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Retrofit 框架原理和源码分析

Retrofit 框架原理和源码分析

作者: 木木Jump | 来源:发表于2021-07-05 10:38 被阅读0次

    一、简单使用

    具体使用流程和方法说明详见:使用教程

    简单的代码示例:

    //步骤1:创建接口类
    public interface WanAndroidService {
        @GET("article/list/{index}/json")
        Call<JsonObject> getArticles(@Path("index") int index);
    }
    
    //步骤2:构建Retrofit实例
    Retrofit retrofit = new Retrofit.Builder()
                    .baseUrl("https://wanandroid.com/")
                    .addConverterFactory(GsonConverterFactory.create())
                    .build();
    
    //步骤3:通过Retrofit.create方法创建接口类的代理对象
    WanAndroidService wanAndroidService = retrofit.create(WanAndroidService.class);
    
    //步骤4:调用接口代理对象方法返回Call类实例或者其他自定义请求类
    Call<JsonObject> articles  = wanAndroidService.getArticles(0);
    
    //步骤5:调用Call类实例的同步或者异步请求方法,发起网络请求(.body()方法为获取请求成功后返回的实体数据对象)
    JsonObject body = articles.execute().body();
    

    二、原理分析

    2.1、创建接口对象

    2.1.1、源码

    步骤1和2比较简单,创建接口类,然后根据实际的情况构建Retrofit类实例即可

    源码分析从步骤3Retrofit.create方法开始:

    public <T> T create(final Class<T> service) {
        //校验是否接口是否存在类型变量,存在则抛出异常
        //如果Retrofit实例设置了立即校验,会先解析注解,将结果保存到缓存中备用(详解loadServiceMethod方法分析)
        validateServiceInterface(service);
        return (T)
        //使用动态代理方法创建代理对象
            Proxy.newProxyInstance(
                service.getClassLoader(),
                new Class<?>[] {service},
                new InvocationHandler() {
                  //平台信息类对象
                  private final Platform platform = Platform.get();
                  private final Object[] emptyArgs = new Object[0];
    
                  @Override
                  public @Nullable Object invoke(Object proxy, Method method, @Nullable Object[] args)
                      throws Throwable {
                    // 如果方法来自Object类,则调用Object类方法的默认实现,不做任何处理.
                    if (method.getDeclaringClass() == Object.class) {
                      return method.invoke(this, args);
                    }
                    args = args != null ? args : emptyArgs;
                    //isDefaultMethod(method),判断是否是java8并且是默认实现方法
                    //如果是,则直接调用方法实现,不做任何处理
                    return platform.isDefaultMethod(method)
                        ? platform.invokeDefaultMethod(method, service, proxy, args)
                        //请求方法真正的调用逻辑
                        : loadServiceMethod(method).invoke(args);
                  }
                });
      }
    
    

    2.1.2、总结

    1. 通过JDK动态代理技术生成我们定义请求接口的代理对象。

    2. 接口方法的调用最终会调用到InvocationHandlerinvoke方法。

    3. invoke方法内部接口是否合法(非泛型接口),并且不是Object的方法,接口方法也不存在默认实现(JAVA8开始支持),则最终调用loadServiceMethod(method).invoke(args);方法开始解析封装网络请求。

    2.2、接口方法调用

    按照2.1的结论,接口方法的调用最终会调用到loadServiceMethod(method).invoke(args);方法,具体源码分析如下:

    2.2.1、源码

    loadServiceMethod(method)

    a. 解析注解,生成ServiceMethod对象(loadServiceMethod(method)

