服务引用

本文介绍了 Dubbo 服务引用的过程和实现细节

1. 简介

上一篇文章详细分析了服务导出的过程，本篇文章我们趁热打铁，继续分析服务引用过程。在 Dubbo 中，我们可以通过两种方式引用远程服务。第一种是使用服务直连的方式引用服务，第二种方式是基于注册中心进行引用。服务直连的方式仅适合在调试或测试服务的场景下使用，不适合在线上环境使用。因此，本文我将重点分析通过注册中心引用服务的过程。从注册中心中获取服务配置只是服务引用过程中的一环，除此之外，服务消费者还需要经历 Invoker 创建、代理类创建等步骤。这些步骤，将在后续章节中一一进行分析。

2.服务引用原理

Dubbo 服务引用的时机有两个，第一个是在 Spring 容器调用 ReferenceBean 的 afterPropertiesSet 方法时引用服务，第二个是在 ReferenceBean 对应的服务被注入到其他类中时引用。这两个引用服务的时机区别在于，第一个是饿汉式的，第二个是懒汉式的。默认情况下，Dubbo 使用懒汉式引用服务。如果需要使用饿汉式，可通过配置 <dubbo:reference> 的 init 属性开启。下面我们按照 Dubbo 默认配置进行分析，整个分析过程从 ReferenceBean 的 getObject 方法开始。当我们的服务被注入到其他类中时，Spring 会第一时间调用 getObject 方法，并由该方法执行服务引用逻辑。按照惯例，在进行具体工作之前，需先进行配置检查与收集工作。接着根据收集到的信息决定服务用的方式，有三种，第一种是引用本地 (JVM) 服务，第二是通过直连方式引用远程服务，第三是通过注册中心引用远程服务。不管是哪种引用方式，最后都会得到一个 Invoker 实例。如果有多个注册中心，多个服务提供者，这个时候会得到一组 Invoker 实例，此时需要通过集群管理类 Cluster 将多个 Invoker 合并成一个实例。合并后的 Invoker 实例已经具备调用本地或远程服务的能力了，但并不能将此实例暴露给用户使用，这会对用户业务代码造成侵入。此时框架还需要通过代理工厂类 (ProxyFactory) 为服务接口生成代理类，并让代理类去调用 Invoker 逻辑。避免了 Dubbo 框架代码对业务代码的侵入，同时也让框架更容易使用。

以上就是服务引用的大致原理，下面我们深入到代码中，详细分析服务引用细节。

3.源码分析

服务引用的入口方法为 ReferenceBean 的 getObject 方法，该方法定义在 Spring 的 FactoryBean 接口中，ReferenceBean 实现了这个方法。实现代码如下：

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

public synchronized T get() {
    if (destroyed) {
        throw new IllegalStateException("Already destroyed!");
    }
    // 检测 ref 是否为空，为空则通过 init 方法创建
    if (ref == null) {
        // init 方法主要用于处理配置，以及调用 createProxy 生成代理类
        init();
    }
    return ref;
}

以上两个方法的代码比较简短，并不难理解。这里需要特别说明一下，如果你对 2.6.4 及以下版本的 getObject 方法进行调试时，会碰到比较奇怪的的问题。这里假设你使用 IDEA，且保持了 IDEA 的默认配置。当你面调试到 get 方法的if (ref == null)时，你会发现 ref 不为空，导致你无法进入到 init 方法中继续调试。导致这个现象的原因是 Dubbo 框架本身有一些小问题。该问题已经在 pull request #2754 修复了此问题，并跟随 2.6.5 版本发布了。如果你正在学习 2.6.4 及以下版本，可通过修改 IDEA 配置规避这个问题。首先 IDEA 配置弹窗中搜索 toString，然后取消Enable 'toString' object view勾选。具体如下：

img

3.1 处理配置

Dubbo 提供了丰富的配置，用于调整和优化框架行为，性能等。Dubbo 在引用或导出服务时，首先会对这些配置进行检查和处理，以保证配置的正确性。配置解析逻辑封装在 ReferenceConfig 的 init 方法中，下面进行分析。

private void init() {
    // 避免重复初始化
    if (initialized) {
        return;
    }
    initialized = true;
    // 检测接口名合法性
    if (interfaceName == null || interfaceName.length() == 0) {
        throw new IllegalStateException("interface not allow null!");
    }

    // 检测 consumer 变量是否为空，为空则创建
    checkDefault();
    appendProperties(this);
    if (getGeneric() == null && getConsumer() != null) {
        // 设置 generic
        setGeneric(getConsumer().getGeneric());
    }

    // 检测是否为泛化接口
    if (ProtocolUtils.isGeneric(getGeneric())) {
        interfaceClass = GenericService.class;
    } else {
        try {
            // 加载类
            interfaceClass = Class.forName(interfaceName, true, Thread.currentThread()
                    .getContextClassLoader());
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            throw new IllegalStateException(e.getMessage(), e);
        }
        checkInterfaceAndMethods(interfaceClass, methods);
    }
    
