Dubbo源码(二) - SPI源码
前情提要
假设你已经知道Dubbo SPI的使用方式，不知道的请出门左转：
Dubbo源码地址：
本文使用版本：2.6.x
测试Demo
新建SPI测试接口以及实现类
package com.javaedit.spi;
import com.alibaba.dubbo.common.URL; // 定义SPI接口
@SPI
public interface Robot {
void sayHello(URL url);
} // 自动注入演示
public class IocRobotImpl implements Robot {
private Robot robot;
public void setRobot(Robot robot) {
this.robot = robot;
} @Override
public void sayHello(URL url) {
System.out.println("ioc start");
robot.sayHello(url);
}
} // 自适应代理类
@Adaptive
public class AdaptiveRobot implements Robot {
@Override
public void sayHello(URL url) {
System.out.println("标注在类上的自适应代理类，类名：" + this.getClass().getSimpleName());
}
} // 包装类
public class RobotWrapper implements Robot { private Robot robot; // 带Robot参数的构造方法，这是包装类的重点
public RobotWrapper(Robot robot) {
this.robot = robot;
} @Override
public void sayHello(URL url) {
System.out.println("wrapper before...");
this.robot.sayHello(url);
System.out.println("wrapper after...");
}
} // 测试方法
public static void main(String[] args) {
ExtensionLoader<Robot> extensionLoader = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Robot.class);
Robot robot = extensionLoader.getExtension("iocRobot");
robot.sayHello(null);
}
resources/META-INF/services目录添加com.javaedit.spi.Robot文件
iocRobot = com.javaedit.spi.IocRobotImpl
wrapper = com.javaedit.spi.RobotWrapper
adaptiveRobot = com.javaedit.spi.AdaptiveRobot
源码解析
获取所有的拓展类
ExtensionLoader的加载
Dubbo SPI 的相关逻辑被封装在了 ExtensionLoader 类中，获取ExtensionLoader的方法是getExtensionLoader
public static <T> ExtensionLoader<T> getExtensionLoader(Class<T> type) {
// 判空
if (type == null)
throw new IllegalArgumentException("Extension type == null");
// 判断是否接口
if (!type.isInterface()) {
throw new IllegalArgumentException("Extension type(" + type + ") is not interface!");
}
// 判断是否带SPI注解
if (!withExtensionAnnotation(type)) {
throw new IllegalArgumentException("Extension type(" + type +
") is not extension, because WITHOUT @" + SPI.class.getSimpleName() + " Annotation!");
}
// 优先从缓存拿，没有再创建
ExtensionLoader<T> loader = (ExtensionLoader<T>) EXTENSION_LOADERS.get(type);
if (loader == null) {
EXTENSION_LOADERS.putIfAbsent(type, new ExtensionLoader<T>(type));
loader = (ExtensionLoader<T>) EXTENSION_LOADERS.get(type);
}
return loader;
}
这段逻辑很简单，一些校验以及如果缓存没有ExtensionLoader对象，则通过new ExtensionLoader构造方法创建。继续看构造方法
private ExtensionLoader(Class<?> type) {
// 本文中type就是Robot接口
this.type = type;
// 此处先忽略，后面将自适应拓展的时候再回来
objectFactory = (type == ExtensionFactory.class ? null : ExtensionLoader.getExtensionLoader(ExtensionFactory.class).getAdaptiveExtension());
}
构造方法就是给type赋值，以及创建objectFactory，这个涉及自适应拓展，此时先略过。
配置文件的读取
ExtensionLoader已经获取到，继续看看extensionLoader.getExtension("norRobot");做了什么
public T getExtension(String name) {
if (name == null || name.length() == 0)
throw new IllegalArgumentException("Extension name == null");
if ("true".equals(name)) {
// 获取默认的拓展实现类
return getDefaultExtension();
}
// Holder，顾名思义，用于持有目标对象
Holder<Object> holder = cachedInstances.get(name);
if (holder == null) {
cachedInstances.putIfAbsent(name, new Holder<Object>());
holder = cachedInstances.get(name);
}
Object instance = holder.get();
if (instance == null) {
synchronized (holder) {
