dubbo源码(章节二) -- 内核探索之SPI
dubbo为什么不采用jdk的spi？
- jdk标准的spi会一次性实例化扩展点的所有实现，如果有扩展实现初始化很耗时，或者有的扩展实现没有使用到也会被加载，会造成资源浪费。
- dubbo增加了对扩展点的ioc和aop的支持，一个扩展点可以直接setter注入其他的扩展点。
dubbo spi的一些约定：
spi文件的存储路径：
meta-inf/dubbo/internal/com.xxx.protocol
其中com.xxx.protocal代表文件名，即接口的全路径名。
spi的文件格式定义为：
xxx=com.foo.xxxprotocol yyy=com.foo.yyyprotocol
这么定义的原因是：如果扩展实现中的静态属性或方法引用了某些第三方库，而该库又依赖缺失的话，就会导致这个扩展实现初始化失败。在这种情况下，dubbo无法定位失败的扩展id，所以无法精确定位异常信息。
dubbo spi的目的：
获取一个扩展实现类的对象。
extensionloader<t> getextensionloader(class<t> type)
为了获取到扩展实现类的对象，需要先为该接口获取一个extensionloader，缓存起来，之后通过这个extensionloader获取到对应的extension。
由extensionloader获取对应extension主要有两种方式：
/** * find the extension with the given name.
*/ getextension(string name)
通过给定的name获取对象。
/** * get activate extensions. */ getadaptiveextension()
获取一个扩展装饰类对象，dubbo的扩展接口有个规则，它所有的实现类中，要么有且仅有一个类被@adaptive标注，getadaptiveextension()返回的就是这个类对象，要么所有的实现类都没有@adaptive注解，此时，dubbo就动态创建一个代理类并由getadaptiveextension()返回。这块后面详细谈论。
下面先讨论extensionloader的获取
先从dubbo的第一行代码开始：
com.alibaba.dubbo.container.main.main(args);
从这里的main方法进入，就来到dubbo的main class，这里定义了一个静态初始化的变量loader，这是dubbo的第一个扩展点，我们从这里开始跟代码，
private static final extensionloader<container> loader =
extensionloader.getextensionloader(container.class);
进入getextensionloader内部，
1 private static final concurrentmap<class<?>, extensionloader<?>> extension_loaders =
new concurrenthashmap<class<?>, extensionloader<?>>(); 2 3 public static <t> extensionloader<t> getextensionloader(class<t> type) { 4 ...... 5 extensionloader<t> loader = (extensionloader<t>) extension_loaders.get(type); 6 if (loader == null) { 7 extension_loaders.putifabsent(type, new extensionloader<t>(type)); 8 loader = (extensionloader<t>) extension_loaders.get(type); 9 } 10 return loader; 11 }
这个方法的入参为class<t> type，标志了将要获取到的extensionloader的扩展接口的类型，此时实际的传入参数为container.class。
同时大家注意，我们前面说过，为扩展接口创建extensionloader时，所创建的extensionloader会被缓存起来，所以我们这里看到一个concurrenthashmap被申明用做缓存。
上述代码显示缓存中查询为null时，会创建一个extensionloader<t>，我们继续跟踪new extensionloader<t>(type)，从代码第7行进入，
1 private extensionloader(class<?> type) {
2 this.type = type;
3 objectfactory = (type == extensionfactory.class ? null :
extensionloader.getextensionloader(extensionfactory.class).
getadaptiveextension());
4 }
首先为扩展接口的类型type赋值，这里是container.class，大家注意一个细节，前面getextensionloader方法的入参是class<t>，而这里却是class<?>，由泛型变成了通配符，稍后解释原因。
第三行为objectfactory赋值，暂时先不管objectfactory的作用，我们先看主干逻辑，因为这里type是container.class，三元运算符进入后半部分，再次调用getextensionloader，并传入参数extensionfactory.class。
继续跟踪代码，在getextensionloader内部它又会去查询缓存，因为这里还是不存在extensionfactory.class的key，所以继续进入new extensionloader<t>(type)的逻辑，这次的传入参数是extensionfactory.class，所以objectfactory被赋值为null。
这里就可以看出来了，两次调用extensionloader的构造方法，入参分别为container.class和extensionfactory.class，所以构造方法的入参使用通配符，同时concurrenthashmap作为缓存，它的key也是class<?>。
ok，到目前为止，我们总结下调用链：
extensionloader.getextensionloader(container.class);
-->this.type = type;
-->objectfactory = extensionloader.getextensionloader(extensionfactory.class).
getadaptiveextension();
-->extensionloader.getextensionloader(extensionfactory.class);
-->this.type = type;
-->objectfactory = null;
缓存中应该有两项记录了，
{
"key": "container.class",
"value": "......"