    // -------------------------------✨ 分割线1 ✨------------------------------

    // 从系统变量中获取与接口名对应的属性值
    String resolve = System.getProperty(interfaceName);
    String resolveFile = null;
    if (resolve == null || resolve.length() == 0) {
        // 从系统属性中获取解析文件路径
        resolveFile = System.getProperty("dubbo.resolve.file");
        if (resolveFile == null || resolveFile.length() == 0) {
            // 从指定位置加载配置文件
            File userResolveFile = new File(new File(System.getProperty("user.home")), "dubbo-resolve.properties");
            if (userResolveFile.exists()) {
                // 获取文件绝对路径
                resolveFile = userResolveFile.getAbsolutePath();
            }
        }
        if (resolveFile != null && resolveFile.length() > 0) {
            Properties properties = new Properties();
            FileInputStream fis = null;
            try {
                fis = new FileInputStream(new File(resolveFile));
                // 从文件中加载配置
                properties.load(fis);
            } catch (IOException e) {
                throw new IllegalStateException("Unload ..., cause:...");
            } finally {
                try {
                    if (null != fis) fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    logger.warn(e.getMessage(), e);
                }
            }
            // 获取与接口名对应的配置
            resolve = properties.getProperty(interfaceName);
        }
    }
    if (resolve != null && resolve.length() > 0) {
        // 将 resolve 赋值给 url
        url = resolve;
    }
    
    // -------------------------------✨ 分割线2 ✨------------------------------
    if (consumer != null) {
        if (application == null) {
            // 从 consumer 中获取 Application 实例，下同
            application = consumer.getApplication();
        }
        if (module == null) {
            module = consumer.getModule();
        }
        if (registries == null) {
            registries = consumer.getRegistries();
        }
        if (monitor == null) {
            monitor = consumer.getMonitor();
        }
    }
    if (module != null) {
        if (registries == null) {
            registries = module.getRegistries();
        }
        if (monitor == null) {
            monitor = module.getMonitor();
        }
    }
    if (application != null) {
        if (registries == null) {
            registries = application.getRegistries();
        }
        if (monitor == null) {
            monitor = application.getMonitor();
        }
    }
    
    // 检测 Application 合法性
    checkApplication();
    // 检测本地存根配置合法性
    checkStubAndMock(interfaceClass);
    
	// -------------------------------✨ 分割线3 ✨------------------------------
    
    Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
    Map<Object, Object> attributes = new HashMap<Object, Object>();

    // 添加 side、协议版本信息、时间戳和进程号等信息到 map 中
    map.put(Constants.SIDE_KEY, Constants.CONSUMER_SIDE);
    map.put(Constants.DUBBO_VERSION_KEY, Version.getProtocolVersion());
    map.put(Constants.TIMESTAMP_KEY, String.valueOf(System.currentTimeMillis()));
    if (ConfigUtils.getPid() > 0) {
        map.put(Constants.PID_KEY, String.valueOf(ConfigUtils.getPid()));
    }

    // 非泛化服务
    if (!isGeneric()) {
        // 获取版本
        String revision = Version.getVersion(interfaceClass, version);
        if (revision != null && revision.length() > 0) {
            map.put("revision", revision);
        }

        // 获取接口方法列表，并添加到 map 中
        String[] methods = Wrapper.getWrapper(interfaceClass).getMethodNames();
        if (methods.length == 0) {
            map.put("methods", Constants.ANY_VALUE);
        } else {
            map.put("methods", StringUtils.join(new HashSet<String>(Arrays.asList(methods)), ","));
        }
    }
    map.put(Constants.INTERFACE_KEY, interfaceName);
    // 将 ApplicationConfig、ConsumerConfig、ReferenceConfig 等对象的字段信息添加到 map 中
    appendParameters(map, application);
    appendParameters(map, module);
    appendParameters(map, consumer, Constants.DEFAULT_KEY);
    appendParameters(map, this);
    
	// -------------------------------✨ 分割线4 ✨------------------------------
    
    String prefix = StringUtils.getServiceKey(map);
    if (methods != null && !methods.isEmpty()) {
        // 遍历 MethodConfig 列表
        for (MethodConfig method : methods) {
            appendParameters(map, method, method.getName());
            String retryKey = method.getName() + ".retry";
            // 检测 map 是否包含 methodName.retry
            if (map.containsKey(retryKey)) {
                String retryValue = map.remove(retryKey);
                if ("false".equals(retryValue)) {
                    // 添加重试次数配置 methodName.retries
                    map.put(method.getName() + ".retries", "0");
                }
            }
 
            // 添加 MethodConfig 中的“属性”字段到 attributes
            // 比如 onreturn、onthrow、oninvoke 等
            appendAttributes(attributes, method, prefix + "." + method.getName());
            checkAndConvertImplicitConfig(method, map, attributes);
        }
    }
    
	// -------------------------------✨ 分割线5 ✨------------------------------

    // 获取服务消费者 ip 地址
    String hostToRegistry = ConfigUtils.getSystemProperty(Constants.DUBBO_IP_TO_REGISTRY);
    if (hostToRegistry == null || hostToRegistry.length() == 0) {
        hostToRegistry = NetUtils.getLocalHost();
    } else if (isInvalidLocalHost(hostToRegistry)) {
        throw new IllegalArgumentException("Specified invalid registry ip from property..." );
    }
    map.put(Constants.REGISTER_IP_KEY, hostToRegistry);