instance = holder.get();
if (instance == null) {
// 创建拓展对象
instance = createExtension(name);
holder.set(instance);
}
}
}
return (T) instance;
}
此方法先是校验，然后尝试从缓存获取对象，没有再创建拓展对象。下面继续看如何创建拓展对象
private T createExtension(String name) {
// 从配置文件中加载所有的拓展类，可得到“配置项名称”到“配置类”的映射关系表
Class<?> clazz = getExtensionClasses().get(name);
if (clazz == null) {
throw findException(name);
}
try {
T instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
if (instance == null) {
// 通过反射创建实例
EXTENSION_INSTANCES.putIfAbsent(clazz, clazz.newInstance());
instance = (T) EXTENSION_INSTANCES.get(clazz);
}
// 向实例中注入依赖(setter方法相关)
injectExtension(instance);
Set<Class<?>> wrapperClasses = cachedWrapperClasses;
if (wrapperClasses != null && !wrapperClasses.isEmpty()) {
// 循环创建 Wrapper 实例
for (Class<?> wrapperClass : wrapperClasses) {
// 将当前 instance 作为参数传给 Wrapper 的构造方法，并通过反射创建 Wrapper 实例。
// 然后向 Wrapper 实例中注入依赖，最后将 Wrapper 实例再次赋值给 instance 变量
instance = injectExtension((T) wrapperClass.getConstructor(type).newInstance(instance));
}
}
return instance;
} catch (Throwable t) {
throw new IllegalStateException("Extension instance(name: " + name + ", class: " +
type + ") could not be instantiated: " + t.getMessage(), t);
}
}
此方法做了几个操作：
- 加载配置文件
- 创建拓展对象（java反射创建）
- 向拓展对象中注入依赖（IOC操作，后面讲解）
- 将拓展对象包裹在相应的 Wrapper 对象中（后面讲解）
本小节加载配置文件是重点，看看getExtensionClasses()是如何加载所有的类信息的
/**
* 获取所有拓展类（返回值不包含包装类和自适应拓展类）
*/
private Map<String, Class<?>> getExtensionClasses() {
// 从缓存中获取已加载的拓展类
Map<String, Class<?>> classes = cachedClasses.get();
if (classes == null) {
synchronized (cachedClasses) {
classes = cachedClasses.get();
if (classes == null) {
// 加载拓展类
classes = loadExtensionClasses();
cachedClasses.set(classes);
}
}
}
return classes;
}
此方法就是一些缓存逻辑和加锁，重点在loadExtensionClasses()方法
这里要注意一点：返回的map中不包含包装类和自适应拓展类
private Map<String, Class<?>> loadExtensionClasses() {
// 获取 SPI 注解，这里的 type 变量是在调用 getExtensionLoader 方法时传入的
final SPI defaultAnnotation = type.getAnnotation(SPI.class);
if (defaultAnnotation != null) {
String value = defaultAnnotation.value();
if ((value = value.trim()).length() > 0) {
// 对 SPI 注解内容进行切分
String[] names = NAME_SEPARATOR.split(value);
// 检测 SPI 注解内容是否合法，不合法则抛出异常
if (names.length > 1) {
throw new IllegalStateException("more than 1 default extension name on extension " + type.getName()
+ ": " + Arrays.toString(names));
}
// 设置默认名称，参考 getDefaultExtension 方法
if (names.length == 1) cachedDefaultName = names[0];
}
}
Map<String, Class<?>> extensionClasses = new HashMap<String, Class<?>>();
// 加载指定文件夹下的配置文件
loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_INTERNAL_DIRECTORY); // META-INF/dubbo/internal
loadDirectory(extensionClasses, DUBBO_DIRECTORY); // META-INF/dubbo
loadDirectory(extensionClasses, SERVICES_DIRECTORY); // META-INF/services
return extensionClasses;
}
前半部分逻辑是SPI注解的value值的处理，不是重点，略过。
loadDirectory方法就是加载指定文件夹下的配置文件，并将其存入extensionClasses中。
从代码中可以看到，读取了3个文件夹下的配置，分别是：
META-INF/dubbo/internal
META-INF/dubbo
META-INF/services
如何解析配置文件不是重点，略过。直接跳到类信息的解析。
路径：loadDirectory()→ loadResource() → loadClass()
private void loadClass(Map<String, Class<?>> extensionClasses, java.net.URL resourceURL, Class<?> clazz, String name) throws NoSuchMethodException {
