN_IO_THREAD)) {
inv = new DecodeableRpcInvocation(channel, req, is, proto);
inv.decode(); // 直接调用decode()方法在当前IO线程中解码
} else { // 这里只是读取数据，不会调用decode()方法在当前IO线程中进行解码
inv = new DecodeableRpcInvocation(channel, req,
new UnsafeByteArrayInputStream(readMessageData(is)), proto);
}
data = inv;
req.setData(data); // 设置到Request请求的data字段
return req;
</code></pre>
<p>如果不在 DubboCodec 中解码，那会在哪里解码呢？你可以回顾第 20 课时介绍的 DecodeHandler（Transport 层），它的 received() 方法也是可以进行解码的，另外，DecodeableRpcInvocation 中有一个 hasDecoded 字段来判断当前是否已经完成解码，这样，三者配合就可以根据 DECODE_IN_IO_THREAD_KEY 参数决定执行解码操作的线程了。</p>
<p>如果你对线程模型不清楚，可以依次回顾一下 Exchangers、HeaderExchanger、Transporters 三个门面类的 bind() 方法，以及 Dispatcher 各实现提供的线程模型，搞清楚各个 ChannelHandler 是由哪个线程执行的，这些知识点在前面课时都介绍过了，不再重复。这里我们就直接以 AllDispatcher 实现为例给出结论。</p>
<ul>
<li>IO 线程内执行的 ChannelHandler 实现依次有：InternalEncoder、InternalDecoder（两者底层都是调用 DubboCodec）、IdleStateHandler、MultiMessageHandler、HeartbeatHandler 和 NettyServerHandler。</li>
<li>在非 IO 线程内执行的 ChannelHandler 实现依次有：DecodeHandler、HeaderExchangeHandler 和 DubboProtocol$requestHandler。</li>
</ul>
<p>在 DubboProtocol 中有一个 requestHandler 字段，它是一个实现了 ExchangeHandlerAdapter 抽象类的匿名内部类的实例，间接实现了 ExchangeHandler 接口，其核心是 reply() 方法，具体实现如下：</p>
<pre><code>public CompletableFuture&lt;Object&gt; reply(ExchangeChannel channel, Object message) throws RemotingException {
... // 这里省略了检查message类型的逻辑，通过前面Handler的处理，这里收到的message必须是Invocation类型的对象
Invocation inv = (Invocation) message;
// 获取此次调用Invoker对象
Invoker&lt;?&gt; invoker = getInvoker(channel, inv);
... // 针对客户端回调的内容，在后面详细介绍，这里不再展开分析
// 将客户端的地址记录到RpcContext中
RpcContext.getContext().setRemoteAddress(channel.getRemoteAddress());
// 执行真正的调用
Result result = invoker.invoke(inv);
// 返回结果
return result.thenApply(Function.identity());
}
</code></pre>
<p>其中 getInvoker() 方法会先根据 Invocation 携带的信息构造 ServiceKey，然后从 exporterMap 集合中查找对应的 DubboExporter 对象，并从中获取底层的 Invoker 对象返回，具体实现如下：</p>
<pre><code>Invoker&lt;?&gt; getInvoker(Channel channel, Invocation inv) throws RemotingException {
... // 省略对客户端Callback以及stub的处理逻辑，后面单独介绍
String serviceKey = serviceKey(port, path, (String) inv.getObjectAttachments().get(VERSION_KEY),
(String) inv.getObjectAttachments().get(GROUP_KEY));
DubboExporter&lt;?&gt; exporter = (DubboExporter&lt;?&gt;) exporterMap.get(serviceKey);
... // 查找不到相应的DubboExporter对象时，会直接抛出异常，这里省略了这个检测
return exporter.getInvoker(); // 获取exporter中获取Invoker对象
}
</code></pre>
<p>到这里，我们终于见到了对 Invoker 对象的调用，对 Invoker 实现的介绍和分析，在后面课时我们会深入介绍，这里就先专注于 DubboProtocol 的相关内容。</p>
<h4>3. 序列化优化处理</h4>
<p>下面我们回到 DubboProtocol.export() 方法继续分析，在完成 ProtocolServer 的启动之后，export() 方法最后会调用 optimizeSerialization() 方法对指定的序列化算法进行优化。</p>
<p>这里先介绍一个基础知识，在使用某些序列化算法（例如， Kryo、FST 等）时，为了让其能发挥出最佳的性能，最好将那些需要被序列化的类提前注册到 Dubbo 系统中。例如，我们可以通过一个实现了 SerializationOptimizer 接口的优化器，并在配置中指定该优化器，如下示例代码：</p>
<pre><code>public class SerializationOptimizerImpl implements SerializationOptimizer {
public Collection&lt;Class&gt; getSerializableClasses() {
List&lt;Class&gt; classes = new ArrayList&lt;&gt;();
classes.add(xxxx.class); // 添加需要被序列化的类
return classes;
}
}
</code></pre>
<p>在 DubboProtocol.optimizeSerialization() 方法中，就会获取该优化器中注册的类，通知底层的序列化算法进行优化，序列化的性能将会被大大提升。当然，在进行序列化的时候，难免会级联到很多 Java 内部的类（例如，数组、各种集合类型等），Kryo、FST 等序列化算法已经自动将JDK 中的常用类进行了注册，所以无须重复注册它们。</p>
<p>下面我们回头来看 optimizeSerialization() 方法，分析序列化优化操作的具体实现细节：</p>
<pre><code>private void optimizeSerialization(URL url) throws RpcException {
// 根据URL中的optimizer参数值，确定SerializationOptimizer接口的实现类
String className = url.getParameter(OPTIMIZER_KEY, &quot;&quot;);
Class clazz = Thread.currentThread().getContextClassLoader().loadClass(className);
// 创建SerializationOptimizer实现类的对象
SerializationOptimizer optimizer = (SerializationOptimizer) clazz.newInstance();
// 调用getSerializableClasses()方法获取需要注册的类
for (Class c : optimizer.getSerializableClasses()) {
SerializableClassRegistry.registerClass(c);
}
optimizers.add(className);
}
</code></pre>
<p>SerializableClassRegistry 底层维护了一个 static 的 Map（REGISTRATIONS 字段），registerClass() 方法就是将待优化的类写入该集合中暂存，在使用 Kryo、FST 等序列化算法时，会读取该集合中的类，完成注册操作，相关的调用关系如下图所示：</p>
<p><img src="assets/Ciqc1F-FTOGAEWu7AADOU3xBmjA069.png" alt="Drawing 8.png" /></p>
<p>getRegisteredClasses() 方法的调用位置</p>
<p>按照 Dubbo 官方文档的说法，即使不注册任何类进行优化，Kryo 和 FST 的性能依然普遍优于Hessian2 和 Dubbo 序列化。</p>
<h3>总结</h3>
<p>本课时我们重点介绍了 DubboProtocol 发布一个 Dubbo 服务的核心流程。首先，我们介绍了 AbstractProtocol 这个抽象类为 Protocol 实现类提供的公共能力和字段，然后我们结合 Dubbo 协议对应的 DubboProtocol 实现，讲解了发布一个 Dubbo 服务的核心流程，其中涉及整个服务端核心启动流程、RpcInvocation 实现、DubboProtocol.requestHandler 字段调用 Invoker 对象以及序列化相关的优化处理等内容。</p>
</div>
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