    // 存储 attributes 到系统上下文中
    StaticContext.getSystemContext().putAll(attributes);

    // 创建代理类
    ref = createProxy(map);

    // 根据服务名，ReferenceConfig，代理类构建 ConsumerModel，
    // 并将 ConsumerModel 存入到 ApplicationModel 中
    ConsumerModel consumerModel = new ConsumerModel(getUniqueServiceName(), this, ref, interfaceClass.getMethods());
    ApplicationModel.initConsumerModel(getUniqueServiceName(), consumerModel);
}

上面的代码很长，做的事情比较多。这里根据代码逻辑，对代码进行了分块，下面我们一起来看一下。

首先是方法开始到分割线1之间的代码。这段代码主要用于检测 ConsumerConfig 实例是否存在，如不存在则创建一个新的实例，然后通过系统变量或 dubbo.properties 配置文件填充 ConsumerConfig 的字段。接着是检测泛化配置，并根据配置设置 interfaceClass 的值。接着来看分割线1到分割线2之间的逻辑。这段逻辑用于从系统属性或配置文件中加载与接口名相对应的配置，并将解析结果赋值给 url 字段。url 字段的作用一般是用于点对点调用。继续向下看，分割线2和分割线3之间的代码用于检测几个核心配置类是否为空，为空则尝试从其他配置类中获取。分割线3与分割线4之间的代码主要用于收集各种配置，并将配置存储到 map 中。分割线4和分割线5之间的代码用于处理 MethodConfig 实例。该实例包含了事件通知配置，比如 onreturn、onthrow、oninvoke 等。分割线5到方法结尾的代码主要用于解析服务消费者 ip，以及调用 createProxy 创建代理对象。关于该方法的详细分析，将会在接下来的章节中展开。

3.2 引用服务

本节我们要从 createProxy 开始看起。从字面意思上来看，createProxy 似乎只是用于创建代理对象的。但实际上并非如此，该方法还会调用其他方法构建以及合并 Invoker 实例。具体细节如下。

private T createProxy(Map<String, String> map) {
    URL tmpUrl = new URL("temp", "localhost", 0, map);
    final boolean isJvmRefer;
    if (isInjvm() == null) {
        // url 配置被指定，则不做本地引用
        if (url != null && url.length() > 0) {
            isJvmRefer = false;
        // 根据 url 的协议、scope 以及 injvm 等参数检测是否需要本地引用
        // 比如如果用户显式配置了 scope=local，此时 isInjvmRefer 返回 true
        } else if (InjvmProtocol.getInjvmProtocol().isInjvmRefer(tmpUrl)) {
            isJvmRefer = true;
        } else {
            isJvmRefer = false;
        }
    } else {
        // 获取 injvm 配置值
        isJvmRefer = isInjvm().booleanValue();
    }

    // 本地引用
    if (isJvmRefer) {
        // 生成本地引用 URL，协议为 injvm
        URL url = new URL(Constants.LOCAL_PROTOCOL, NetUtils.LOCALHOST, 0, interfaceClass.getName()).addParameters(map);
        // 调用 refer 方法构建 InjvmInvoker 实例
        invoker = refprotocol.refer(interfaceClass, url);
        
    // 远程引用
    } else {
        // url 不为空，表明用户可能想进行点对点调用
        if (url != null && url.length() > 0) {
            // 当需要配置多个 url 时，可用分号进行分割，这里会进行切分
            String[] us = Constants.SEMICOLON_SPLIT_PATTERN.split(url);
            if (us != null && us.length > 0) {
                for (String u : us) {
                    URL url = URL.valueOf(u);
                    if (url.getPath() == null || url.getPath().length() == 0) {
                        // 设置接口全限定名为 url 路径
                        url = url.setPath(interfaceName);
                    }
                    
                    // 检测 url 协议是否为 registry，若是，表明用户想使用指定的注册中心
                    if (Constants.REGISTRY_PROTOCOL.equals(url.getProtocol())) {
                        // 将 map 转换为查询字符串，并作为 refer 参数的值添加到 url 中
                        urls.add(url.addParameterAndEncoded(Constants.REFER_KEY, StringUtils.toQueryString(map)));
                    } else {
                        // 合并 url，移除服务提供者的一些配置（这些配置来源于用户配置的 url 属性），
                        // 比如线程池相关配置。并保留服务提供者的部分配置，比如版本，group，时间戳等
                        // 最后将合并后的配置设置为 url 查询字符串中。
                        urls.add(ClusterUtils.mergeUrl(url, map));
                    }
                }
            }
        } else {
            // 加载注册中心 url
            List<URL> us = loadRegistries(false);
            if (us != null && !us.isEmpty()) {
                for (URL u : us) {
                    URL monitorUrl = loadMonitor(u);
                    if (monitorUrl != null) {
                        map.put(Constants.MONITOR_KEY, URL.encode(monitorUrl.toFullString()));
                    }
                    // 添加 refer 参数到 url 中，并将 url 添加到 urls 中
                    urls.add(u.addParameterAndEncoded(Constants.REFER_KEY, StringUtils.toQueryString(map)));
                }
            }

            // 未配置注册中心，抛出异常
            if (urls.isEmpty()) {
                throw new IllegalStateException("No such any registry to reference...");
            }
        }

