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learn.lianglianglee.com/专栏/Dubbo源码解读与实战-完/27 加餐：直击 Dubbo “心脏”，带你一起探秘 Invoker（下）.md.html
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2022-09-06 22:30:37 +08:00

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<div class="book-post">
<p id="tip" align="center"></p>
<div><h1>27 加餐：直击 Dubbo “心脏”，带你一起探秘 Invoker（下）</h1>
<p>关于 DubboInvoker，在发送完<strong>oneway 请求</strong>之后，会立即创建一个已完成状态的 AsyncRpcResult 对象（主要是其中的 responseFuture 是已完成状态）。这在上一课时我们已经讲解过了。</p>
<p>本课时我们将继续介绍 DubboInvoker 处理 twoway 请求和响应的相关实现，其中会涉及响应解码、同步/异步响应等相关内容；完成对 DubboInvoker 的分析之后，我们还会介绍 Dubbo 中与 Listener、Filter 相关的 Invoker 装饰器。</p>
<h3>再探 DubboInvoker</h3>
<p>那 DubboInvoker 对<strong>twoway 请求</strong>的处理又是怎样的呢？接下来我们就来重点介绍下。首先，DubboInvoker 会调用 getCallbackExecutor() 方法，根据不同的 InvokeMode 返回不同的线程池实现，代码如下：</p>
<pre><code>protected ExecutorService getCallbackExecutor(URL url, Invocation inv) {
ExecutorService sharedExecutor = ExtensionLoader.getExtensionLoader(ExecutorRepository.class).getDefaultExtension().getExecutor(url);
if (InvokeMode.SYNC == RpcUtils.getInvokeMode(getUrl(), inv)) {
return new ThreadlessExecutor(sharedExecutor);
} else {
return sharedExecutor;
}
}
</code></pre>
<p>InvokeMode 有三个可选值，分别是 SYNC、ASYNC 和 FUTURE。这里对于 SYNC 模式返回的线程池是 ThreadlessExecutor，至于其他两种异步模式，会根据 URL 选择对应的共享线程池。</p>
<p><strong>SYNC 表示同步模式</strong>，是 Dubbo 的默认调用模式，具体含义如下图所示，客户端发送请求之后，客户端线程会阻塞等待服务端返回响应。</p>
<p><img src="assets/CgqCHl-X8UOAOTRbAACy-uBf52M689.png" alt="png" /></p>
<p>SYNC 调用模式图</p>
<p>在拿到线程池之后，DubboInvoker 就会调用 ExchangeClient.request() 方法，将 Invocation 包装成 Request 请求发送出去，同时会创建相应的 DefaultFuture 返回。注意，这里还加了一个回调，取出其中的 AppResponse 对象。AppResponse 表示的是服务端返回的具体响应，其中有三个字段。</p>
<ul>
<li>result（Object 类型）：响应结果，也就是服务端返回的结果值，注意，这是一个业务上的结果值。例如，在我们前面第 01 课时的 Demo 示例（即 dubbo-demo 模块中的 Demo）中，Provider 端 DemoServiceImpl 返回的 “Hello Dubbo xxx” 这一串字符串。</li>
<li>exception（Throwable 类型）：服务端返回的异常信息。</li>
<li>attachments（Map&lt;String, Object&gt; 类型）：服务端返回的附加信息。</li>
</ul>
<p>这里请求返回的 AppResponse 你可能不太熟悉，但是其子类 DecodeableRpcResult 你可能就有点眼熟了，DecodeableRpcResult 表示的是一个响应，与其对应的是 DecodeableRpcInvocation（它表示的是请求）。在第 24 课时介绍 DubboCodec 对 Dubbo 请求体的编码流程中，我们已经详细介绍过 DecodeableRpcInvocation 了，你可以回顾一下 DubboCodec 的 decodeBody() 方法，就会发现 DecodeableRpcResult 的“身影”。</p>
<h4>1. DecodeableRpcResult</h4>
<p>DecodeableRpcResult 解码核心流程大致如下：</p>
<ul>
<li>首先，确定当前使用的序列化方式，并对字节流进行解码。</li>
<li>然后，读取一个 byte 的标志位，其可选值有六种枚举，下面我们就以其中的 RESPONSE_VALUE_WITH_ATTACHMENTS 为例进行分析。</li>
<li>标志位为 RESPONSE_VALUE_WITH_ATTACHMENTS 时，会先通过 handleValue() 方法处理返回值，其中会根据 RpcInvocation 中记录的返回值类型读取返回值，并设置到 result 字段。</li>
