Dubbo 源码分析 - 服务调用过程

摘要：服务调用过程比较复杂，包含众多步骤。源码分析在进行源码分析之前，我们先来通过一张图了解服务调用过程。服务调用方式支持同步和异步两种调用方式，其中异步调用还可细分为有返回值的异步调用和无返回值的异步调用。

注: 本系列文章已捐赠给 Dubbo 社区，你也可以在 Dubbo 官方文档中阅读本系列文章。

在前面的文章中，我们分析了 Dubbo SPI、服务导出与引入、以及集群容错方面的代码。经过前文的铺垫，本篇文章我们终于可以分析服务调用过程了。Dubbo 服务调用过程比较复杂，包含众多步骤。比如发送请求、编解码、服务降级、过滤器链处理、序列化、线程派发以及响应请求等步骤。限于篇幅原因，本篇文章无法对所有的步骤一一进行分析。本篇文章将会重点分析请求的发送与接收、编解码、线程派发以及响应的发送与接收等过程，至于服务降级、过滤器链和序列化大家自行进行分析，也可以将其当成一个黑盒，暂时忽略也没关系。介绍完本篇文章要分析的内容，接下来我们进入正题吧。

在进行源码分析之前，我们先来通过一张图了解 Dubbo 服务调用过程。

首先服务消费者通过代理对象 Proxy 发起远程调用，接着通过网络客户端 Client 将编码后的请求发送给服务提供方的网络层上，也就是 Server。Server 在收到请求后，首先要做的事情是对数据包进行解码。然后将解码后的请求发送至分发器 Dispatcher，再由分发器将请求派发到指定的线程池上，最后由线程池调用具体的服务。这就是一个远程调用请求的发送与接收过程。至于响应的发送与接收过程，这张图中没有表现出来。对于这两个过程，我们也会进行详细分析。

Dubbo 支持同步和异步两种调用方式，其中异步调用还可细分为“有返回值”的异步调用和“无返回值”的异步调用。所谓“无返回值”异步调用是指服务消费方只管调用，但不关心调用结果，此时 Dubbo 会直接返回一个空的 RpcResult。若要使用异步特性，需要服务消费方手动进行配置。默认情况下，Dubbo 使用同步调用方式。

本节以及其他章节将会使用 Dubbo 官方提供的 Demo 分析整个调用过程，下面我们从 DemoService 接口的代理类开始进行分析。Dubbo 默认使用 Javassist 框架为服务接口生成动态代理类，因此我们需要先将代理类进行反编译才能看到源码。这里使用阿里开源 Java 应用诊断工具 Arthas 反编译代理类，结果如下：

/**
 * Arthas 反编译步骤：
 * 1. 启动 Arthas
 *    java -jar arthas-boot.jar
 *
 * 2. 输入编号选择进程
 *    Arthas 启动后，会打印 Java 应用进程列表，比如：
 *    [1]: 11232 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher
 *    [2]: 22370 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher
 *    [3]: 22371 com.alibaba.dubbo.demo.consumer.Consumer
 *    [4]: 22362 com.alibaba.dubbo.demo.provider.Provider
 *    [5]: 2074 org.apache.zookeeper.server.quorum.QuorumPeerMain
 * 这里输入编号 3，让 Arthas 关联到启动类为 com.....Consumer 的 Java 进程上
 *
 * 3. 由于 Demo 项目中只有一个服务接口，因此此接口的代理类类名为 proxy0，此时使用 sc 命令搜索这个类名。
 *    $ sc *.proxy0
 *    com.alibaba.dubbo.common.bytecode.proxy0
 *
 * 4. 使用 jad 命令反编译 com.alibaba.dubbo.common.bytecode.proxy0
 *    $ jad com.alibaba.dubbo.common.bytecode.proxy0
 *
 * 更多使用方法请参考 Arthas 官方文档：
 *   https://alibaba.github.io/arthas/quick-start.html
 */
public class proxy0 implements ClassGenerator.DC, EchoService, DemoService {
    // 方法数组
    public static Method[] methods;
    private InvocationHandler handler;

    public proxy0(InvocationHandler invocationHandler) {
        this.handler = invocationHandler;
    }

    public proxy0() {
    }

    public String sayHello(String string) {
        // 将参数存储到 Object 数组中
        Object[] arrobject = new Object[]{string};
        // 调用 InvocationHandler 实现类的 invoke 方法得到调用结果
        Object object = this.handler.invoke(this, methods[0], arrobject);
        // 返回调用结果
        return (String)object;
    }

    /** 回声测试方法 */
    public Object $echo(Object object) {
        Object[] arrobject = new Object[]{object};
        Object object2 = this.handler.invoke(this, methods[1], arrobject);
        return object2;
    }
}

如上，代理类的逻辑比较简单。首先将运行时参数存储到数组中，然后调用 InvocationHandler 接口实现类的 invoke 方法，得到调用结果，最后将结果转型并返回给调用方。关于代理类的逻辑就说这么多，继续向下分析。

public class InvokerInvocationHandler implements InvocationHandler {

    private final Invoker invoker;

    public InvokerInvocationHandler(Invoker handler) {
        this.invoker = handler;
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        String methodName = method.getName();
        Class[] parameterTypes = method.getParameterTypes();
        
        // 拦截定义在 Object 类中的方法（未被子类重写），比如 wait/notify
        if (method.getDeclaringClass() == Object.class) {
            return method.invoke(invoker, args);
        }
        