        // 单个注册中心或服务提供者(服务直连，下同)
        if (urls.size() == 1) {
            // 调用 RegistryProtocol 的 refer 构建 Invoker 实例
            invoker = refprotocol.refer(interfaceClass, urls.get(0));
            
        // 多个注册中心或多个服务提供者，或者两者混合
        } else {
            List<Invoker<?>> invokers = new ArrayList<Invoker<?>>();
            URL registryURL = null;

            // 获取所有的 Invoker
            for (URL url : urls) {
                // 通过 refprotocol 调用 refer 构建 Invoker，refprotocol 会在运行时
                // 根据 url 协议头加载指定的 Protocol 实例，并调用实例的 refer 方法
                invokers.add(refprotocol.refer(interfaceClass, url));
                if (Constants.REGISTRY_PROTOCOL.equals(url.getProtocol())) {
                    registryURL = url;
                }
            }
            if (registryURL != null) {
                // 如果注册中心链接不为空，则将使用 AvailableCluster
                URL u = registryURL.addParameter(Constants.CLUSTER_KEY, AvailableCluster.NAME);
                // 创建 StaticDirectory 实例，并由 Cluster 对多个 Invoker 进行合并
                invoker = cluster.join(new StaticDirectory(u, invokers));
            } else {
                invoker = cluster.join(new StaticDirectory(invokers));
            }
        }
    }

    Boolean c = check;
    if (c == null && consumer != null) {
        c = consumer.isCheck();
    }
    if (c == null) {
        c = true;
    }
    
    // invoker 可用性检查
    if (c && !invoker.isAvailable()) {
        throw new IllegalStateException("No provider available for the service...");
    }

    // 生成代理类
    return (T) proxyFactory.getProxy(invoker);
}

上面代码很多，不过逻辑比较清晰。首先根据配置检查是否为本地调用，若是，则调用 InjvmProtocol 的 refer 方法生成 InjvmInvoker 实例。若不是，则读取直连配置项，或注册中心 url，并将读取到的 url 存储到 urls 中。然后根据 urls 元素数量进行后续操作。若 urls 元素数量为1，则直接通过 Protocol 自适应拓展类构建 Invoker 实例接口。若 urls 元素数量大于1，即存在多个注册中心或服务直连 url，此时先根据 url 构建 Invoker。然后再通过 Cluster 合并多个 Invoker，最后调用 ProxyFactory 生成代理类。Invoker 的构建过程以及代理类的过程比较重要，因此接下来将分两小节对这两个过程进行分析。

3.2.1 创建 Invoker

Invoker 是 Dubbo 的核心模型，代表一个可执行体。在服务提供方，Invoker 用于调用服务提供类。在服务消费方，Invoker 用于执行远程调用。Invoker 是由 Protocol 实现类构建而来。Protocol 实现类有很多，本节会分析最常用的两个，分别是 RegistryProtocol 和 DubboProtocol，其他的大家自行分析。下面先来分析 DubboProtocol 的 refer 方法源码。如下：

public <T> Invoker<T> refer(Class<T> serviceType, URL url) throws RpcException {
    optimizeSerialization(url);
    // 创建 DubboInvoker
    DubboInvoker<T> invoker = new DubboInvoker<T>(serviceType, url, getClients(url), invokers);
    invokers.add(invoker);
    return invoker;
}

上面方法看起来比较简单，不过这里有一个调用需要我们注意一下，即 getClients。这个方法用于获取客户端实例，实例类型为 ExchangeClient。ExchangeClient 实际上并不具备通信能力，它需要基于更底层的客户端实例进行通信。比如 NettyClient、MinaClient 等，默认情况下，Dubbo 使用 NettyClient 进行通信。接下来，我们简单看一下 getClients 方法的逻辑。

private ExchangeClient[] getClients(URL url) {
    // 是否共享连接
    boolean service_share_connect = false;
  	// 获取连接数，默认为0，表示未配置
    int connections = url.getParameter(Constants.CONNECTIONS_KEY, 0);
    // 如果未配置 connections，则共享连接
    if (connections == 0) {
        service_share_connect = true;
        connections = 1;
    }

    ExchangeClient[] clients = new ExchangeClient[connections];
    for (int i = 0; i < clients.length; i++) {
        if (service_share_connect) {
            // 获取共享客户端
            clients[i] = getSharedClient(url);
        } else {
            // 初始化新的客户端
            clients[i] = initClient(url);
        }
    }
    return clients;
}

这里根据 connections 数量决定是获取共享客户端还是创建新的客户端实例，默认情况下，使用共享客户端实例。getSharedClient 方法中也会调用 initClient 方法，因此下面我们一起看一下这两个方法。

private ExchangeClient getSharedClient(URL url) {
    String key = url.getAddress();
    // 获取带有“引用计数”功能的 ExchangeClient
    ReferenceCountExchangeClient client = referenceClientMap.get(key);
    if (client != null) {
        if (!client.isClosed()) {
            // 增加引用计数
            client.incrementAndGetCount();
            return client;
        } else {
            referenceClientMap.remove(key);
        }
    }

    locks.putIfAbsent(key, new Object());
    synchronized (locks.get(key)) {
        if (referenceClientMap.containsKey(key)) {
            return referenceClientMap.get(key);
        }