<li>最后，再通过 handleAttachment() 方法读取返回的附加信息，并设置到 DecodeableRpcResult 的 attachments 字段中。</li>
</ul>
<pre><code>public Object decode(Channel channel, InputStream input) throws IOException {
// 反序列化
ObjectInput in = CodecSupport.getSerialization(channel.getUrl(), serializationType)
.deserialize(channel.getUrl(), input);
byte flag = in.readByte(); // 读取一个byte的标志位
// 根据标志位判断当前结果中包含的信息，并调用不同的方法进行处理
switch (flag) {
case DubboCodec.RESPONSE_NULL_VALUE:
break;
case DubboCodec.RESPONSE_VALUE:
handleValue(in);
break;
case DubboCodec.RESPONSE_WITH_EXCEPTION:
handleException(in);
break;
case DubboCodec.RESPONSE_NULL_VALUE_WITH_ATTACHMENTS:
handleAttachment(in);
break;
case DubboCodec.RESPONSE_VALUE_WITH_ATTACHMENTS:
handleValue(in);
handleAttachment(in);
break;
case DubboCodec.RESPONSE_WITH_EXCEPTION_WITH_ATTACHMENTS:
default:
throw new IOException(&quot;...&quot; );
}
if (in instanceof Cleanable) {
((Cleanable) in).cleanup();
}
return this;
}
</code></pre>
<p>decode() 方法中其他分支的代码这里就不再展示了，你若感兴趣的话可以参考 DecodeableRpcResult 源码进行分析。</p>
<h4>2. AsyncRpcResult</h4>
<p>在 DubboInvoker 中还有一个 <strong>AsyncRpcResult 类，它表示的是一个异步的、未完成的 RPC 调用，其中会记录对应 RPC 调用的信息</strong>（例如，关联的 RpcContext 和 Invocation 对象），包括以下几个核心字段。</p>
<ul>
<li>responseFuture（CompletableFuture<code>&lt;AppResponse&gt;</code> 类型）：这个 responseFuture 字段与前文提到的 DefaultFuture 有紧密的联系，是 DefaultFuture 回调链上的一个 Future。后面 AsyncRpcResult 之上添加的回调，实际上都是添加到这个 Future 之上。</li>
<li>storedContext、storedServerContext（RpcContext 类型）：用于存储相关的 RpcContext 对象。我们知道 RpcContext 是与线程绑定的，而真正执行 AsyncRpcResult 上添加的回调方法的线程可能先后处理过多个不同的 AsyncRpcResult，所以我们需要传递并保存当前的 RpcContext。</li>
<li>executor（Executor 类型）：此次 RPC 调用关联的线程池。</li>
<li>invocation（Invocation 类型）：此次 RPC 调用关联的 Invocation 对象。</li>
</ul>
<p>在 AsyncRpcResult 构造方法中，除了接收发送请求返回的 CompletableFuture<code>&lt;AppResponse&gt;</code> 对象，还会将当前的 RpcContext 保存到 storedContext 和 storedServerContext 中，具体实现如下：</p>
<pre><code>public AsyncRpcResult(CompletableFuture&lt;AppResponse&gt; future, Invocation invocation) {
this.responseFuture = future;
this.invocation = invocation;
this.storedContext = RpcContext.getContext();
this.storedServerContext = RpcContext.getServerContext();
}
</code></pre>
<p>通过 whenCompleteWithContext() 方法，我们可以为 AsyncRpcResult 添加回调方法，而这个回调方法会被包装一层并注册到 responseFuture 上，具体实现如下：</p>
<pre><code>public Result whenCompleteWithContext(BiConsumer&lt;Result, Throwable&gt; fn) {
// 在responseFuture之上注册回调
this.responseFuture = this.responseFuture.whenComplete((v, t) -&gt; {
beforeContext.accept(v, t);
fn.accept(v, t);
afterContext.accept(v, t);
