Dubbo-Adaptive实现原理 - 大魔王先生

前面我们已经分析Dubbo SPI相关的源码，看过的小伙伴相信已经知晓整个加载过程，我们也留下两个问题，今天我们先来处理下其中关于注解Adaptive的原理。

什么是@Adaptive

对应于Adaptive机制，Dubbo提供了一个注解@Adaptive，该注解可以用于接口的某个子类上，也可以用于接口方法上。如果用在接口的子类上，则表示Adaptive机制的实现会按照该子类的方式进行自定义实现；如果用在方法上，则表示Dubbo会为该接口自动生成一个子类，并且重写该方法，没有标注@Adaptive注解的方法将会默认抛出异常。对于第一种Adaptive的使用方式，Dubbo里只有ExtensionFactory接口使用，AdaptiveExtensionFactory的实现就使用了@Adaptive注解进行了标注，主要作用就是在获取目标对象时，分别通过ExtensionLoader和Spring容器两种方式获取，该类的实现已经在Dubbo SPI机制分析过，此篇文章关注的重点是关于@Adaptive注解修饰在接口方法的实现原理，也就是关于Dubbo SPI动态的加载扩展类能力如何实现，搞清楚Dubbo是如何在运行时动态的选择对应的扩展类来提供服务。简单一点说就是一个代理层，通过对应的参数返回对应的类的实现，运行时编译。为了更好的理解我们来写个案例:

@SPI("china")
public interface PersonService {
    @Adaptive
    String queryCountry(URL url);
}

public class ChinaPersonServiceImpl implements PersonService {
    @Override
    public String queryCountry(URL url) {
        System.out.println("中国人");
        return "中国人";
    }
}

public class EnglandPersonServiceImpl implements PersonService{
    @Override
    public String queryCountry(URL url) {
        System.out.println("英国人");
        return "英国人";
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        URL url = URL.valueOf("dubbo://192.168.0.101:20880?person.service=china");
        PersonService service = ExtensionLoader.getExtensionLoader(PersonService.class)
                .getAdaptiveExtension();
        service.queryCountry(url);

    }
}


china=org.dubbo.spi.example.ChinaPersonServiceImpl
england=org.dubbo.spi.example.EnglandPersonServiceImpl

该案例中首先构造了一个URL对象，这个URL对象是Dubbo中进行参数传递所使用的一个基础类，在配置文件中配置的属性都会被封装到该对象中。这里我们需要注意的是我们的对象是通过一个url构造的，并且在url的最后有一个参数person.service=china，这里也就是我们所指定的使用哪种基础服务类的参数，通过指向不同的对象就可以生成对应不同的实现。关于URL部分的介绍我们在下一篇文章介绍，聊聊Dubbo中URL的使用场景有哪些。 在构造一个URL对象之后，通过getExtensionLoader(PersonService.class)方法获取了一个PersonService对应的ExtensionLoader对象，然后调用其getAdaptiveExtension()方法获取PersonService接口构造的子类实例，这里的子类实际上就是ExtensionLoader通过一定的规则为PersonService接口编写的子类代码，然后通过javassist或jdk编译加载这段代码，加载完成之后通过反射构造其实例，最后将其实例返回。当发生调用的时候，方法内部就会通过url对象指定的参数来选择具体的实例，从而将真正的工作交给该实例进行。通过这种方式，Dubbo SPI就实现了根据传入参数动态的选用具体的实例来提供服务的功能。以下代码就是动态生成以后的代码:

public class PersonService$Adaptive implements org.dubbo.spi.example.PersonService {
    
    public java.lang.String queryCountry(org.apache.dubbo.common.URL arg0) {
        if (arg0 == null) throw new IllegalArgumentException("url == null");
        org.apache.dubbo.common.URL url = arg0;
        String extName = url.getParameter("person.service", "china");
        if (extName == null)
            throw new IllegalStateException("Failed to get extension (org.dubbo.spi.example.PersonService) name from url (" + url.toString() + ") use keys([person.service])");
        org.dubbo.spi.example.PersonService extension = (org.dubbo.spi.example.PersonService) ExtensionLoader.getExtensionLoader(org.dubbo.spi.example.PersonService.class).getExtension(extName);
        return extension.queryCountry(arg0);
    }
}

关于使用我们需要注意以下两个问题:

1. 要使用Dubbo的SPI的支持，必须在目标接口上使用@SPI注解进行标注，后面的值提供了一个默认值，此处可以理解为这是一种规范，如果在接口的@SPI注解中指定了默认值，那么在使用URL对象获取参数值时，如果没有取到，就会使用该默认值；
2. @Adaptive注解标注的方法中，其参数中必须有一个参数类型为URL，或者其某个参数提供了某个方法，该方法可以返回一个URL对象，此处我们可以再看源码的时候给大家标注一下，面试的时候防止大佬问：是不是一定要 @Adaptive 实现的方法的中必须有URL对象；

getAdaptiveExtension

关于getAdaptiveExtension方法我们在上篇文章已经讲过，此方法就是通过双检查法来从缓存中获取Adaptive实例，如果没获取到，则创建一个。

    public T getAdaptiveExtension() {
        //从装载适配器实例缓存里面找
        Object instance = cachedAdaptiveInstance.get();
        if (instance == null) {
            //创建cachedAdaptiveInstance异常
            if (createAdaptiveInstanceError != null) {
                throw new IllegalStateException("Failed to create adaptive instance: " +
                        createAdaptiveInstanceError.toString(),
                        createAdaptiveInstanceError);
            }

            synchronized (cachedAdaptiveInstance) {
                instance = cachedAdaptiveInstance.get();
                if (instance == null) {
                    try {
                        //创建对应的适配器类
                        instance = createAdaptiveExtension();
                        //缓存
                        cachedAdaptiveInstance.set(instance);
                    } catch (Throwable t) {
                        createAdaptiveInstanceError = t;
                        throw new IllegalStateException("Failed to create adaptive instance: " + t.toString(), t);
                    }
                }
            }
        }

        return (T) instance;
    }
    private T createAdaptiveExtension() {
        try {
            return injectExtension((T) getAdaptiveExtensionClass().newInstance());
        } catch (Exception e) {
            throw new IllegalStateException("Can't create adaptive extension " + type + ", cause: " + e.getMessage(), e);
        }
    }

getAdaptiveExtensionClass

在getAdaptiveExtensionClass方法中有两个分支，如果某个子类标注了@Adaptive注解，那么就会使用该子类所自定义的Adaptive机制，如果没有子类标注该注解，那么就会使用下面的createAdaptiveExtensionClass()方式来创建一个目标类class对象。整个过程通过AdaptiveClassCodeGenerator来为目标类生成子类代码，并以字符串的形式返回，最后通过javassist或jdk的方式进行编译然后返回class对象。

    private Class<?> getAdaptiveExtensionClass() {
        //获取所有的扩展类
        getExtensionClasses();
        //如果可以适配
        if (cachedAdaptiveClass != null) {
            return cachedAdaptiveClass;
        }
        //如果没有适配扩展类就创建
        return cachedAdaptiveClass = createAdaptiveExtensionClass();
    }
    private Class<?> createAdaptiveExtensionClass() {
        //生成代码片段
        String code = new AdaptiveClassCodeGenerator(type, cachedDefaultName).generate();
        //获取ClassLoader
        ClassLoader classLoader = findClassLoader();
        //通过jdk或者javassist的方式编译生成的子类字符串，从而得到一个class对象
        org.apache.dubbo.common.compiler.Compiler compiler =
                ExtensionLoader.getExtensionLoader(org.apache.dubbo.common.compiler.Compiler.class).getAdaptiveExtension();
        //编译
        return compiler.compile(code, classLoader);
    }

generate

generate方法是生成目标类的方法，其实和创建一个类一样，其主要四个步骤：

1. 生成package信息；
2. 生成import信息；
3. 生成类声明信息；
4. 生成各个方法的实现；

    public String generate() {
        // 判断目标接口是否有方法标注了@Adaptive注解，如果没有则抛出异常
        if (!hasAdaptiveMethod()) {
            throw new IllegalStateException("No adaptive method exist on extension " + type.getName() + ", refuse to create the adaptive class!");
        }

        StringBuilder code = new StringBuilder();
        //生成package
        code.append(generatePackageInfo());
        //生成import信息 只导入了ExtensionLoader类,其余的类都通过全限定名的方式来使用
        code.append(generateImports());
        //生成类声明信息
        code.append(generateClassDeclaration());