},
{
"key": "extensionfactory.class",
"value": "......"
}
总结下以上代码，每一个extensionloader都包含有两个属性type，objectfactory：
- class<t> type，初始化时要得到的接口名。
- extensionfactory objectfactory，初始化一个adaptiveextensionfactory。objectfactory的作用是：为dubbo的ioc提供所有对象，这个的实现原理还是相当复杂的，之后单开一篇来说。
ok，现在我们获取到了extensionloader，接下来就是获取extension了。
下面讨论getadaptiveextension()
回忆前面在创建extensionloader<container>时，要初始化它的objectfactory：
objectfactory ＝ extensionloader.getextensionloader(extensionfactory.class)
.getadaptiveextension()；
这里就是先获取extensionloader<extensionfactory>，之后调用了getadaptiveextension()。所以我们跟踪这个方法：
1 public t getadaptiveextension() {
2 object instance = cachedadaptiveinstance.get();
3 if (instance == null) {
4 instance = createadaptiveextension();
5 cachedadaptiveinstance.set(instance);
6 }
7 return (t) instance;
8 }
为了节约篇幅，非主干逻辑的代码这里做了省略，可以看到，这个方法主要是为了给变量cachedadaptiveinstance赋值。继续跟踪代码第四行：
1 private t createadaptiveextension() {
2 return injectextension((t) getadaptiveextensionclass().newinstance());
3 }
这里调用了getadaptiveextensionclass()，先获取扩展的类对象，再实例化出具体的扩展对象，我们进入getadaptiveextensionclass()：
1 private class<?> getadaptiveextensionclass() {
2 getextensionclasses();
3 if (cachedadaptiveclass != null) {
4 return cachedadaptiveclass;
5 }
6 return cachedadaptiveclass = createadaptiveextensionclass();
7 }
这里涉及到一个全局变量cachedadaptiveclass，这个变量很重要，留意一下，稍后马上就会说到，这里我们先看getextensionclasses()做了什么：
private map<string, class<?>> getextensionclasses() {
map<string, class<?>> classes = cachedclasses.get();
if(classes == null){
classes = loadextensionclasses();
cachedclasses.set(classes);
}
return classes;
}
省约了非主干逻辑，这里其实就是加载所有的extensionclasses，也就是该扩展接口type的所有实现类，继续跟进：
private static final string services_directory = "meta-inf/services/";
private static final string dubbo_directory = "meta-inf/dubbo/";
private static final string dubbo_internal_directory = dubbo_directory + "internal/";
private map<string, class<?>> loadextensionclasses() {
......
map<string, class<?>> extensionclasses = new hashmap<string, class<?>>();
loaddirectory(extensionclasses, dubbo_internal_directory);
loaddirectory(extensionclasses, dubbo_directory);
loaddirectory(extensionclasses, services_directory);
return extensionclasses;
}
这里依次加载三个目录，由于我们知道spi的存储路径就是meta-inf/dubbo/internal/，所有我们这里暂时只关注第一个loaddirectory即可，
1 private void loaddirectory(map<string, class<?>> extensionclasses, string dir) {
2 string filename = dir + type.getname();
3 enumeration<java.net.url> urls;
4 classloader classloader = findclassloader();
5 urls = classloader.getresources(filename);
6 while (urls.hasmoreelements()) {
7 java.net.url resourceurl = urls.nextelement();
8 loadresource(extensionclasses, classloader, resourceurl);
9 }
10 }
这里传入的dir就是dubbo spi的存储路径meta-inf/dubbo/internal/，type.getname()获得扩展接口的类路径，两者拼接就得到一个dubbo spi的完整路径，这里的话就是：meta-inf/dubbo/internal/com.alibaba.dubbo.common.extension.extensionfactory。
获取该路径下的所有url资源，逐个处理，我们跟踪方法loadresource(......)，
1 private void loadresource(......) {
2 ......