});
return this;
}
</code></pre>
<p>这里的 beforeContext 首先会将当前线程的 RpcContext 记录到 tmpContext 中，然后将构造函数中存储的 RpcContext 设置到当前线程中，为后面的回调执行做准备；而 afterContext 则会恢复线程原有的 RpcContext。具体实现如下：</p>
<pre><code>private RpcContext tmpContext;
private RpcContext tmpServerContext;
private BiConsumer&lt;Result, Throwable&gt; beforeContext = (appResponse, t) -&gt; {
// 将当前线程的 RpcContext 记录到 tmpContext 中
tmpContext = RpcContext.getContext();
tmpServerContext = RpcContext.getServerContext();
// 将构造函数中存储的 RpcContext 设置到当前线程中
RpcContext.restoreContext(storedContext);
RpcContext.restoreServerContext(storedServerContext);
};
private BiConsumer&lt;Result, Throwable&gt; afterContext = (appResponse, t) -&gt; {
// 将tmpContext中存储的RpcContext恢复到当前线程绑定的RpcContext
RpcContext.restoreContext(tmpContext);
RpcContext.restoreServerContext(tmpServerContext);
};
</code></pre>
<p>这样，AsyncRpcResult 就可以处于不断地添加回调而不丢失 RpcContext 的状态。总之，AsyncRpcResult 整个就是为异步请求设计的。</p>
<p>在前面的分析中我们看到，RpcInvocation.InvokeMode 字段中可以指定调用为 SYNC 模式，也就是同步调用模式，那 AsyncRpcResult 这种异步设计是如何支持同步调用的呢？ 在 AbstractProtocol.refer() 方法中，Dubbo 会将 DubboProtocol.protocolBindingRefer() 方法返回的 Invoker 对象（即 DubboInvoker 对象）用 AsyncToSyncInvoker 封装一层。</p>
<p><strong>AsyncToSyncInvoker 是 Invoker 的装饰器，负责将异步调用转换成同步调用</strong>，其 invoke() 方法的核心实现如下：</p>
<pre><code>public Result invoke(Invocation invocation) throws RpcException {
Result asyncResult = invoker.invoke(invocation);
if (InvokeMode.SYNC == ((RpcInvocation) invocation).getInvokeMode()) {
// 调用get()方法，阻塞等待响应返回
asyncResult.get(Integer.MAX_VALUE, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
return asyncResult;
}
</code></pre>
<p>其实 AsyncRpcResult.get() 方法底层调用的就是 responseFuture 字段的 get() 方法，对于同步请求来说，会先调用 ThreadlessExecutor.waitAndDrain() 方法阻塞等待响应返回，具体实现如下所示：</p>
<pre><code>public Result get() throws InterruptedException, ExecutionException {
if (executor != null &amp;&amp; executor instanceof ThreadlessExecutor) {
// 针对ThreadlessExecutor的特殊处理，这里调用waitAndDrain()等待响应
ThreadlessExecutor threadlessExecutor = (ThreadlessExecutor) executor;
threadlessExecutor.waitAndDrain();
}
// 非ThreadlessExecutor线程池的场景中，则直接调用Future(最底层是DefaultFuture)的get()方法阻塞
return responseFuture.get();
}
</code></pre>
<p>ThreadlessExecutor 针对同步请求的优化，我们在前面的第 20 课时已经详细介绍过了，这里不再重复。</p>
<p>最后要说明的是，<strong>AsyncRpcResult 实现了 Result 接口</strong>，如下图所示：</p>
<p><img src="assets/Ciqc1F-WqdmAbppOAABOGWzVljY775.png" alt="png" /></p>
<p>AsyncRpcResult 继承关系图</p>
<p>AsyncRpcResult 对 Result 接口的实现，例如，getValue() 方法、recreate() 方法、getAttachments() 方法等，都会先调用 getAppResponse() 方法从 responseFuture 中拿到 AppResponse 对象，然后再调用其对应的方法。这里我们以 recreate() 方法为例，简单分析一下：</p>