        Method[] methods = type.getMethods();
        //为各个方法生成实现方法信息
        for (Method method : methods) {
            code.append(generateMethod(method));
        }
        code.append("}");

        if (logger.isDebugEnabled()) {
            logger.debug(code.toString());
        }
        //返回class代码
        return code.toString();
    }

接下来主要看方法实现的生成，对于包路径、类的生成的代码相对比较简单，这里进行忽略，对于方法生成主要包含以下几个步骤:

1. 获取返回值信息；
2. 获取方法名信息；
3. 获取方法体内容；
4. 获取方法参数；
5. 获取异常信息；

    private String generateMethod(Method method) {
        //获取方法返回值
        String methodReturnType = method.getReturnType().getCanonicalName();
        //获取方法名称
        String methodName = method.getName();
        //获取方法体内容
        String methodContent = generateMethodContent(method);
        //获取方法参数
        String methodArgs = generateMethodArguments(method);
        //生成异常信息
        String methodThrows = generateMethodThrows(method);
        //格式化
        return String.format(CODE_METHOD_DECLARATION, methodReturnType, methodName, methodArgs, methodThrows, methodContent);
    }

需要注意的是，这里所使用的所有类都是使用的其全限定类名，在上面生成的代码中也可以看到，在方法生成的整个过程中，方法的返回值，方法名，方法参数以及异常信息都可以通过反射的信息获取到，而方法体则需要根据一定规则来生成，这里我们要看一下方法体是如何生成的；

    private String generateMethodContent(Method method) {
        //获取Adaptive的注解信息
        Adaptive adaptiveAnnotation = method.getAnnotation(Adaptive.class);
        StringBuilder code = new StringBuilder(512);
        if (adaptiveAnnotation == null) {
            //如果当前方法没有被Adaptive修饰则需要抛出异常
            return generateUnsupported(method);
        } else {
            //获取参数中类型为URL的参数所在的参数索引位 通过下标获取对应的参数值信息
            int urlTypeIndex = getUrlTypeIndex(method);

            if (urlTypeIndex != -1) {
                //如果参数中存在URL类型的参数，那么就为该参数进行空值检查，如果为空，则抛出异常
                code.append(generateUrlNullCheck(urlTypeIndex));
            } else {
                //如果参数中不存在URL类型的参数，则会检查每个参数，判断是否有某个方法的返回类型是URL类型，
                //如果存在该方法，首先对该参数进行空指针检查，如果为空则抛出异常。如果不为空则调用该对象的目标方法，
                //获取URL对象，然后对获取到的URL对象进行空值检查，为空抛出异常。
                code.append(generateUrlAssignmentIndirectly(method));
            }
            //获取@Adaptive注解的参数，如果没有配置，就会使用目标接口的类型由驼峰形式转换为点分形式
            //的名称作为将要获取的参数值的key名称
            String[] value = getMethodAdaptiveValue(adaptiveAnnotation);

            //判断是否存在Invocation类型的参数 关于这个对象我们在后续章节在进行讲解
            boolean hasInvocation = hasInvocationArgument(method);

            //为Invocation类型的参数添加空值检查的逻辑
            code.append(generateInvocationArgumentNullCheck(method));

            //生成获取extName的逻辑，获取用户配置的扩展的名称
            code.append(generateExtNameAssignment(value, hasInvocation));
            //extName空值检查代码
            code.append(generateExtNameNullCheck(value));
            
            //通过extName在ExtensionLoader中获取其对应的基础服务类
            code.append(generateExtensionAssignment());

            //生成实例的当前方法的调用逻辑，然后将结果返回
            code.append(generateReturnAndInvocation(method));
        }

        return code.toString();
    }

上面整体的逻辑还是比较清楚的，通过对比PersonService$Adaptive生成我们可以更容易理解改代码生成的过程，整体的逻辑可以分为四步:

1. 判断当前方法是否标注了@Adaptive注解，如果没有标注，则为其生成默认抛出异常的方法，只有使用@Adaptive注解标注的方法才是作为自适应机制的方法；
2. 获取方法参数中类型为URL的参数，如果不存在，则获取参数中存在URL类型的参数，如果不存在抛出异常，如果存在获取URL参数类型；
3. 通过@Adaptive注解的配置获取目标参数的key值，然后通过URL参数获取该key对应的参数值，得到了基础服务类对应的名称；
4. 通过ExtensionLoader获取该名称对应的基础服务类实例，最终调用该服务的方法来进行实现；

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