简介
在 Dubbo 中，很多拓展都是通过 SPI 机制进行加载的，比如 Protocol、Cluster、LoadBalance 等。有时，有些拓展并不想在框架启动阶段被加载，而是希望在拓展方法被调用时，根据运行时参数进行加载。这听起来有些矛盾。拓展未被加载，那么拓展方法就无法被调用（静态方法除外）。拓展方法未被调用，拓展就无法被加载。对于这个矛盾的问题，Dubbo 通过自适应拓展机制很好的解决了。自适应拓展机制的实现逻辑比较复杂，首先 Dubbo 会为拓展接口生成具有代理功能的代码。然后通过 javassist 或 jdk 编译这段代码，得到 Class 类。最后再通过反射创建代理类，整个过程比较复杂。
比如 如下dubbo的URL
dubbo://192.168.0.101:20880/XxxService?wheel.maker=MichelinWheelMaker
调用方通过wheel.maker=MichelinWheelMaker 参数获取具体要加载的实例。
自适应拓展类的核心实现 ---- 在拓展接口的方法被调用时，通过 SPI 加载具体的拓展实现类，并调用拓展对象的同名方法。接下来，我们深入到源码中，探索自适应拓展类生成的过程。
源码分析
package com.alibaba.dubbo.common.extension;
import com.alibaba.dubbo.common.URL;
import java.lang.annotation.Documented;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
/**
* Provide helpful information for {@link ExtensionLoader} to inject dependency extension instance.
*
* @see ExtensionLoader
* @see URL
*/
@Documented
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
public @interface Adaptive {
/**
* Decide which target extension to be injected. The name of the target extension is decided by the parameter passed
* in the URL, and the parameter names are given by this method.
* <p>
* If the specified parameters are not found from {@link URL}, then the default extension will be used for
* dependency injection (specified in its interface's {@link SPI}).
* <p>
* For examples, given <code>String[] {"key1", "key2"}</code>:
* <ol>
* <li>find parameter 'key1' in URL, use its value as the extension's name</li>
* <li>try 'key2' for extension's name if 'key1' is not found (or its value is empty) in URL</li>
* <li>use default extension if 'key2' doesn't appear either</li>
* <li>otherwise, throw {@link IllegalStateException}</li>
* </ol>
* If default extension's name is not give on interface's {@link SPI}, then a name is generated from interface's
* class name with the rule: divide classname from capital char into several parts, and separate the parts with
* dot '.', for example: for {@code com.alibaba.dubbo.xxx.YyyInvokerWrapper}, its default name is
* <code>String[] {"yyy.invoker.wrapper"}</code>. This name will be used to search for parameter from URL.
*
* @return parameter key names in URL
*/
String[] value() default {};
}
Adaptive可以注解在类或者方法上：
- 注解在类，不会为该类生成代理类，dubbo中只有AdaptiveCompiler 和 AdaptiveExtensionFactory。此种情况，表示拓展的加载逻辑由人工编码完成
- 注解在方法，dubbo会为该方法生成代理类。
ExtensionLoader#getAdaptiveExtension
public T getAdaptiveExtension() {
Object instance = cachedAdaptiveInstance.get();
if (instance == null) {
if (createAdaptiveInstanceError == null) {
synchronized (cachedAdaptiveInstance) {
instance = cachedAdaptiveInstance.get();
if (instance == null) {
try {
instance = createAdaptiveExtension();
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;
}
如果缓存中不存在，则直接创建：
@SuppressWarnings("unchecked")
private T createAdaptiveExtension() {
try {
return injectExtension((T) getAdaptiveExtensionClass().newInstance());
} catch (Exception e) {
throw new IllegalStateException("Can not create adaptive extension " + type + ", cause: " + e.getMessage(), e);
}
}
createAdaptiveExtension包含三个核心步骤：
- 调用 getAdaptiveExtensionClass 方法获取自适应拓展 Class 对象
- 通过反射进行实例化
- 调用 injectExtension 方法向拓展实例中注入依赖
private Class<?> createAdaptiveExtensionClass() {
String code = createAdaptiveExtensionClassCode();
ClassLoader classLoader = findClassLoader();