<pre><code>public Result getAppResponse() { // 省略异常处理的逻辑
if (responseFuture.isDone()) { // 检测responseFuture是否已完成
return responseFuture.get(); // 获取AppResponse
}
// 根据调用方法的返回值，生成默认值
return createDefaultValue(invocation);
}
public Object recreate() throws Throwable {
RpcInvocation rpcInvocation = (RpcInvocation) invocation;
if (InvokeMode.FUTURE == rpcInvocation.getInvokeMode()) {
return RpcContext.getContext().getFuture();
}
// 调用AppResponse.recreate()方法
return getAppResponse().recreate();
}
</code></pre>
<p>AppResponse.recreate() 方法实现比较简单，如下所示：</p>
<pre><code>public Object recreate() throws Throwable {
if (exception != null) { // 存在异常则直接抛出异常
// 省略处理堆栈信息的逻辑
throw exception;
}
return result; // 正常返回无异常时，直接返回result
}
</code></pre>
<p>这里我们注意到，在 recreate() 方法中，AsyncRpcResult 会对 FUTURE 特殊处理。如果服务接口定义的返回参数是 CompletableFuture，则属于 FUTURE 模式，<strong>FUTURE 模式也属于 Dubbo 提供的一种异步调用方式，只不过是服务端异步</strong>。FUTURE 模式下拿到的 CompletableFuture 对象其实是在 AbstractInvoker 中塞到 RpcContext 中的，在 AbstractInvoker.invoke() 方法中有这么一段代码：</p>
<pre><code>RpcContext.getContext().setFuture(
new FutureAdapter(asyncResult.getResponseFuture()));
</code></pre>
<p>这里拿到的其实就是 AsyncRpcResult 中 responseFuture，即前面介绍的 DefaultFuture。可见，<strong>无论是 SYNC 模式、ASYNC 模式还是 FUTURE 模式，都是围绕 DefaultFuture 展开的。</strong></p>
<p>其实，在 Dubbo 2.6.x 及之前的版本提供了一定的异步编程能力，但其异步方式存在如下一些问题：</p>
<ul>
<li>Future 获取方式不够直接，业务需要从 RpcContext 中手动获取。</li>
<li>Future 接口无法实现自动回调，而自定义 ResponseFuture（这是 Dubbo 2.6.x 中类）虽支持回调，但支持的异步场景有限，并且还不支持 Future 间的相互协调或组合等。</li>
<li>不支持 Provider 端异步。</li>
</ul>
<p>Dubbo 2.6.x 及之前版本中使用的 Future 是在 Java 5 中引入的，所以存在以上一些功能设计上的问题；而在 Java 8 中引入的 CompletableFuture 进一步丰富了 Future 接口，很好地解决了这些问题。<strong>Dubbo 在 2.7.0 版本已经升级了对 Java 8 的支持，同时基于 CompletableFuture 对当前的异步功能进行了增强，弥补了上述不足。</strong></p>
<p>因为 CompletableFuture 实现了 CompletionStage 和 Future 接口，所以它还是可以像以前一样通过 get() 阻塞或者 isDone() 方法轮询的方式获得结果，这就保证了同步调用依旧可用。当然，在实际工作中，不是很建议用 get() 这样阻塞的方式来获取结果，因为这样就丢失了异步操作带来的性能提升。</p>
<p>另外，CompletableFuture 提供了良好的回调方法，例如，whenComplete()、whenCompleteAsync() 等方法都可以在逻辑完成后，执行该方法中添加的 action 逻辑，实现回调的逻辑。同时，CompletableFuture 很好地支持了 Future 间的相互协调或组合，例如，thenApply()、thenApplyAsync() 等方法。</p>
<p>正是由于 CompletableFuture 的增强，我们可以更加流畅地使用回调，不必因为等待一个响应而阻塞着调用线程，而是通过前面介绍的方法告诉 CompletableFuture 完成当前逻辑之后，就去执行某个特定的函数。在 Demo 示例（即 dubbo-demo 模块中的 Demo ）中，返回 CompletableFuture 的 sayHelloAsync() 方法就是使用的 FUTURE 模式。</p>
<p>好了，DubboInvoker 涉及的同步调用、异步调用的原理和底层实现就介绍到这里了，我们可以通过一张流程图进行简单总结，如下所示：</p>
<p><img src="assets/Ciqc1F-X8WuACaAKAAEb-X6qf4Y710.png" alt="png" /></p>
<p>DubboInvoker 核心流程图</p>
