Dubbo源码解析：网络通信
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Dubbo源码解析：网络通信相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
dubbo源码解析-网络通信
在之前的内容中，我们讲解了消费者端服务发现与提供者端服务暴露的相关内容，同时也知道消费者端通过内置的负载均衡算法获取合适的调用invoker进行远程调用。那么，本章节重点关注的就是远程调用过程即网络通信。
网络通信位于Remoting模块：
- Remoting 实现是 Dubbo 协议的实现，如果你选择 RMI 协议，整个 Remoting 都不会用上；
- Remoting 内部再划为
Transport 传输层和Exchange 信息交换层； - Transport 层只负责单向消息传输，是对 Mina, Netty, Grizzly 的抽象，它也可以扩展 UDP 传输；
- Exchange 层是在传输层之上封装了 Request-Response 语义；
网络通信的问题：
-
客户端与服务端连通性问题
-
粘包拆包问题
-
异步多线程数据一致问题
通信协议
dubbo内置，dubbo协议 ，rmi协议，hessian协议，http协议，webservice协议，thrift协议，rest协议，grpc协议，memcached协议，redis协议等10种通讯协议。各个协议特点如下
dubbo协议
Dubbo 缺省协议采用单一长连接和 NIO 异步通讯，适合于小数据量大并发的服务调用，以及服务消费者机器数远大于服务提供者机器数的情况。
缺省协议，使用基于 mina 1.1.7 和 hessian 3.2.1 的 tbremoting 交互。
- 连接个数：单连接
- 连接方式：长连接
- 传输协议：TCP
- 传输方式：NIO 异步传输
- 序列化：Hessian 二进制序列化
- 适用范围：传入传出参数数据包较小（建议小于100K），消费者比提供者个数多，单一消费者无法压满提供者，尽量不要用 dubbo 协议传输大文件或超大字符串。
- 适用场景：常规远程服务方法调用
rmi协议
RMI 协议采用 JDK 标准的 java.rmi.* 实现，采用阻塞式短连接和 JDK 标准序列化方式。
- 连接个数：多连接
- 连接方式：短连接
- 传输协议：TCP
- 传输方式：同步传输
- 序列化：Java 标准二进制序列化
- 适用范围：传入传出参数数据包大小混合，消费者与提供者个数差不多，可传文件。
- 适用场景：常规远程服务方法调用，与原生RMI服务互操作
hessian协议
Hessian 协议用于集成 Hessian 的服务，Hessian 底层采用 Http 通讯，采用 Servlet 暴露服务，Dubbo 缺省内嵌 Jetty 作为服务器实现。
Dubbo 的 Hessian 协议可以和原生 Hessian 服务互操作，即：
- 提供者用 Dubbo 的 Hessian 协议暴露服务，消费者直接用标准 Hessian 接口调用
- 或者提供方用标准 Hessian 暴露服务，消费方用 Dubbo 的 Hessian 协议调用。
- 连接个数：多连接
- 连接方式：短连接
- 传输协议：HTTP
- 传输方式：同步传输
- 序列化：Hessian二进制序列化
- 适用范围：传入传出参数数据包较大，提供者比消费者个数多，提供者压力较大，可传文件。
- 适用场景：页面传输，文件传输，或与原生hessian服务互操作
http协议
基于 HTTP 表单的远程调用协议，采用 Spring 的 HttpInvoker 实现
- 连接个数：多连接
- 连接方式：短连接
- 传输协议：HTTP
- 传输方式：同步传输
- 序列化：表单序列化
- 适用范围：传入传出参数数据包大小混合，提供者比消费者个数多，可用浏览器查看，可用表单或URL传入参数，暂不支持传文件。
- 适用场景：需同时给应用程序和浏览器 JS 使用的服务。
webservice协议
基于 WebService 的远程调用协议，基于 Apache CXF 实现](http://dubbo.apache.org/zh-cn/docs/user/references/protocol/webservice.html#fn2)。
可以和原生 WebService 服务互操作，即：
- 提供者用 Dubbo 的 WebService 协议暴露服务，消费者直接用标准 WebService 接口调用，
- 或者提供方用标准 WebService 暴露服务，消费方用 Dubbo 的 WebService 协议调用。
- 连接个数：多连接
- 连接方式：短连接
- 传输协议：HTTP
- 传输方式：同步传输
- 序列化：SOAP 文本序列化（http + xml）
- 适用场景：系统集成，跨语言调用
thrift协议
当前 dubbo 支持 [1]的 thrift 协议是对 thrift 原生协议 [2] 的扩展，在原生协议的基础上添加了一些额外的头信息，比如 service name，magic number 等。
rest协议
基于标准的Java REST API——JAX-RS 2.0（Java API for RESTful Web Services的简写）实现的REST调用支持
grpc协议
Dubbo 自 2.7.5 版本开始支持 gRPC 协议，对于计划使用 HTTP/2 通信，或者想利用 gRPC 带来的 Stream、反压、Reactive 编程等能力的开发者来说， 都可以考虑启用 gRPC 协议。
- 为期望使用 gRPC 协议的用户带来服务治理能力，方便接入 Dubbo 体系
- 用户可以使用 Dubbo 风格的，基于接口的编程风格来定义和使用远程服务
memcached协议
基于 memcached实现的 RPC 协议
redis协议
基于 Redis 实现的 RPC 协议
序列化
序列化就是将对象转成字节流，用于网络传输，以及将字节流转为对象，用于在收到字节流数据后还原成对象。序列化的优势有很多，例如安全性更好、可跨平台等。我们知道dubbo基于netty进行网络通讯，在NettyClient.doOpen()方法中可以看到Netty的相关类
bootstrap.setPipelineFactory(new ChannelPipelineFactory()
public ChannelPipeline getPipeline()