    ServiceMethod<?> loadServiceMethod(Method method) {
        //先从缓存获取,缓存获取到直接返回
        ServiceMethod<?> result = serviceMethodCache.get(method);
        if (result != null) return result;
    
        synchronized (serviceMethodCache) {
          //double check 再检查一次缓存
          result = serviceMethodCache.get(method);
          if (result == null) {
            //开始解析方法注解,生成ServiceMethod对象
            result = ServiceMethod.parseAnnotations(this, method);
            //缓存该方法对应的ServiceMethod解析结果,下次请求可以直接从缓存获取
            serviceMethodCache.put(method, result);
          }
        }
        return result;
      }
    

    b. 解析注解,返回ServiceMethod对象(ServiceMethod.parseAnnotations(this, method)

    static <T> ServiceMethod<T> parseAnnotations(Retrofit retrofit, Method method) {
        //生成RequestFactory对象,创建实例的同时会解析注解获取网络请求数据,解析的同时会校验各个注解的合法性(比如请求方法注解必须是默认GET/POST/...等等校验)
        RequestFactory requestFactory = RequestFactory.parseAnnotations(retrofit, method);
        //获取返回参数类型
        Type returnType = method.getGenericReturnType();
        //校验返回参数类型,类型不能为以下类型:
        //1、类型变量类型(T,E等等)、通配符表达式、
        //2、参数类型<>中的参数类型不能存在类型变量或者通配符(即可以是List<String>、不能是List<T>或者List<?>、
        //3、泛型数组类型元素类型也不能存在类型变量或者通配符类型)
        if (Utils.hasUnresolvableType(returnType)) {
          throw methodError(
              method,
              "Method return type must not include a type variable or wildcard: %s",
              returnType);
        }
        //返回类型也不能是void.class
        if (returnType == void.class) {
          throw methodError(method, "Service methods cannot return void.");
        }
        //校验通过调用HttpServiceMethod的parseAnnotations方法解析注解
        return HttpServiceMethod.parseAnnotations(retrofit, method, requestFactory);
      }
    

    c. 继续解析注解,返回HttpServiceMethod对象(HttpServiceMethod.parseAnnotations(this, method, requestFactory)

    //关键代码
    static <ResponseT, ReturnT> HttpServiceMethod<ResponseT, ReturnT> parseAnnotations(
          Retrofit retrofit, Method method, RequestFactory requestFactory) {
        ......
        boolean continuationWantsResponse = false;
        boolean continuationBodyNullable = false;
        
        Annotation[] annotations = method.getAnnotations();
        Type adapterType;
        if (isKotlinSuspendFunction) {
          ......
        } else {
          //获取方法的返回参数类型
          adapterType = method.getGenericReturnType();
        }
        //创建请求适配器(内部通过CallAdpater.Factory创建,如果不自定义,并且方法返回值是Call;则使用DefaultCallAdapterFactory创建CallAdapter;可以通过Retrofit配置新增Factory改变默认行为)
        CallAdapter<ResponseT, ReturnT> callAdapter =
            createCallAdapter(retrofit, method, adapterType, annotations);
        Type responseType = callAdapter.responseType();
        ......
    
        //创建响应数据转换器(流程类似请求适配器创建)
        Converter<ResponseBody, ResponseT> responseConverter =
            createResponseConverter(retrofit, method, responseType);
    
        okhttp3.Call.Factory callFactory = retrofit.callFactory;
        if (!isKotlinSuspendFunction) {
          //返回CallAdapted实例,传递的参数说明:
          //1、requestFactory:内部保存注解解析到的请求方法,请求参数,URL等等数据;
          //2、callFactory:即OkHttpClient;
          //3、responseConverter:数据解析转换器;
          //4、callAdapter:请求适配器,可以自定义实现线程切换等逻辑,Android默认适配器功能是将异步请求响应回调切换到主线程)
          return new CallAdapted<>(requestFactory, callFactory, responseConverter, callAdapter);
        } else if (continuationWantsResponse) {
          ......
        } else {
          ......
        }
      }
    

    默认的DefaultCallAdapterFactory请求适配器创建工厂源码如下:

    final class DefaultCallAdapterFactory extends CallAdapter.Factory {
      private final @Nullable Executor callbackExecutor;
    
      //如果是Android 默认传入的是Platform.MainThreadExecutor实例(可以通过Retrofit配置修改)
      DefaultCallAdapterFactory(@Nullable Executor callbackExecutor) {
        this.callbackExecutor = callbackExecutor;
      }
    