<p>在 Client 端发送请求时，首先会创建对应的 DefaultFuture（其中记录了请求 ID 等信息），然后依赖 Netty 的异步发送特性将请求发送到 Server 端。需要说明的是，这整个发送过程是不会阻塞任何线程的。之后，将 DefaultFuture 返回给上层，在这个返回过程中，DefaultFuture 会被封装成 AsyncRpcResult，同时也可以添加回调函数。</p>
<p>当 Client 端接收到响应结果的时候，会交给关联的线程池（ExecutorService）或是业务线程（使用 ThreadlessExecutor 场景）进行处理，得到 Server 返回的真正结果。拿到真正的返回结果后，会将其设置到 DefaultFuture 中，并调用 complete() 方法将其设置为完成状态。此时，就会触发前面注册在 DefaulFuture 上的回调函数，执行回调逻辑。</p>
<h3>Invoker 装饰器</h3>
<p>除了上面介绍的 DubboInvoker 实现之外，Invoker 接口还有很多装饰器实现，这里重点介绍 Listener、Filter 相关的 Invoker 实现。</p>
<h4>1. ListenerInvokerWrapper</h4>
<p>在前面的第 23 课时中简单提到过 InvokerListener 接口，我们可以提供其实现来监听 refer 事件以及 destroy 事件，相应地要实现 referred() 方法以及 destroyed() 方法。</p>
<p>ProtocolListenerWrapper 是 Protocol 接口的实现之一，如下图所示：</p>
<p><img src="assets/CgqCHl-WqfyAZ0TzAAAbeTUMLT0465.png" alt="png" /></p>
<p>ProtocolListenerWrapper 继承关系图</p>
<p>ProtocolListenerWrapper 本身是 Protocol 接口的装饰器，在其 export() 方法和 refer() 方法中，会分别在原有 Invoker 基础上封装一层 ListenerExporterWrapper 和 ListenerInvokerWrapper。</p>
<p><strong>ListenerInvokerWrapper 是 Invoker 的装饰器</strong>，其构造方法参数列表中除了被修饰的 Invoker 外，还有 InvokerListener 列表，在构造方法内部会遍历整个 InvokerListener 列表，并调用每个 InvokerListener 的 referred() 方法，通知它们 Invoker 被引用的事件。核心逻辑如下：</p>
<pre><code>public ListenerInvokerWrapper(Invoker&lt;T&gt; invoker, List&lt;InvokerListener&gt; listeners) {
this.invoker = invoker; // 底层被修饰的Invoker对象
this.listeners = listeners; // 监听器集合
if (CollectionUtils.isNotEmpty(listeners)) {
for (InvokerListener listener : listeners) {
if (listener != null) {// 在服务引用过程中触发全部InvokerListener监听器
listener.referred(invoker);
}
}
}
}
</code></pre>
<p>在 ListenerInvokerWrapper.destroy() 方法中，首先会调用被修饰 Invoker 对象的 destroy() 方法，之后循环调用全部 InvokerListener 的 destroyed() 方法，通知它们该 Invoker 被销毁的事件，具体实现比较简单，这里就不再展示，你若感兴趣的话可以<a href="https://github.com/apache/dubbo/tree/dubbo-2.7.7">参考源码</a>进行学习。</p>
<p>与 InvokerListener 对应的是 ExporterListener 监听器，其实现类可以通过实现 exported() 方法和 unexported() 方法监听服务暴露事件以及取消暴露事件。</p>
<p>相应地，在 ProtocolListenerWrapper 的 export() 方法中也会在原有 Invoker 之上用 ListenerExporterWrapper 进行一层封装，ListenerExporterWrapper 的构造方法中会循环调用全部 ExporterListener 的 exported() 方法，通知其服务暴露的事件，核心逻辑如下所示：</p>
<pre><code>public ListenerExporterWrapper(Exporter&lt;T&gt; exporter, List&lt;ExporterListener&gt; listeners) {
this.exporter = exporter;
this.listeners = listeners;
if (CollectionUtils.isNotEmpty(listeners)) {
RuntimeException exception = null;
for (ExporterListener listener : listeners) {
if (listener != null) {
listener.exported(this);
}
}
}
}
</code></pre>
<p>ListenerExporterWrapper.unexported() 方法的逻辑与上述 exported() 方法的实现基本类似，这里不再赘述。</p>