NettyCodecAdapter adapter = new NettyCodecAdapter(getCodec(), getUrl(), NettyClient.this);
ChannelPipeline pipeline = Channels.pipeline();
pipeline.addLast("decoder", adapter.getDecoder());
pipeline.addLast("encoder", adapter.getEncoder());
pipeline.addLast("handler", nettyHandler);
return pipeline;
);
然后去看NettyCodecAdapter 类最后进入ExchangeCodec类的encodeRequest方法，如下：
protected void encodeRequest(Channel channel, ChannelBuffer buffer, Request req) throws IOException
Serialization serialization = getSerialization(channel);
// header.
byte[] header = new byte[HEADER_LENGTH];
是的，就是Serialization接口，默认是Hessian2Serialization序列化接口。
Dubbo序列化支持java、compactedjava、nativejava、fastjson、dubbo、fst、hessian2、kryo，protostuff其中默认hessian2。其中java、compactedjava、nativejava属于原生java的序列化。
- dubbo序列化：阿里尚未开发成熟的高效java序列化实现，阿里不建议在生产环境使用它。
- hessian2序列化：hessian是一种跨语言的高效二进制序列化方式。但这里实际不是原生的hessian2序列化，而是阿里修改过的，它是dubbo RPC默认启用的序列化方式。
- json序列化：目前有两种实现，一种是采用的阿里的fastjson库，另一种是采用dubbo中自己实现的简单json库，但其实现都不是特别成熟，而且json这种文本序列化性能一般不如上面两种二进制序列化。
- java序列化：主要是采用JDK自带的Java序列化实现，性能很不理想。
最近几年，各种新的高效序列化方式层出不穷，不断刷新序列化性能的上限，最典型的包括：
- 专门针对Java语言的：Kryo，FST等等
- 跨语言的：Protostuff，ProtoBuf，Thrift，Avro，MsgPack等等
这些序列化方式的性能多数都显著优于 hessian2 （甚至包括尚未成熟的dubbo序列化）。所以我们可以为 dubbo 引入 Kryo 和 FST 这两种高效 Java 来优化 dubbo 的序列化。
使用Kryo和FST非常简单，只需要在dubbo RPC的XML配置中添加一个属性即可：
<dubbo:protocol name="dubbo" serialization="kryo"/>
网络通信
dubbo中数据格式
解决socket中数据粘包拆包问题，一般有三种方式
-
定长协议（数据包长度一致）
- 定长的协议是指协议内容的长度是固定的，比如协议byte长度是50，当从网络上读取50个byte后，就进行decode解码操作。定长协议在读取或者写入时，效率比较高，因为数据缓存的大小基本都确定了，就好比数组一样，缺陷就是适应性不足，以RPC场景为例，很难估计出定长的长度是多少。
-
特殊结束符（数据尾：通过特殊的字符标识#）
- 相比定长协议，如果能够定义一个特殊字符作为每个协议单元结束的标示，就能够以变长的方式进行通信，从而在数据传输和高效之间取得平衡，比如用特殊字符
\\n。特殊结束符方式的问题是过于简单的思考了协议传输的过程，对于一个协议单元必须要全部读入才能够进行处理，除此之外必须要防止用户传输的数据不能同结束符相同，否则就会出现紊乱。
- 相比定长协议，如果能够定义一个特殊字符作为每个协议单元结束的标示，就能够以变长的方式进行通信，从而在数据传输和高效之间取得平衡，比如用特殊字符
-
变长协议（协议头+payload模式）
- 这种一般是自定义协议，会以定长加不定长的部分组成，其中定长的部分需要描述不定长的内容长度。
- dubbo就是使用这种形式的数据传输格式
Dubbo 框架定义了私有的RPC协议，其中请求和响应协议的具体内容我们使用表格来展示。
Dubbo 数据包分为消息头和消息体，消息头用于存储一些元信息，比如魔数（Magic），数据包类型（Request/Response），消息体长度（Data Length）等。消息体中用于存储具体的调用消息，比如方法名称，参数列表等。下面简单列举一下消息头的内容。
| 偏移量(Bit) | 字段 | 取值 |
|---|---|---|
| 0 ~ 7 | 魔数高位 | 0xda00 |
| 8 ~ 15 | 魔数低位 | 0xbb |
| 16 | 数据包类型 | 0 - Response, 1 - Request |
| 17 | 调用方式 | 仅在第16位被设为1的情况下有效，0 - 单向调用，1 - 双向调用 |
| 18 | 事件标识 | 0 - 当前数据包是请求或响应包，1 - 当前数据包是心跳包 |
| 19 ~ 23 | 序列化器编号 | 2 - Hessian2Serialization 3 - JavaSerialization 4 - CompactedJavaSerialization 6 - FastJsonSerialization 7 - NativeJavaSerialization 8 - KryoSerialization 9 - FstSerialization |
| 24 ~ 31 | 状态 | 20 - OK 30 - CLIENT_TIMEOUT 31 - SERVER_TIMEOUT 40 - BAD_REQUEST 50 - BAD_RESPONSE … |
| 32 ~ 95 | 请求编号 | 共8字节，运行时生成 |
| 96 ~ 127 | 消息体长度 | 运行时计算 |
消费方发送请求
（1）发送请求
为了便于大家阅读代码，这里以 DemoService 为例，将 sayHello 方法的整个调用路径贴出来。
proxy0#sayHello(String)
—> InvokerInvocationHandler#invoke(Object, Method, Object[])