      @Override
      public @Nullable CallAdapter<?, ?> get(
          Type returnType, Annotation[] annotations, Retrofit retrofit) {
        //返回值类型不为Call.class,则返回null
        if (getRawType(returnType) != Call.class) {
          return null;
        }
        //检查返回参数类型
        if (!(returnType instanceof ParameterizedType)) {
          throw new IllegalArgumentException(
              "Call return type must be parameterized as Call<Foo> or Call<? extends Foo>");
        }
        //获取Call<xxx>,xxx参数对应的类型
        final Type responseType = Utils.getParameterUpperBound(0, (ParameterizedType) returnType);
    
        final Executor executor =
            Utils.isAnnotationPresent(annotations, SkipCallbackExecutor.class)
                ? null
                : callbackExecutor;
    
        return new CallAdapter<Object, Call<?>>() {
          @Override
          public Type responseType() {
            return responseType;
          }
    
          @Override
          public Call<Object> adapt(Call<Object> call) {
            //如果是Android,最终会调用到ExecutorCallbackCall里,JAVA不做处理
            return executor == null ? call : new ExecutorCallbackCall<>(executor, call);
          }
        };
      }
    
      static final class ExecutorCallbackCall<T> implements Call<T> {
        final Executor callbackExecutor;
        final Call<T> delegate;
    
        ExecutorCallbackCall(Executor callbackExecutor, Call<T> delegate) {
          this.callbackExecutor = callbackExecutor;
          this.delegate = delegate;
        }
    
        @Override
        public void enqueue(final Callback<T> callback) {
          Objects.requireNonNull(callback, "callback == null");
    
          delegate.enqueue(
              new Callback<T>() {
                @Override
                public void onResponse(Call<T> call, final Response<T> response) {   //切换线程(默认是切换到主线程)
                  callbackExecutor.execute(
                      () -> {
                        if (delegate.isCanceled()) {
                          callback.onFailure(ExecutorCallbackCall.this, new IOException("Canceled"));
                        } else {
                          callback.onResponse(ExecutorCallbackCall.this, response);
                        }
                      });
                }
    
                @Override
                public void onFailure(Call<T> call, final Throwable t) {
                  callbackExecutor.execute(() -> callback.onFailure(ExecutorCallbackCall.this, t));
                }
              });
        }
    
        @Override
        public boolean isExecuted() {
          return delegate.isExecuted();
        }
    
        @Override
        public Response<T> execute() throws IOException {
          return delegate.execute();
        }
    
        ......
      }
    }
    

    ServiceMehod.invoke(Object args)

    接上一步,loadServiceMethod(method)返回的是个HttpServerMethod子类的实例,invoke具体实现在HttpServerMethod中,源码如下:

      @Override
      final @Nullable ReturnT invoke(Object[] args) {
        //创建OkHttpCall实例
        Call<ResponseT> call = new OkHttpCall<>(requestFactory, args, callFactory, responseConverter);
        //调用adapt方法,Java最终会调用到CallAdapted的adapt方法中(Kotlin类似稍微有点区别),最终会调用callAdapter的adapt方法,源码如下
        return adapt(call, args);
      }
    
      protected abstract @Nullable ReturnT adapt(Call<ResponseT> call, Object[] args);
    
      static final class CallAdapted<ResponseT, ReturnT> extends HttpServiceMethod<ResponseT, ReturnT> {
        private final CallAdapter<ResponseT, ReturnT> callAdapter;
    
        CallAdapted(
            RequestFactory requestFactory,
            okhttp3.Call.Factory callFactory,
            Converter<ResponseBody, ResponseT> responseConverter,
            CallAdapter<ResponseT, ReturnT> callAdapter) {
          super(requestFactory, callFactory, responseConverter);
          this.callAdapter = callAdapter;
        }
    