<p>这里介绍的 ListenerInvokerWrapper 和 ListenerExporterWrapper 都是被 @SPI 注解修饰的，我们可以提供相应的扩展实现，然后配置 SPI 文件监听这些事件。</p>
<h4>2. Filter 相关的 Invoker 装饰器</h4>
<p>Filter 接口是 Dubbo 为用户提供的一个非常重要的扩展接口，将各个 Filter 串联成 Filter 链并与 Invoker 实例相关。构造 Filter 链的核心逻辑位于 ProtocolFilterWrapper.buildInvokerChain() 方法中，ProtocolFilterWrapper 的 refer() 方法和 export() 方法都会调用该方法。</p>
<p>buildInvokerChain() 方法的核心逻辑如下：</p>
<ul>
<li>首先会根据 URL 中携带的配置信息，确定当前激活的 Filter 扩展实现有哪些，形成 Filter 集合。</li>
<li>遍历 Filter 集合，将每个 Filter 实现封装成一个匿名 Invoker，在这个匿名 Invoker 中，会调用 Filter 的 invoke() 方法执行 Filter 的逻辑，然后由 Filter 内部的逻辑决定是否将调用传递到下一个 Filter 执行。</li>
</ul>
<p>buildInvokerChain() 方法的具体实现如下：</p>
<pre><code>private static &lt;T&gt; Invoker&lt;T&gt; buildInvokerChain(final Invoker&lt;T&gt; invoker, String key, String group) {
Invoker&lt;T&gt; last = invoker;
// 根据 URL 中携带的配置信息，确定当前激活的 Filter 扩展实现有哪些，形成 Filter 集合
List&lt;Filter&gt; filters = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Filter.class).getActivateExtension(invoker.getUrl(), key, group);
if (!filters.isEmpty()) {
for (int i = filters.size() - 1; i &gt;= 0; i--) {
final Filter filter = filters.get(i);
final Invoker&lt;T&gt; next = last;
// 遍历 Filter 集合，将每个 Filter 实现封装成一个匿名 Invoker
last = new Invoker&lt;T&gt;() {
@Override
public Result invoke(Invocation invocation) throws RpcException {
Result asyncResult;
try {
// 调用 Filter 的 invoke() 方法执行 Filter 的逻辑，然后由 Filter 内部的逻辑决定是否将调用传递到下一个 Filter 执行
asyncResult = filter.invoke(next, invocation);
} catch (Exception e) {
... // 省略异常时监听器的逻辑
} finally {
}
return asyncResult.whenCompleteWithContext((r, t) -&gt; {
... // 省略监听器的处理逻辑
});
}
};
}
}
return last;
}
</code></pre>
<p>在 Filter 接口内部还定义了一个 Listener 接口，有一些 Filter 实现会同时实现这个内部 Listener 接口，当 invoke() 方法执行正常结束时，会调用该 Listener 的 onResponse() 方法进行通知；当 invoke() 方法执行出现异常时，会调用该 Listener 的 onError() 方法进行通知。</p>
<p>另外，还有一个 ListenableFilter 抽象类，它继承了 Filter 接口，在原有 Filter 的基础上添加了一个 listeners 集合（ConcurrentMap&lt;Invocation, Filter.Listener&gt; 集合）用来记录一次请求需要触发的监听器。需要注意的是，在执行 invoke() 调用之前，我们可以调用 addListener() 方法添加 Filter.Listener 实例进行监听，完成一次 invoke() 方法之后，这些添加的 Filter.Listener 实例就会立即从 listeners 集合中删除，也就是说，这些 Filter.Listener 实例不会在调用之间共享。</p>
<h3>总结</h3>
<p>本课时主要介绍的是 Dubbo 中 Invoker 接口的核心实现，这也是 Dubbo 最核心的实现之一。</p>
<p>紧接上一课时，我们分析了 DubboInvoker 对 twoway 请求的处理逻辑，其中展开介绍了涉及的 DecodeableRpcResult 以及 AsyncRpcResult 等核心类，深入讲解了 Dubbo 的同步、异步调用实现原理，说明了 Dubbo 在 2.7.x 版本之后的相关改进。最后，我们还介绍了 Invoker 接口的几个装饰器，其中涉及用于注册监听器的 ListenerInvokerWrapper 以及 Filter 相关的 Invoker 装饰器。</p>
<p>下一课时，我们将深入介绍 Dubbo RPC 层中代理的相关实现。</p>
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