        // 如果 toString、hashCode 和 equals 等方法被子类重写了，这里也直接调用
        if ("toString".equals(methodName) && parameterTypes.length == 0) {
            return invoker.toString();
        }
        if ("hashCode".equals(methodName) && parameterTypes.length == 0) {
            return invoker.hashCode();
        }
        if ("equals".equals(methodName) && parameterTypes.length == 1) {
            return invoker.equals(args[0]);
        }
        
        // 将 method 和 args 封装到 RpcInvocation 中，并执行后续的调用
        return invoker.invoke(new RpcInvocation(method, args)).recreate();
    }
}

InvokerInvocationHandler 中的 invoker 成员变量类型为 MockClusterInvoker，MockClusterInvoker 内部封装了服务降级逻辑。下面简单看一下：

public class MockClusterInvoker implements Invoker {
    
    private final Invoker invoker;
    
    public Result invoke(Invocation invocation) throws RpcException {
        Result result = null;

        // 获取 mock 配置值
        String value = directory.getUrl().getMethodParameter(invocation.getMethodName(), Constants.MOCK_KEY, Boolean.FALSE.toString()).trim();
        if (value.length() == 0 || value.equalsIgnoreCase("false")) {
            // 无 mock 逻辑，直接调用其他 Invoker 对象的 invoke 方法，
            // 比如 FailoverClusterInvoker
            result = this.invoker.invoke(invocation);
        } else if (value.startsWith("force")) {
            // force:xxx 直接执行 mock 逻辑，不发起远程调用
            result = doMockInvoke(invocation, null);
        } else {
            // fail:xxx 表示消费方对调用服务失败后，再执行 mock 逻辑，不抛出异常
            try {
                // 调用其他 Invoker 对象的 invoke 方法
                result = this.invoker.invoke(invocation);
            } catch (RpcException e) {
                if (e.isBiz()) {
                    throw e;
                } else {
                    // 调用失败，执行 mock 逻辑
                    result = doMockInvoke(invocation, e);
                }
            }
        }
        return result;
    }
    
    // 省略其他方法
}

服务降级不是本文重点，因此这里就不分析 doMockInvoke 方法了。考虑到前文已经详细分析过 FailoverClusterInvoker，因此本节略过 FailoverClusterInvoker，直接分析 DubboInvoker。

public abstract class AbstractInvoker implements Invoker {
    
    public Result invoke(Invocation inv) throws RpcException {
        if (destroyed.get()) {
            throw new RpcException("Rpc invoker for service ...");
        }
        RpcInvocation invocation = (RpcInvocation) inv;
        // 设置 Invoker
        invocation.setInvoker(this);
        if (attachment != null && attachment.size() > 0) {
            // 设置 attachment
            invocation.addAttachmentsIfAbsent(attachment);
        }
        Map contextAttachments = RpcContext.getContext().getAttachments();
        if (contextAttachments != null && contextAttachments.size() != 0) {
            // 添加 contextAttachments 到 RpcInvocation#attachment 变量中
            invocation.addAttachments(contextAttachments);
        }
        if (getUrl().getMethodParameter(invocation.getMethodName(), Constants.ASYNC_KEY, false)) {
            // 设置异步信息到 RpcInvocation#attachment 中
            invocation.setAttachment(Constants.ASYNC_KEY, Boolean.TRUE.toString());
        }
        RpcUtils.attachInvocationIdIfAsync(getUrl(), invocation);

        try {
            // 抽象方法，由子类实现
            return doInvoke(invocation);
        } catch (InvocationTargetException e) {
            // ...
        } catch (RpcException e) {
            // ...
        } catch (Throwable e) {
            return new RpcResult(e);
        }
    }

    protected abstract Result doInvoke(Invocation invocation) throws Throwable;
    
    // 省略其他方法
}

上面的代码来自 AbstractInvoker 类，其中大部分代码用于添加信息到 RpcInvocation#attachment 变量中，添加完毕后，调用 doInvoke 执行后续的调用。doInvoke 是一个抽象方法，需要由子类实现，下面到 DubboInvoker 中看一下。

public class DubboInvoker extends AbstractInvoker {
    
    private final ExchangeClient[] clients;
    
    protected Result doInvoke(final Invocation invocation) throws Throwable {
        RpcInvocation inv = (RpcInvocation) invocation;
        final String methodName = RpcUtils.getMethodName(invocation);
        // 设置 path 和 version 到 attachment 中
        inv.setAttachment(Constants.PATH_KEY, getUrl().getPath());
        inv.setAttachment(Constants.VERSION_KEY, version);

        ExchangeClient currentClient;
        if (clients.length == 1) {
            // 从 clients 数组中获取 ExchangeClient
            currentClient = clients[0];
        } else {
            currentClient = clients[index.getAndIncrement() % clients.length];
        }
        try {
            // 获取异步配置
            boolean isAsync = RpcUtils.isAsync(getUrl(), invocation);
            // isOneway 为 true，表示“单向”通信
            boolean isOneway = RpcUtils.isOneway(getUrl(), invocation);
            int timeout = getUrl().getMethodParameter(methodName, Constants.TIMEOUT_KEY, Constants.DEFAULT_TIMEOUT);

            // 异步无返回值
            if (isOneway) {
                boolean isSent = getUrl().getMethodParameter(methodName, Constants.SENT_KEY, false);
                // 发送请求
                currentClient.send(inv, isSent);
                // 设置上下文中的 future 为 null
                RpcContext.getContext().setFuture(null);
                // 返回一个空的 RpcResult
                return new RpcResult();
            } 

            // 异步有返回值
            else if (isAsync) {
                // 发送请求，获得 ResponseFuture 实例
                ResponseFuture future = currentClient.request(inv, timeout);
                // 设置 future 到上下文中
                RpcContext.getContext().setFuture(new FutureAdapter