if (!type.isAssignableFrom(clazz)) {
throw new IllegalStateException("Error when load extension class(interface: " +
type + ", class line: " + clazz.getName() + "), class "
+ clazz.getName() + "is not subtype of interface.");
}
// 检测目标类上是否有 Adaptive 注解
if (clazz.isAnnotationPresent(Adaptive.class)) {
if (cachedAdaptiveClass == null) {
// 设置 cachedAdaptiveClass缓存
cachedAdaptiveClass = clazz;
} else if (!cachedAdaptiveClass.equals(clazz)) {
throw new IllegalStateException("More than 1 adaptive class found: "
+ cachedAdaptiveClass.getClass().getName()
+ ", " + clazz.getClass().getName());
}
// 检测 clazz 是否是 Wrapper 类型
} else if (isWrapperClass(clazz)) {
Set<Class<?>> wrappers = cachedWrapperClasses;
if (wrappers == null) {
cachedWrapperClasses = new ConcurrentHashSet<Class<?>>();
wrappers = cachedWrapperClasses;
}
// 存储 clazz 到 cachedWrapperClasses 缓存中
wrappers.add(clazz);
// 程序进入此分支，表明 clazz 是一个普通的拓展类
} else {
// 检测 clazz 是否有默认的构造方法，如果没有，则抛出异常
clazz.getConstructor();
if (name == null || name.length() == 0) {
// 如果 name 为空，则尝试从 Extension 注解中获取 name，或使用小写的类名作为 name
name = findAnnotationName(clazz);
if (name.length() == 0) {
throw new IllegalStateException("No such extension name for the class " + clazz.getName() + " in the config " + resourceURL);
}
}
// 切分 name
String[] names = NAME_SEPARATOR.split(name);
if (names != null && names.length > 0) {
Activate activate = clazz.getAnnotation(Activate.class);
if (activate != null) {
// 如果类上有 Activate 注解，则使用 names 数组的第一个元素作为键，
// 存储 name 到 Activate 注解对象的映射关系
cachedActivates.put(names[0], activate);
}
for (String n : names) {
if (!cachedNames.containsKey(clazz)) {
cachedNames.put(clazz, n);
}
Class<?> c = extensionClasses.get(n);
if (c == null) {
extensionClasses.put(n, clazz);
} else if (c != clazz) {
throw new IllegalStateException("Duplicate extension " + type.getName() + " name " + n + " on " + c.getName() + " and " + clazz.getName());
}
}
}
}
}
此方法就是根据条件，将class放入不同的缓存（cachedAdaptiveClass自适应拓展类缓存、cachedWrapperClasses包装类缓存、cachedNames普通缓存）
注入依赖（IOC）
前面讲到在createExtension方法中，加载了所有配置文件以及反射生成了拓展对象。
而向实例中注入依赖，是通过injectExtension方法实现的。
private T injectExtension(T instance) {
try {
if (objectFactory != null) {
// 遍历目标类的所有方法
for (Method method : instance.getClass().getMethods()) {
// 检测方法是否以 set 开头，且方法仅有一个参数，且方法访问级别为 public
if (method.getName().startsWith("set")
&& method.getParameterTypes().length == 1
&& Modifier.isPublic(method.getModifiers())) {
// 如果不需要自动注入，则在方法上添加@DisableInject注解
if (method.getAnnotation(DisableInject.class) != null) {
continue;
}
// 获取 setter 方法参数类型
Class<?> pt = method.getParameterTypes()[0];
try {
// 获取属性名，比如 setRobot 方法对应属性名 robot
String property = method.getName().length() > 3 ? method.getName().substring(3, 4).toLowerCase() + method.getName().substring(4) : "";
Object object = objectFactory.getExtension(pt, property);
if (object != null) {
method.invoke(instance, object);
}
} catch (Exception e) {
logger.error("fail to inject via method " + method.getName()
+ " of interface " + type.getName() + ": " + e.getMessage(), e);
}
}
}
}
} catch (Exception e) {
logger.error(e.getMessage(), e);
}
return instance;
}
满足自动注入需要符合4个条件：
方法已set开头
方法仅有一个参数
方法为public修饰
方法上没有@DisableInject注解