com.alibaba.dubbo.common.compiler.Compiler compiler = ExtensionLoader.getExtensionLoader(com.alibaba.dubbo.common.compiler.Compiler.class).getAdaptiveExtension();
return compiler.compile(code, classLoader);
}
createAdaptiveExtensionClass 方法用于生成自适应拓展类，该方法首先会生成自适应拓展类的源码，然后通过 Compiler 实例（Dubbo 默认使用 javassist 作为编译器）编译源码
自适应拓展类代码生成
createAdaptiveExtensionClassCode 负责生成棘突的自适应代理方法。
Adaptive 注解检测
StringBuilder codeBuilder = new StringBuilder();
Method[] methods = type.getMethods();
boolean hasAdaptiveAnnotation = false;
for (Method m : methods) {
if (m.isAnnotationPresent(Adaptive.class)) {
hasAdaptiveAnnotation = true;
break;
}
}
if (!hasAdaptiveAnnotation)
throw new IllegalStateException("No adaptive method on extension " + type.getName() + ", refuse to create the adaptive class!");
生成类
通过 Adaptive 注解检测后，即可开始生成代码。代码生成的顺序与 Java 文件内容顺序一致，首先会生成 package 语句，然后生成 import 语句，紧接着生成类名等代码。整个逻辑如下：
codeBuilder.append("package ").append(type.getPackage().getName()).append(";");
codeBuilder.append("\nimport ").append(ExtensionLoader.class.getName()).append(";");
codeBuilder.append("\npublic class ").append(type.getSimpleName()).append("$Adaptive").append(" implements ").append(type.getCanonicalName()).append(" {");
这里使用 ${...} 占位符代表其他代码的生成逻辑，该部分逻辑将在随后进行分析。上面代码不是很难理解，下面直接通过一个例子展示该段代码所生成的内容。以 Dubbo 的 Protocol 接口为例，生成的代码如下：
package com.alibaba.dubbo.rpc;
import com.alibaba.dubbo.common.extension.ExtensionLoader;
public class Protocol$Adaptive implements com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol {
// 省略方法代码
}
生成方法
一个方法既可以被Adaptive修饰也可以不被其修饰，如果不被其修饰
Adaptive adaptiveAnnotation = method.getAnnotation(Adaptive.class);
StringBuilder code = new StringBuilder(512);
if (adaptiveAnnotation == null) {
code.append("throw new UnsupportedOperationException(\"method ")
.append(method.toString()).append(" of interface ")
.append(type.getName()).append(" is not adaptive method!\");");
}
获取 URL 数据
前面说过方法代理逻辑会从 URL 中提取目标拓展的名称，因此代码生成逻辑的一个重要的任务是从方法的参数列表或者其他参数中获取 URL 数据。举例说明一下，我们要为 Protocol 接口的 refer 和 export 方法生成代理逻辑。在运行时，通过反射得到的方法定义大致如下：
Invoker refer(Class<T> arg0, URL arg1) throws RpcException;
Exporter export(Invoker<T> arg0) throws RpcException;
对于 refer 方法，通过遍历 refer 的参数列表即可获取 URL 数据，这个还比较简单。对于 export 方法，获取 URL 数据则要麻烦一些。export 参数列表中没有 URL 参数，因此需要从 Invoker 参数中获取 URL 数据。获取方式是调用 Invoker 中可返回 URL 的 getter 方法，比如 getUrl。如果 Invoker 中无相关 getter 方法，此时则会抛出异常。整个逻辑如下：
for (Method method : methods) {
Class<?> rt = method.getReturnType();
Class<?>[] pts = method.getParameterTypes();
Class<?>[] ets = method.getExceptionTypes();
Adaptive adaptiveAnnotation = method.getAnnotation(Adaptive.class);
StringBuilder code = new StringBuilder(512);
if (adaptiveAnnotation == null) {
// ${无 Adaptive 注解方法代码生成逻辑}
} else {
int urlTypeIndex = -1;
// 遍历参数列表，确定 URL 参数位置
for (int i = 0; i < pts.length; ++i) {
if (pts[i].equals(URL.class)) {
urlTypeIndex = i;
break;
}
}
// urlTypeIndex != -1，表示参数列表中存在 URL 参数
if (urlTypeIndex != -1) {
// 为 URL 类型参数生成判空代码，格式如下：
// if (arg + urlTypeIndex == null)
// throw new IllegalArgumentException("url == null");
String s = String.format("\nif (arg%d == null) throw new IllegalArgumentException(\"url == null\");",
urlTypeIndex);
code.append(s);
// 为 URL 类型参数生成赋值代码，形如 URL url = arg1
s = String.format("\n%s url = arg%d;", URL.class.getName(), urlTypeIndex);
code.append(s);
// 参数列表中不存在 URL 类型参数
} else {
String attribMethod = null;
LBL_PTS:
// 遍历方法的参数类型列表
for (int i = 0; i < pts.length; ++i) {
// 获取某一类型参数的全部方法