        // 创建 ExchangeClient 客户端
        ExchangeClient exchangeClient = initClient(url);
        // 将 ExchangeClient 实例传给 ReferenceCountExchangeClient，这里使用了装饰模式
        client = new ReferenceCountExchangeClient(exchangeClient, ghostClientMap);
        referenceClientMap.put(key, client);
        ghostClientMap.remove(key);
        locks.remove(key);
        return client;
    }
}

上面方法先访问缓存，若缓存未命中，则通过 initClient 方法创建新的 ExchangeClient 实例，并将该实例传给 ReferenceCountExchangeClient 构造方法创建一个带有引用计数功能的 ExchangeClient 实例。ReferenceCountExchangeClient 内部实现比较简单，就不分析了。下面我们再来看一下 initClient 方法的代码。

private ExchangeClient initClient(URL url) {

    // 获取客户端类型，默认为 netty
    String str = url.getParameter(Constants.CLIENT_KEY, url.getParameter(Constants.SERVER_KEY, Constants.DEFAULT_REMOTING_CLIENT));

    // 添加编解码和心跳包参数到 url 中
    url = url.addParameter(Constants.CODEC_KEY, DubboCodec.NAME);
    url = url.addParameterIfAbsent(Constants.HEARTBEAT_KEY, String.valueOf(Constants.DEFAULT_HEARTBEAT));

    // 检测客户端类型是否存在，不存在则抛出异常
    if (str != null && str.length() > 0 && !ExtensionLoader.getExtensionLoader(Transporter.class).hasExtension(str)) {
        throw new RpcException("Unsupported client type: ...");
    }

    ExchangeClient client;
    try {
        // 获取 lazy 配置，并根据配置值决定创建的客户端类型
        if (url.getParameter(Constants.LAZY_CONNECT_KEY, false)) {
            // 创建懒加载 ExchangeClient 实例
            client = new LazyConnectExchangeClient(url, requestHandler);
        } else {
            // 创建普通 ExchangeClient 实例
            client = Exchangers.connect(url, requestHandler);
        }
    } catch (RemotingException e) {
        throw new RpcException("Fail to create remoting client for service...");
    }
    return client;
}

initClient 方法首先获取用户配置的客户端类型，默认为 netty。然后检测用户配置的客户端类型是否存在，不存在则抛出异常。最后根据 lazy 配置决定创建什么类型的客户端。这里的 LazyConnectExchangeClient 代码并不是很复杂，该类会在 request 方法被调用时通过 Exchangers 的 connect 方法创建 ExchangeClient 客户端，该类的代码本节就不分析了。下面我们分析一下 Exchangers 的 connect 方法。

public static ExchangeClient connect(URL url, ExchangeHandler handler) throws RemotingException {
    if (url == null) {
        throw new IllegalArgumentException("url == null");
    }
    if (handler == null) {
        throw new IllegalArgumentException("handler == null");
    }
    url = url.addParameterIfAbsent(Constants.CODEC_KEY, "exchange");
    // 获取 Exchanger 实例，默认为 HeaderExchangeClient
    return getExchanger(url).connect(url, handler);
}

如上，getExchanger 会通过 SPI 加载 HeaderExchanger 实例，这个方法比较简单，大家自己看一下吧。接下来分析 HeaderExchanger.connect 的实现。

public ExchangeClient connect(URL url, ExchangeHandler handler) throws RemotingException {
    // 这里包含了多个调用，分别如下：
    // 1. 创建 HeaderExchangeHandler 对象
    // 2. 创建 DecodeHandler 对象
    // 3. 通过 Transporters 构建 Client 实例
    // 4. 创建 HeaderExchangeClient 对象
    return new HeaderExchangeClient(Transporters.connect(url, new DecodeHandler(new HeaderExchangeHandler(handler))), true);
}

这里的调用比较多，我们这里重点看一下 Transporters 的 connect 方法。如下：

public static Client connect(URL url, ChannelHandler... handlers) throws RemotingException {
    if (url == null) {
        throw new IllegalArgumentException("url == null");
    }
    ChannelHandler handler;
    if (handlers == null || handlers.length == 0) {
        handler = new ChannelHandlerAdapter();
    } else if (handlers.length == 1) {
        handler = handlers[0];
    } else {
        // 如果 handler 数量大于1，则创建一个 ChannelHandler 分发器
        handler = new ChannelHandlerDispatcher(handlers);
    }
    
    // 获取 Transporter 自适应拓展类，并调用 connect 方法生成 Client 实例
    return getTransporter().connect(url, handler);
}

如上，getTransporter 方法返回的是自适应拓展类，该类会在运行时根据客户端类型加载指定的 Transporter 实现类。若用户未配置客户端类型，则默认加载 NettyTransporter，并调用该类的 connect 方法。如下：

public Client connect(URL url, ChannelHandler listener) throws RemotingException {
    // 创建 NettyClient 对象
    return new NettyClient(url, listener);
}