3 string line;
4 while ((line = reader.readline()) != null) {
5 int i = line.indexof('=');
6 string name = line.substring(0, i).trim();
7 line = line.substring(i+1).trim();
8 loadclass(......, class.forname(line, true, classloader), name);
9 }
10 }
这个类的作用就是通过传入的url，读取文件，并逐行处理，前面说过dubbo spi的文件格式为xxx=com.foo.xxx，所以这里解析字符串就可以拿到扩展实现类的类名及对应的类路径，下一步就是加载这些实现类了，再这之前我们不妨先看看extensionfactory的扩展实现都有哪些，手动打开meta-inf/dubbo/internal/com.alibaba.dubbo.common.extension.extensionfactory文件，查看里面的内容，
adaptive=com.alibaba.dubbo.common.extension.factory.adaptiveextensionfactory spi=com.alibaba.dubbo.common.extension.factory.spiextensionfactory
我们看到有两个实现，分别是adaptiveextensionfactory、spiextensionfactory，下面就将分别加载它们，
1 private void loadclass(......, class<?> clazz, string name) {
2 if (clazz.isannotationpresent(adaptive.class)) {
3 if (cachedadaptiveclass == null) {
4 cachedadaptiveclass = clazz;
5 } else if (!cachedadaptiveclass.equals(clazz)) {
6 throw new illegalstateexception("more than 1 adaptive class found: "......)
7 }
8 } else if (iswrapperclass(clazz)) {
9 set<class<?>> wrappers = cachedwrapperclasses;
10 if (wrappers == null) {
11 cachedwrapperclasses = new concurrenthashset<class<?>>();
12 wrappers = cachedwrapperclasses;
13 }
14 wrappers.add(clazz);
15 } else {
16 clazz.getconstructor();
17 ......
18 cachedactivates.put(name, activate);
19 cachednames.put(clazz, name);
20 extensionclasses.put(name, clazz);
21 }
22 }
1 private boolean iswrapperclass(class<?> clazz) {
2 try {
3 clazz.getconstructor(type);
4 return true;
5 } catch (nosuchmethodexception e) {
6 return false;
7 }
8 }
程序第二行判断如果当前类拥有@adaotive注解，则为全局变量cachedadaptiveclass赋值，否则，程序第八行判断如果当前类不包含@adpative注解，且当前类的构造器方法包含目标接口(type)类型，则当前类被加入cachedwrapperclasses缓存，否则，如果当前类即不被@adaptive注解，也没有type类型的构造器，它最终会被加入到extensionclasses中，extensionclasses最终赋值给了cachedclasses。
注意代码第五行，cachedadaptiveclass是class<?>类型的变量，也就是说，只能是一个值，那么当我们逐行加载spi配置文件里的类时，如果有两个类都标注了@adaptive注解呢？第二个被标注的类会直接抛异常，因为此时cachedadaptiveclass已经被赋值了第一个类的类型，它当然不会equals第二个类了，由此就证明了我们开篇提到的dubbo spi的规则，它的所有实现类中，最多有一个被@adaptive注解。
ok，到了这里，加载扩展classes的过程就结束了，我们回到getextensionclasses()的调用处，在方法getadaptiveextensionclass()中，完成了classes的加载之后，接下来就判断全局变量cachedadaptiveclass的值，如果不为null，则表明该变量在上述类加载过程中被赋值了，我们前面描述了，这个值就只能是一个带有@adaptive注解的扩展类。如果该变量仍然为null，则表明这个扩展接口没有一个实现类带有@adaptive注解，大家回忆一下，前面我们说过dubbo spi的规则，它要么只有一个实现类被@adaptive注解，要么就没有，如果它没有一个实现类被@adaptive注解，那么就动态创建一个代理类，这句话就体现在这里了，显而易见，方法createadaptiveextensionclass()就将被用来完成这件事。
1 private class<?> createadaptiveextensionclass() {
2 string code = createadaptiveextensionclasscode();
3 classloader classloader = findclassloader();
4 compiler compiler = extensionloader.getextensionloader(compiler.class)