Method[] ms = pts[i].getMethods();
// 遍历方法列表，寻找可返回 URL 的 getter 方法
for (Method m : ms) {
String name = m.getName();
// 1. 方法名以 get 开头，或方法名大于3个字符
// 2. 方法的访问权限为 public
// 3. 非静态方法
// 4. 方法参数数量为0
// 5. 方法返回值类型为 URL
if ((name.startsWith("get") || name.length() > 3)
&& Modifier.isPublic(m.getModifiers())
&& !Modifier.isStatic(m.getModifiers())
&& m.getParameterTypes().length == 0
&& m.getReturnType() == URL.class) {
urlTypeIndex = i;
attribMethod = name;
// 结束 for (int i = 0; i < pts.length; ++i) 循环
break LBL_PTS;
}
}
}
if (attribMethod == null) {
// 如果所有参数中均不包含可返回 URL 的 getter 方法，则抛出异常
throw new IllegalStateException("fail to create adaptive class for interface ...");
}
// 为可返回 URL 的参数生成判空代码，格式如下：
// if (arg + urlTypeIndex == null)
// throw new IllegalArgumentException("参数全限定名 + argument == null");
String s = String.format("\nif (arg%d == null) throw new IllegalArgumentException(\"%s argument == null\");",
urlTypeIndex, pts[urlTypeIndex].getName());
code.append(s);
// 为 getter 方法返回的 URL 生成判空代码，格式如下：
// if (argN.getter方法名() == null)
// throw new IllegalArgumentException(参数全限定名 + argument getUrl() == null);
s = String.format("\nif (arg%d.%s() == null) throw new IllegalArgumentException(\"%s argument %s() == null\");",
urlTypeIndex, attribMethod, pts[urlTypeIndex].getName(), attribMethod);
code.append(s);
// 生成赋值语句，格式如下：
// URL全限定名 url = argN.getter方法名()，比如
// com.alibaba.dubbo.common.URL url = invoker.getUrl();
s = String.format("%s url = arg%d.%s();", URL.class.getName(), urlTypeIndex, attribMethod);
code.append(s);
}
// 省略无关代码
}
// 省略无关代码
}
这段代码主要目的是为了获取 URL 数据，并为之生成判空和赋值代码。以 Protocol 的 refer 和 export 方法为例，上面的代码为它们生成如下内容
refer:
if (arg1 == null)
throw new IllegalArgumentException("url == null");
com.alibaba.dubbo.common.URL url = arg1;
export:
if (arg0 == null)
throw new IllegalArgumentException("com.alibaba.dubbo.rpc.Invoker argument == null");
if (arg0.getUrl() == null)
throw new IllegalArgumentException("com.alibaba.dubbo.rpc.Invoker argument getUrl() == null");
com.alibaba.dubbo.common.URL url = arg0.getUrl();
获取 Adaptive 注解值
Adaptive 注解值 value 类型为 String[]，可填写多个值，默认情况下为空数组。若 value 为非空数组，直接获取数组内容即可。若 value 为空数组，则需进行额外处理。处理过程是将类名转换为字符数组，然后遍历字符数组，并将字符放入 StringBuilder 中。若字符为大写字母，则向 StringBuilder 中添加点号，随后将字符变为小写存入 StringBuilder 中。比如 LoadBalance 经过处理后，得到 load.balance
// ${获取 URL 数据}
String[] value = adaptiveAnnotation.value();
// value 为空数组
if (value.length == 0) {
// 获取类名，并将类名转换为字符数组
char[] charArray = type.getSimpleName().toCharArray();
StringBuilder sb = new StringBuilder(128);
// 遍历字节数组
for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
// 检测当前字符是否为大写字母
if (Character.isUpperCase(charArray[i])) {
if (i != 0) {
// 向 sb 中添加点号
sb.append(".");
}
// 将字符变为小写，并添加到 sb 中
sb.append(Character.toLowerCase(charArray[i]));
} else {
// 添加字符到 sb 中
sb.append(charArray[i]);
}
}
value = new String[]{sb.toString()};
}
检测 Invocation 参数
此段逻辑是检测方法列表中是否存在 Invocation 类型的参数，若存在，则为其生成判空代码和其他一些代码。相应的逻辑如下：
boolean hasInvocation = false;
for (int i = 0; i < pts.length; ++i) {
if (pts[i].getName().equals("com.alibaba.dubbo.rpc.Invocation")) {
// Null Point check
String s = String.format("\nif (arg%d == null) throw new IllegalArgumentException(\"invocation == null\");", i);
code.append(s);
s = String.format("\nString methodName = arg%d.getMethodName();", i);
code.append(s);
hasInvocation = true;
break;
}
}
String defaultExtName = cachedDefaultName;