        @Override
        protected ReturnT adapt(Call<ResponseT> call, Object[] args) {
          //callAdapter如上一步所述,默认情况下Android平台返回的是ExecutorCalbackCall(内部默认实现仅是将异步请求返回回调切回主线程),当然我们可以通过配置callbackExecutor和新增自定义callAdapter的方式改变返回值或者默认行为
          return callAdapter.adapt(call);
        }
      }
    

    2.2.2、总结

    1、loadServiceMethod(method).invoke(args);调用结束,默认情况下返回的是一个OKHttpCall的实例(Android 平台返回的是ExecutorCalbackCall,它是OKHttpCall实例的装饰器,扩展了OKHttpCall异步请求回调处理逻辑)。

    2、可以通过Retrofit.BuildercallbackExecutor方法设置异步回调处理器的方式改变ExecutorCalbackCall默认切换异步请求回调至主线程的行为。

    3、可以通过Retrofit.BuilderaddCallAdapterFactory方法,新增适配器工厂,改变和扩展方法返回值以及方法执行,异步请求回调线程切换等逻辑。

    4、Retrofit+RxJava的模式,就是通过上述3的方式,新增适配器工厂,从而达到改变方法返回值,扩展功能的目的。

    2.3、发起网络请求

    接上面2.2逻辑,返回的是OkHttpCall(Android平台默认ExecutorCalbackCall仅仅是个装饰器,最终方法调用也会调用到OkHttpCall里面)

    (如果新增了CallAdapter,改变了返回值,最终还是需要调用到OkHttpCall方法来实现网络请求,流程和默认行为类似)

    2.3.1、源码

    同步请求

    Call.execute() 方法

      @Override
      public Response<T> execute() throws IOException {
        okhttp3.Call call;
    
        synchronized (this) {
          //一个Call只能执行一次,否则抛出一次
          if (executed) throw new IllegalStateException("Already executed.");
          executed = true;
          //获取okhttp3.Call实例,通过callFactory和requestFactory创建
          //最终会调用OkHttpClient.newCall(Request request)方法创建okhttp3.Call实例
          call = getRawCall();
        }
    
        if (canceled) {
          call.cancel();
        }
        //最终调用okhttp3.Call的execute方法发起同步请求
        //parseResponse解析响应数据
        return parseResponse(call.execute());
      }
    

    2.3.2、异步请求

    Call.enqueue(final Callback\<T> callback) 方法

    @Override
      public void enqueue(final Callback<T> callback) {
        Objects.requireNonNull(callback, "callback == null");
    
        okhttp3.Call call;
        Throwable failure;
    
        synchronized (this) {
          //一个Call只能执行一次请求
          if (executed) throw new IllegalStateException("Already executed.");
          executed = true;
    
          call = rawCall;
          failure = creationFailure;
          if (call == null && failure == null) {
            try {
          //获取okhttp3.Call实例,通过callFactory和requestFactory创建
          //最终会调用OkHttpClient.newCall(Request request)方法创建okhttp3.Call实例
              call = rawCall = createRawCall();
            } catch (Throwable t) {
              throwIfFatal(t);
              failure = creationFailure = t;
            }
          }
        }
    
        if (failure != null) {
          callback.onFailure(this, failure);
          return;
        }
    
        if (canceled) {
          call.cancel();
        }
        //调用okhttp3.Call的enqueue异步方法发起异步请求
        call.enqueue(
            new okhttp3.Callback() {
              @Override
              public void onResponse(okhttp3.Call call, okhttp3.Response rawResponse) {
                Response<T> response;
                try {
                  //解析响应数据
                  response = parseResponse(rawResponse);
                } catch (Throwable e) {
                  throwIfFatal(e);
                  callFailure(e);
                  return;
                }
    
                try {
                  //回调响应数据解析结果
                  callback.onResponse(OkHttpCall.this, response);
                } catch (Throwable t) {
                  throwIfFatal(t);
                  t.printStackTrace(); // TODO this is not great
                }
              }
    