此方法就是处理通过set方法名，获取需要注入的对象名，并通过objectFactory.getExtension获取到需要注入的对象，反射注入。
objectFactory 变量的类型为 AdaptiveExtensionFactory，涉及到自适应拓展，此处略过，下面讲。
包装类
继续回到createExtension方法中，看包装类相关代码
private T createExtension(String name) {
。。。
try {
。。。
Set<Class<?>> wrapperClasses = cachedWrapperClasses;
if (wrapperClasses != null && !wrapperClasses.isEmpty()) {
// 循环创建 Wrapper 实例
for (Class<?> wrapperClass : wrapperClasses) {
// 将当前 instance 作为参数传给 Wrapper 的构造方法，并通过反射创建 Wrapper 实例。
// 然后向 Wrapper 实例中注入依赖，最后将 Wrapper 实例再次赋值给 instance 变量
instance = injectExtension((T) wrapperClass.getConstructor(type).newInstance(instance));
}
}
return instance;
} catch (Throwable t) {
。。。
}
}
可以看到，包装类就是将当前生成的拓展类通过构造方法注入
自适应拓展
自适应拓展是通过extensionLoader.getAdaptiveExtension()方法获取的，下面我们来分析这个方法
public T getAdaptiveExtension() {
// 从缓存中获取自适应拓展
Object instance = cachedAdaptiveInstance.get();
if (instance == null) {
if (createAdaptiveInstanceError == null) {
synchronized (cachedAdaptiveInstance) {
instance = cachedAdaptiveInstance.get();
if (instance == null) {
try {
// 创建自适应拓展
instance = createAdaptiveExtension();
// 设置自适应拓展到缓存中
cachedAdaptiveInstance.set(instance);
} catch (Throwable t) {
createAdaptiveInstanceError = t;
throw new IllegalStateException("fail to create adaptive instance: " + t.toString(), t);
}
}
}
} else {
throw new IllegalStateException("fail to create adaptive instance: " + createAdaptiveInstanceError.toString(), createAdaptiveInstanceError);
}
}
return (T) instance;
}
一些加锁以及缓存操作，重点在createAdaptiveExtension方法，继续分析
private T createAdaptiveExtension() {
try {
// 获取自适应拓展类，并通过反射实例化，调用 injectExtension 方法向拓展实例中注入依赖
return injectExtension((T) getAdaptiveExtensionClass().newInstance());
} catch (Exception e) {
throw new IllegalStateException("Can not create adaptive extension " + type + ", cause: " + e.getMessage(), e);
}
}
injectExtension在注入依赖小节已经讲过，直接看getAdaptiveExtensionClass方法
private Class<?> getAdaptiveExtensionClass() {
// 通过 SPI 获取所有的拓展类，例子中指所有 Robot 接口实现类
getExtensionClasses();
// 如果某个实现类被 Adaptive 注解修饰了，那么该类就会被赋值给 cachedAdaptiveClass 变量。
// 那么这里直接返回，不创建自适应拓展类
// 这也就是为什么说被 @Adaptive 注解修饰在类上和方法上不一样
if (cachedAdaptiveClass != null) {
return cachedAdaptiveClass;
}
// 创建自适应拓展类
return cachedAdaptiveClass = createAdaptiveExtensionClass();
}
cachedAdaptiveClass参数的处理逻辑在loadClass方法中，前面讲过了。也就是当@Adaptive注解修饰类时，直接返回该类的字节码对象。
如果@Adaptive修饰的是方法，则会进入到createAdaptiveExtensionClass方法逻辑中
private Class<?> createAdaptiveExtensionClass() {
// 通过反射检测接口方法是否包含 Adaptive 注解
// 构建自适应拓展代码
String code = createAdaptiveExtensionClassCode();
ClassLoader classLoader = findClassLoader();
// 获取编译器实现类
com.alibaba.dubbo.common.compiler.Compiler compiler = ExtensionLoader.getExtensionLoader(com.alibaba.dubbo.common.compiler.Compiler.class).getAdaptiveExtension();
// 编译代码，生成 Class
return compiler.compile(code, classLoader);
}
createAdaptiveExtensionClassCode方法会根据SPI接口，生成相应的自适应类代码。例如：
// 如果接口长这样
@SPI
public interface Robot {
@Adaptive("robotAda")
void sayHello(URL url);
}
// 返回的自适应类代码，也就是code变量，长这样
package com.javaedit.spi;
import com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader;
public class Robot$Adaptive implements com.javaedit.spi.Robot {
public void sayHello(com.alibaba.dubbo.common.URL arg0) {