String getNameCode = null;
for (int i = value.length - 1; i >= 0; --i) {
if (i == value.length - 1) {
if (null != defaultExtName) {
if (!"protocol".equals(value[i]))
if (hasInvocation)
getNameCode = String.format("url.getMethodParameter(methodName, \"%s\", \"%s\")", value[i], defaultExtName);
else
getNameCode = String.format("url.getParameter(\"%s\", \"%s\")", value[i], defaultExtName);
else
getNameCode = String.format("( url.getProtocol() == null ? \"%s\" : url.getProtocol() )", defaultExtName);
} else {
if (!"protocol".equals(value[i]))
if (hasInvocation)
getNameCode = String.format("url.getMethodParameter(methodName, \"%s\", \"%s\")", value[i], defaultExtName);
else
getNameCode = String.format("url.getParameter(\"%s\")", value[i]);
else
getNameCode = "url.getProtocol()";
}
} else {
if (!"protocol".equals(value[i]))
if (hasInvocation)
getNameCode = String.format("url.getMethodParameter(methodName, \"%s\", \"%s\")", value[i], defaultExtName);
else
getNameCode = String.format("url.getParameter(\"%s\", %s)", value[i], getNameCode);
else
getNameCode = String.format("url.getProtocol() == null ? (%s) : url.getProtocol()", getNameCode);
}
}
生成拓展名获取逻辑
本段逻辑用于根据 SPI 和 Adaptive 注解值生成“获取拓展名逻辑”，同时生成逻辑也受 Invocation 类型参数影响，综合因素导致本段逻辑相对复杂。本段逻辑可以会生成但不限于下面的代码：
String extName = (url.getProtocol() == null ? "dubbo" : url.getProtocol());
String extName = url.getMethodParameter(methodName, "loadbalance", "random");
String extName = url.getParameter("client", url.getParameter("transporter", "netty"));
生成拓展加载与目标方法调用逻辑
for (Method method : methods) {
Class<?> rt = method.getReturnType();
Class<?>[] pts = method.getParameterTypes();
Class<?>[] ets = method.getExceptionTypes();
Adaptive adaptiveAnnotation = method.getAnnotation(Adaptive.class);
StringBuilder code = new StringBuilder(512);
if (adaptiveAnnotation == null) {
// $无 Adaptive 注解方法代码生成逻辑}
} else {
// ${获取 URL 数据}
// ${获取 Adaptive 注解值}
// ${检测 Invocation 参数}
// ${生成拓展名获取逻辑}
// 生成拓展获取代码，格式如下：
// type全限定名 extension = (type全限定名)ExtensionLoader全限定名
// .getExtensionLoader(type全限定名.class).getExtension(extName);
// Tips: 格式化字符串中的 %<s 表示使用前一个转换符所描述的参数，即 type 全限定名
s = String.format("\n%s extension = (%<s)%s.getExtensionLoader(%s.class).getExtension(extName);",
type.getName(), ExtensionLoader.class.getSimpleName(), type.getName());
code.append(s);
// 如果方法返回值类型非 void，则生成 return 语句。
if (!rt.equals(void.class)) {
code.append("\nreturn ");
}
// 生成目标方法调用逻辑，格式为：
// extension.方法名(arg0, arg2, ..., argN);
s = String.format("extension.%s(", method.getName());
code.append(s);
for (int i = 0; i < pts.length; i++) {
if (i != 0)
code.append(", ");
code.append("arg").append(i);
}
code.append(");");
}
// 省略无关逻辑
}
以 Protocol 接口举例说明，上面代码生成的内容如下：
com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol extension = (com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol) ExtensionLoader
.getExtensionLoader(com.alibaba.dubbo.rpc.Protocol.class).getExtension(extName);
return extension.refer(arg0, arg1);
结论
dubbo最终通过核心的createAdaptiveExtensionClassCode 生成适配代码。抛开各种乱七八糟的校验逻辑和分支代码，实际我认为的核心代码只有一行:
s = String.format("\n%s extension = (%<s)%s.getExtensionLoader(%s.class).getExtension(extName);",
type.getName(), ExtensionLoader.class.getSimpleName(), type.getName());
即，通过SPI 获取对应的名称指定的实现类。
参考 http://dubbo.apache.org/zh-cn/docs/source_code_guide/adaptive-extension.html
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