              @Override
              public void onFailure(okhttp3.Call call, IOException e) {
                //回调失败
                callFailure(e);
              }
    
              private void callFailure(Throwable e) {
                try {
                  callback.onFailure(OkHttpCall.this, e);
                } catch (Throwable t) {
                  throwIfFatal(t);
                  t.printStackTrace(); // TODO this is not great
                }
              }
            });
      }
    

    解析数据

    OkHttpCall.parseResponse(okhttp3.Response rawResponse)方法

    Response<T> parseResponse(okhttp3.Response rawResponse) throws IOException {
        ResponseBody rawBody = rawResponse.body();
    
        // 删除请求体主体数据,以便后面使用无主体数据的Response传递响应结果
        rawResponse =
            rawResponse
                .newBuilder()
                .body(new NoContentResponseBody(rawBody.contentType(), rawBody.contentLength()))
                .build();
    
        int code = rawResponse.code();
        //判断请求状态码
        if (code < 200 || code >= 300) {
          //非200,请求失败
          try {
            //缓存错误响应主体数据
            ResponseBody bufferedBody = Utils.buffer(rawBody);
            //生成Retrofit的Response实例并返回
            return Response.error(bufferedBody, rawResponse);
          } finally {
            rawBody.close();
          }
        }
    
        if (code == 204 || code == 205) {
          rawBody.close();
          //204,205判断响应体没有主体内容,直接返回成功无数据的Retrofit.Response实例
          return Response.success(null, rawResponse);
        }
        //使用Okio.buffer读取响应体主体数据到ExceptionCatchingResponseBody(ResponseBody的子类)实例中
        ExceptionCatchingResponseBody catchingBody = new ExceptionCatchingResponseBody(rawBody);
        try {
          //解析主体数据,返回我们需要的数据实体对象
          T body = responseConverter.convert(catchingBody);
          //返回成功有数据的Retrofit.Response实例
          return Response.success(body, rawResponse);
        } catch (RuntimeException e) {
          catchingBody.throwIfCaught();
          throw e;
        }
      }
    

    2.3.2、总结

    1. 广告请求最终会调用到okhttp3.Call的同步或者异步方法。

    2. 通过OkHttpCall.parseResponse方法解析okhttp3.Call请求返回的okhttp3.Response响应数据。最后会调用responseConverter.convert(转换器的转换方法)解析转换不同的数据结构。

    3. 可以通过Retrofit.BuilderaddConverterFactory的方法,新增数据转换器,支持解析不同的数据结构。

    4. 解析数据之后,会将响应结果,成功数据实体或者失败数据包装成Retrofit.Response的实例返回。可以通过Retrofit.Response类的code()或者isSuccessful()方法判断是否成功。通过body()方法获取请求成功状态下的返回的数据实体(可能为空)。

    5. 如果不新增ConverterFactory,默认情况只能返回okhttp3.ResponseBody类的对象实例。即Retrofit.Response.body()获取的实例只能是okhttp3.ResponseBody类的对象(java8+也可以是Optional),同时定义接口方法的返回值实际参数类型只能是okhttp3.ResponseBody.class

    三、最后总结

    • Retrofit框架让开发者可以通过接口注解的方式描述网络请求,然后通过JDK动态代理的方式真正实现接口方法调用逻辑。方法的调用会对接口注解进行解析,最后将网络请求解析结果和相关配置封装到OkHttpCall中。

    • OkHttpCall调用方法开始网络请求,最终还是会调用okHttp3.call类中的同步或者异步请求方法,实现真正的网络请求(即网络请求的实现还是通过OkHttp框架实现的)。

    • CallAdapter数据请求适配器是为了扩展OkHttpCall的功能,最后还是会通过OkHttpCall来组织网络请求。

    • ConverAdapter数据转换器的作用是在请求成功之后,将数据结构转换成我们想要是实体对象。

    四、关联知识

    Java 动态代理知识

    Retrofit 框架使用

    Java Type 知识说明

    五、参考文章

    Android Retrofit 工作原理解析

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          本文标题:Retrofit 框架原理和源码分析

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