到这里就不继续跟下去了，在往下就是通过 Netty 提供的 API 构建 Netty 客户端了，大家有兴趣自己看看。到这里，关于 DubboProtocol 的 refer 方法就分析完了。接下来，继续分析 RegistryProtocol 的 refer 方法逻辑。

public <T> Invoker<T> refer(Class<T> type, URL url) throws RpcException {
    // 取 registry 参数值，并将其设置为协议头
    url = url.setProtocol(url.getParameter(Constants.REGISTRY_KEY, Constants.DEFAULT_REGISTRY)).removeParameter(Constants.REGISTRY_KEY);
    // 获取注册中心实例
    Registry registry = registryFactory.getRegistry(url);
    if (RegistryService.class.equals(type)) {
        return proxyFactory.getInvoker((T) registry, type, url);
    }

    // 将 url 查询字符串转为 Map
    Map<String, String> qs = StringUtils.parseQueryString(url.getParameterAndDecoded(Constants.REFER_KEY));
    // 获取 group 配置
    String group = qs.get(Constants.GROUP_KEY);
    if (group != null && group.length() > 0) {
        if ((Constants.COMMA_SPLIT_PATTERN.split(group)).length > 1
                || "*".equals(group)) {
            // 通过 SPI 加载 MergeableCluster 实例，并调用 doRefer 继续执行服务引用逻辑
            return doRefer(getMergeableCluster(), registry, type, url);
        }
    }
    
    // 调用 doRefer 继续执行服务引用逻辑
    return doRefer(cluster, registry, type, url);
}

上面代码首先为 url 设置协议头，然后根据 url 参数加载注册中心实例。然后获取 group 配置，根据 group 配置决定 doRefer 第一个参数的类型。这里的重点是 doRefer 方法，如下：

private <T> Invoker<T> doRefer(Cluster cluster, Registry registry, Class<T> type, URL url) {
    // 创建 RegistryDirectory 实例
    RegistryDirectory<T> directory = new RegistryDirectory<T>(type, url);
    // 设置注册中心和协议
    directory.setRegistry(registry);
    directory.setProtocol(protocol);
    Map<String, String> parameters = new HashMap<String, String>(directory.getUrl().getParameters());
    // 生成服务消费者链接
    URL subscribeUrl = new URL(Constants.CONSUMER_PROTOCOL, parameters.remove(Constants.REGISTER_IP_KEY), 0, type.getName(), parameters);

    // 注册服务消费者，在 consumers 目录下新节点
    if (!Constants.ANY_VALUE.equals(url.getServiceInterface())
            && url.getParameter(Constants.REGISTER_KEY, true)) {
        registry.register(subscribeUrl.addParameters(Constants.CATEGORY_KEY, Constants.CONSUMERS_CATEGORY,
                Constants.CHECK_KEY, String.valueOf(false)));
    }

    // 订阅 providers、configurators、routers 等节点数据
    directory.subscribe(subscribeUrl.addParameter(Constants.CATEGORY_KEY,
            Constants.PROVIDERS_CATEGORY
                    + "," + Constants.CONFIGURATORS_CATEGORY
                    + "," + Constants.ROUTERS_CATEGORY));

    // 一个注册中心可能有多个服务提供者，因此这里需要将多个服务提供者合并为一个
    Invoker invoker = cluster.join(directory);
    ProviderConsumerRegTable.registerConsumer(invoker, url, subscribeUrl, directory);
    return invoker;
}

如上，doRefer 方法创建一个 RegistryDirectory 实例，然后生成服务者消费者链接，并向注册中心进行注册。注册完毕后，紧接着订阅 providers、configurators、routers 等节点下的数据。完成订阅后，RegistryDirectory 会收到这几个节点下的子节点信息。由于一个服务可能部署在多台服务器上，这样就会在 providers 产生多个节点，这个时候就需要 Cluster 将多个服务节点合并为一个，并生成一个 Invoker。关于 RegistryDirectory 和 Cluster，本文不打算进行分析，相关分析将会在随后的文章中展开。

3.2.2 创建代理

Invoker 创建完毕后，接下来要做的事情是为服务接口生成代理对象。有了代理对象，即可进行远程调用。代理对象生成的入口方法为 ProxyFactory 的 getProxy，接下来进行分析。

public <T> T getProxy(Invoker<T> invoker) throws RpcException {
    // 调用重载方法
    return getProxy(invoker, false);
}

public <T> T getProxy(Invoker<T> invoker, boolean generic) throws RpcException {
    Class<?>[] interfaces = null;
    // 获取接口列表
    String config = invoker.getUrl().getParameter("interfaces");
    if (config != null && config.length() > 0) {
        // 切分接口列表
        String[] types = Constants.COMMA_SPLIT_PATTERN.split(config);
        if (types != null && types.length > 0) {
            interfaces = new Class<?>[types.length + 2];
            // 设置服务接口类和 EchoService.class 到 interfaces 中
            interfaces[0] = invoker.getInterface();
            interfaces[1] = EchoService.class;
            for (int i = 0; i < types.length; i++) {
                // 加载接口类
                interfaces[i + 1] = ReflectUtils.forName(types[i]);
            }
        }
    }
    if (interfaces == null) {
        interfaces = new Class<?>[]{invoker.getInterface(), EchoService.class};
    }