if (arg0 == null) throw new IllegalArgumentException("url == null");
com.alibaba.dubbo.common.URL url = arg0;
String extName = url.getParameter("robotAda");
if (extName == null)
throw new IllegalStateException("Fail to get extension(com.javaedit.spi.Robot) name from url(" + url.toString() + ") use keys([robot])");
com.javaedit.spi.Robot extension = (com.javaedit.spi.Robot) ExtensionLoader.getExtensionLoader(com.javaedit.spi.Robot.class).getExtension(extName);
extension.sayHello(arg0);
}
}
简单讲下createAdaptiveExtensionClassCode的逻辑：
- 判断sayHello是否有参数类型为URL，或者有参数提供了getUrl方法
- 从URL中获取实际要调用的拓展类名
- 获取实际的拓展类并调用
createAdaptiveExtensionClassCode方法的逻辑略复杂，有兴趣的可自行查看源码，本文略。
下面继续回到createAdaptiveExtensionClass方法中，compiler也是一个自适应拓展对象，也调用了getAdaptiveExtension方法，妥妥的套娃。
不妥Compiler接口的实现类AdaptiveCompiler是使用@Adaptive修饰类的，所以会直接返回cachedAdaptiveClass，不会进入到createAdaptiveExtensionClass，套娃结束。
下面继续看看compiler.compile(code, classLoader);做了啥
@Adaptive
public class AdaptiveCompiler implements Compiler {
private static volatile String DEFAULT_COMPILER;
public static void setDefaultCompiler(String compiler) {
DEFAULT_COMPILER = compiler;
}
@Override
public Class<?> compile(String code, ClassLoader classLoader) {
Compiler compiler;
ExtensionLoader<Compiler> loader = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Compiler.class);
String name = DEFAULT_COMPILER; // copy reference
if (name != null && name.length() > 0) {
compiler = loader.getExtension(name);
} else {
// 获取默认编译器
compiler = loader.getDefaultExtension();
}
return compiler.compile(code, classLoader);
}
}
compile方法逻辑也很简单，有自定义编译器，就使用，否则使用默认编译器。默认编译器是JavassistCompiler，这点在Compiler接口中已经定义了
@SPI("javassist")
public interface Compiler{}
前面忽略的部分
objectFactory的生成
objectFactory的生成是在ExtensionLoader的构造函数中
private ExtensionLoader(Class<?> type) {
this.type = type;
// 此处先忽略，后面将自适应拓展的时候再回来
objectFactory = (type == ExtensionFactory.class ? null : ExtensionLoader.getExtensionLoader(ExtensionFactory.class).getAdaptiveExtension());
}
此时type是Robot，所以进入到ExtensionLoader.getExtensionLoader(ExtensionFactory.class).getAdaptiveExtension())中，
getAdaptiveExtension是获取自适应扩展的方法，所以看ExtensionFactory接口的实现类
@Adaptive
public class AdaptiveExtensionFactory implements ExtensionFactory {
private final List<ExtensionFactory> factories;
public AdaptiveExtensionFactory() {
// 获取ExtensionFactory的拓展类
ExtensionLoader<ExtensionFactory> loader = ExtensionLoader.getExtensionLoader(ExtensionFactory.class);
List<ExtensionFactory> list = new ArrayList<ExtensionFactory>();
for (String name : loader.getSupportedExtensions()) {
list.add(loader.getExtension(name));
}
factories = Collections.unmodifiableList(list);
}
@Override
public <T> T getExtension(Class<T> type, String name) {
for (ExtensionFactory factory : factories) {
T extension = factory.getExtension(type, name);
if (extension != null) {
return extension;
}
}
return null;
}
}
这段代码逻辑也简单，就是获取ExtensionFactory的拓展类，并调用拓展类的getExtension方法。
那么factories集合中就包含了SpiExtensionFactory和SpringExtensionFactory
而前面将自动注入时，注入对象就是factory.getExtension生成的。也就是自动注入支持Dubbo SPI对象以及spring bean
总结
Dubbo SPI机制涉及到Dubbo源码的方方面面，需要优先掌握才好开始阅读其他部分的源码。
参考资料
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