5 .getadaptiveextension();
6 return compiler.compile(code, classloader);
7 }
这个过程分四步来做，首先在程序第二行，将动态生成一个代理类，这个的实现代码非常繁琐，这里不贴出来了，其原理就是通过一个adpative类的模板来生成代理类，我总结下模板给大家参考，
package <扩展点接口所在包>
public class <扩展点接口名>$adaptive implements <扩展点接口>{ public <有@adaptive注解的接口方法>(参数){
//这里生成代理对象，执行方法
} }
也就是说，代理类只会生成接口中被@adaptive注解了的方法，如果试图在代理类中调用接口中没有标注@adaptive的方法，程序会抛出异常。
因为这里当前的type是extensionfactory，这个接口是拥有一个被@adaptive注解了的类的，所以我们debug到这里会直接获得adaptiveextensionfactory，不会触发动态生成代理类的过程，为了了解动态代理类到底长什么样子，这里我给大家举个例子，protocol是dubbo的一个spi接口，它的所有实现类没有一个被@adaptive注解，所以如果我们执行下面这句代码，
extensionloader.getextensionloader(protocol.class).getadaptiveextension();
它在通过spi配置文件的类加载中得不到一个adaptive的实现类，所以代码最终会进入createadaptiveextensionclass()方法中，我们通过debug拿到string code的值，如下，
1 package com.alibaba.dubbo.rpc; 2 import com.alibaba.dubbo.common.extension.extensionloader;
3 4 public class protocol$adaptive implements com.alibaba.dubbo.rpc.protocol { 5 public void destroy() {
6 throw new exception("method destroy() of protocol is not adaptive method!"); 7 }
8 9 public int getdefaultport() {
10 throw new exception("... not adaptive method!"); 11 }
12 13 public exporter export(invoker arg0) throws rpcexception {
14 ......
15 protocol extension = (protocol)extensionloader.getextensionloader(protocol.class)
16 .getextension(extname); 17 return extension.export(arg0); 18 }
19 20 public invoker refer(class arg0, url arg1) throws rpcexception { 21 ......
22 protocol extension = (protocol)extensionloader.getextensionloader(protocol.class)
23 .getextension(extname); 24 return extension.refer(arg0, arg1); 25 } 26 }
我们对比protocol接口的定义来看，
1 @spi("dubbo")
2 public interface protocol {
3
4 int getdefaultport();
5
6 @adaptive
7 <t> exporter<t> export(invoker<t> invoker) throws rpcexception;
8
9 @adaptive
10 <t> invoker<t> refer(class<t> type, url url) throws rpcexception;
11
12 void destroy();
13 }
可以看到，方法export和refer被标注了@adaptive注解，所以在代理类中生成了代理方法，为什么说是代理方法呢，因为在方法内部又生成了一个protocol对象，通过这个对象完成了方法调用，对象extension就是一个不折不扣的代理对象。另外，在接口中方法getdefaultport()和方法destroy()没有被标注@adaptive注解，所以在代理类中它们没有被实现。
生成了代理类之后，下一步，就是动态编译这个代理类，关于动态编译的内容，之后单独开一篇来讨论。另外这里从代码中可以看到，compiler也是由spi获得的，实际上，dubbo所有扩展对象的获取都是通过spi完成的，故而我们也说spi是dubbo内核的灵魂之所在。
ok，不论是通过配置文件加载，还是通过动态编译生成代理类，到这里为止，getadaptiveextensionclass()方法就执行完了，我们终于获得了扩展类的类对象，但这还不是扩展对象，继续回到方法getadaptiveextensionclass()的调用处，
1 private t createadaptiveextension() {
2 return injectextension((t) getadaptiveextensionclass().newinstance());
3 }
这里我们拿刚刚返回的类对象new了一个instance出来，之后就作为参数被传入injectextension()方法中了，这个方法会进入dubbo的ioc，控制反转，实现扩展对象的动态注入，ioc的相关内容下一篇文章再做讨论。
dubbo的adaptive spi，主要逻辑到这里就梳理完成了，spi是dubbo内核的灵魂，同时它的实现原理也是颇复杂的，这里提到的几段代码需要结合debug反复跟踪，不断琢磨。