    // 为 http 和 hessian 协议提供泛化调用支持，参考 pull request #1827
    if (!invoker.getInterface().equals(GenericService.class) && generic) {
        int len = interfaces.length;
        Class<?>[] temp = interfaces;
        // 创建新的 interfaces 数组
        interfaces = new Class<?>[len + 1];
        System.arraycopy(temp, 0, interfaces, 0, len);
        // 设置 GenericService.class 到数组中
        interfaces[len] = GenericService.class;
    }

    // 调用重载方法
    return getProxy(invoker, interfaces);
}

public abstract <T> T getProxy(Invoker<T> invoker, Class<?>[] types);

如上，上面大段代码都是用来获取 interfaces 数组的，我们继续往下看。getProxy(Invoker, Class[]) 这个方法是一个抽象方法，下面我们到 JavassistProxyFactory 类中看一下该方法的实现代码。

public <T> T getProxy(Invoker<T> invoker, Class<?>[] interfaces) {
    // 生成 Proxy 子类（Proxy 是抽象类）。并调用 Proxy 子类的 newInstance 方法创建 Proxy 实例
    return (T) Proxy.getProxy(interfaces).newInstance(new InvokerInvocationHandler(invoker));
}

上面代码并不多，首先是通过 Proxy 的 getProxy 方法获取 Proxy 子类，然后创建 InvokerInvocationHandler 对象，并将该对象传给 newInstance 生成 Proxy 实例。InvokerInvocationHandler 实现 JDK 的 InvocationHandler 接口，具体的用途是拦截接口类调用。该类逻辑比较简单，这里就不分析了。下面我们重点关注一下 Proxy 的 getProxy 方法，如下。

public static Proxy getProxy(Class<?>... ics) {
    // 调用重载方法
    return getProxy(ClassHelper.getClassLoader(Proxy.class), ics);
}

public static Proxy getProxy(ClassLoader cl, Class<?>... ics) {
    if (ics.length > 65535)
        throw new IllegalArgumentException("interface limit exceeded");

    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    // 遍历接口列表
    for (int i = 0; i < ics.length; i++) {
        String itf = ics[i].getName();
        // 检测类型是否为接口
        if (!ics[i].isInterface())
            throw new RuntimeException(itf + " is not a interface.");

        Class<?> tmp = null;
        try {
            // 重新加载接口类
            tmp = Class.forName(itf, false, cl);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
        }

        // 检测接口是否相同，这里 tmp 有可能为空
        if (tmp != ics[i])
            throw new IllegalArgumentException(ics[i] + " is not visible from class loader");

        // 拼接接口全限定名，分隔符为 ;
        sb.append(itf).append(';');
    }

    // 使用拼接后的接口名作为 key
    String key = sb.toString();

    Map<String, Object> cache;
    synchronized (ProxyCacheMap) {
        cache = ProxyCacheMap.get(cl);
        if (cache == null) {
            cache = new HashMap<String, Object>();
            ProxyCacheMap.put(cl, cache);
        }
    }

    Proxy proxy = null;
    synchronized (cache) {
        do {
            // 从缓存中获取 Reference<Proxy> 实例
            Object value = cache.get(key);
            if (value instanceof Reference<?>) {
                proxy = (Proxy) ((Reference<?>) value).get();
                if (proxy != null) {
                    return proxy;
                }
            }

            // 并发控制，保证只有一个线程可以进行后续操作
            if (value == PendingGenerationMarker) {
                try {
                    // 其他线程在此处进行等待
                    cache.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            } else {
                // 放置标志位到缓存中，并跳出 while 循环进行后续操作
                cache.put(key, PendingGenerationMarker);
                break;
            }
        }
        while (true);
    }

    long id = PROXY_CLASS_COUNTER.getAndIncrement();
    String pkg = null;
    ClassGenerator ccp = null, ccm = null;
    try {
        // 创建 ClassGenerator 对象
        ccp = ClassGenerator.newInstance(cl);

        Set<String> worked = new HashSet<String>();
        List<Method> methods = new ArrayList<Method>();

        for (int i = 0; i < ics.length; i++) {
            // 检测接口访问级别是否为 protected 或 private
            if (!Modifier.isPublic(ics[i].getModifiers())) {
                // 获取接口包名
                String npkg = ics[i].getPackage().getName();
                if (pkg == null) {
                    pkg = npkg;
                } else {
                    if (!pkg.equals(npkg))
                        // 非 public 级别的接口必须在同一个包下，否者抛出异常
                        throw new IllegalArgumentException("non-public interfaces from different packages");
                }
            }
            
            // 添加接口到 ClassGenerator 中
            ccp.addInterface(ics[i]);

            // 遍历接口方法
            for (Method method : ics[i].getMethods()) {
                // 获取方法描述，可理解为方法签名
                String desc = ReflectUtils.getDesc(method);
                // 如果方法描述字符串已在 worked 中，则忽略。考虑这种情况，
                // A 接口和 B 接口中包含一个完全相同的方法
                if (worked.contains(desc))
                    continue;
                worked.add(desc);

                int ix = methods.size();
                // 获取方法返回值类型
                Class<?> rt = method.getReturnType();
                // 获取参数列表
                Class<?>[] pts = method.getParameterTypes();

                // 生成 Object[] args = new Object[1...N]
                StringBuilder code = new StringBuilder("Object[] args = new Object[").append(pts.length).append("];");
                for (int j = 0; j < pts.length; j++)
                    // 生成 args[1...N] = ($w)$1...N;
                    code.append(" args[").append(j).append("] = ($w)$").append(j + 1).append(";");
                // 生成 InvokerHandler 接口的 invoker 方法调用语句，如下：
                // Object ret = handler.invoke(this, methods[1...N], args);
                code.append(" Object ret = handler.invoke(this, methods[" + ix + "], args);");

                // 返回值不为 void
                if (!Void.TYPE.equals(rt))
                    // 生成返回语句，形如 return (java.lang.String) ret;
                    code.append(" return ").append(asArgument(rt, "ret")).append(";");

                methods.add(method);
                // 添加方法名、访问控制符、参数列表、方法代码等信息到 ClassGenerator 中 
                ccp.addMethod(method.getName(), method.getModifiers(), rt, pts, method.getExceptionTypes(), code.toString());
            }
        }

        if (pkg == null)
            pkg = PACKAGE_NAME;

        // 构建接口代理类名称：pkg + ".proxy" + id，比如 org.apache.dubbo.proxy0
        String pcn = pkg + ".proxy" + id;
        ccp.setClassName(pcn);
        ccp.addField("public static java.lang.reflect.Method[] methods;");
        // 生成 private java.lang.reflect.InvocationHandler handler;
        ccp.addField("private " + InvocationHandler.class.getName() + " handler;");

        // 为接口代理类添加带有 InvocationHandler 参数的构造方法，比如：
        // porxy0(java.lang.reflect.InvocationHandler arg0) {
        //     handler=$1;
    	// }
        ccp.addConstructor(Modifier.PUBLIC, new Class<?>[]{InvocationHandler.class}, new Class<?>[0], "handler=$1;");
        // 为接口代理类添加默认构造方法
        ccp.addDefaultConstructor();
        
        // 生成接口代理类
        Class<?> clazz = ccp.toClass();
        clazz.getField("methods").set(null, methods.toArray(new Method[0]));

        // 构建 Proxy 子类名称，比如 Proxy1，Proxy2 等
        String fcn = Proxy.class.getName() + id;
        ccm = ClassGenerator.newInstance(cl);
        ccm.setClassName(fcn);
        ccm.addDefaultConstructor();
        ccm.setSuperClass(Proxy.class);
        // 为 Proxy 的抽象方法 newInstance 生成实现代码，形如：
        // public Object newInstance(java.lang.reflect.InvocationHandler h) { 
        //     return new org.apache.dubbo.proxy0($1);
        // }
        ccm.addMethod("public Object newInstance(" + InvocationHandler.class.getName() + " h){ return new " + pcn + "($1); }");
        // 生成 Proxy 实现类
        Class<?> pc = ccm.toClass();
        // 通过反射创建 Proxy 实例
        proxy = (Proxy) pc.newInstance();
    } catch (RuntimeException e) {
        throw e;
    } catch (Exception e) {
        throw new RuntimeException(e.getMessage(), e);
    } finally {
        if (ccp != null)
            // 释放资源
            ccp.release();
        if (ccm != null)
            ccm.release();
        synchronized (cache) {
            if (proxy == null)
                cache.remove(key);
            else
                // 写缓存
                cache.put(key, new WeakReference<Proxy>(proxy));
            // 唤醒其他等待线程
            cache.notifyAll();
        }
    }
    return proxy;
}

上面代码比较复杂，我们写了大量的注释。大家在阅读这段代码时，要搞清楚 ccp 和 ccm 的用途，不然会被搞晕。ccp 用于为服务接口生成代理类，比如我们有一个 DemoService 接口，这个接口代理类就是由 ccp 生成的。ccm 则是用于为 org.apache.dubbo.common.bytecode.Proxy 抽象类生成子类，主要是实现 Proxy 类的抽象方法。下面以 org.apache.dubbo.demo.DemoService 这个接口为例，来看一下该接口代理类代码大致是怎样的（忽略 EchoService 接口）。

package org.apache.dubbo.common.bytecode;

public class proxy0 implements org.apache.dubbo.demo.DemoService {

    public static java.lang.reflect.Method[] methods;

    private java.lang.reflect.InvocationHandler handler;

    public proxy0() {
    }

    public proxy0(java.lang.reflect.InvocationHandler arg0) {
        handler = $1;
    }

    public java.lang.String sayHello(java.lang.String arg0) {
        Object[] args = new Object[1];
        args[0] = ($w) $1;
        Object ret = handler.invoke(this, methods[0], args);
        return (java.lang.String) ret;
    }
}

好了，到这里代理类生成逻辑就分析完了。整个过程比较复杂，大家需要耐心看一下。

4.总结

本篇文章对服务引用的过程进行了较为详尽的分析，还有一些逻辑暂时没有分析到，比如 Directory、Cluster。这些接口及实现类功能比较独立，后续会单独成文进行分析。暂时我们可以先把这些类看成黑盒，只要知道这些类的用途即可。关于服务引用过程就分析到这里。

最后修改 March 1, 2023: Add /zh/ docs aliases (#2336) (f2070b3fdd)