—> MockClusterInvoker#invoke(Invocation)
—> AbstractClusterInvoker#invoke(Invocation)
—> FailoverClusterInvoker#doInvoke(Invocation, List<Invoker<T>>, LoadBalance)
—> Filter#invoke(Invoker, Invocation) // 包含多个 Filter 调用
—> ListenerInvokerWrapper#invoke(Invocation)
—> AbstractInvoker#invoke(Invocation)
—> DubboInvoker#doInvoke(Invocation)
—> ReferenceCountExchangeClient#request(Object, int)
—> HeaderExchangeClient#request(Object, int)
—> HeaderExchangeChannel#request(Object, int)
—> AbstractPeer#send(Object)
—> AbstractClient#send(Object, boolean)
—> NettyChannel#send(Object, boolean)
—> NioClientSocketChannel#write(Object)
dubbo消费方，自动生成代码对象如下
public class proxy0 implements ClassGenerator.DC, EchoService, DemoService
private InvocationHandler handler;
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;
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 Result invoke(Invocation invocation) throws RpcException
Result result = null;
// 获取 mock 配置值
String value = directory.getUrl().getMethodParameter(invocation.getMethodName(), 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
result = this.invoker.invoke(invocation);
catch (RpcException e)
// 调用失败，执行 mock 逻辑
result = doMockInvoke(invocation, e);
return result;
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<T> implements Invoker<T>
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<String, String> 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。
@Override
protected Result doInvoke(final Invocation invocation) throws Throwable
RpcInvocation inv = (RpcInvocation) invocation;
final String methodName = RpcUtils.getMethodName(invocation);
//将目标方法以及版本好作为参数放入到Invocation中
inv.setAttachment(PATH_KEY, getUrl().getPath());
inv.setAttachment(VERSION_KEY, version);
//获得客户端连接
ExchangeClient currentClient; //初始化invoker的时候，构建的一个远程通信连接
if (clients.length == 1) //默认
currentClient = clients[0];
else
//通过取模获得其中一个连接
currentClient = clients[index.getAndIncrement() % clients.length];
try
//表示当前的方法是否存在返回值
boolean isOneway = RpcUtils.isOneway(getUrl(), invocation);
int timeout = getUrl().getMethodParameter(methodName, TIMEOUT_KEY, DEFAULT_TIMEOUT);
//isOneway 为 true，表示“单向”通信
if (isOneway) //异步无返回值
boolean isSent = getUrl().getMethodParameter(methodName, Constants.SENT_KEY, false);
currentClient.send(inv, isSent);
RpcContext.getContext().setFuture(null);
return AsyncRpcResult.newDefaultAsyncResult(invocation);
else //存在返回值
//是否采用异步
AsyncRpcResult asyncRpcResult = new AsyncRpcResult(inv);
CompletableFuture<Object> responseFuture = currentClient.request(inv, timeout);
responseFuture.whenComplete((obj, t) ->
if (t != null)
asyncRpcResult.completeExceptionally(t);
else
asyncRpcResult.complete((AppResponse) obj);
);
RpcContext.getContext().setFuture(new FutureAdapter(asyncRpcResult));
return asyncRpcResult;
//省略无关代码
最终进入到HeaderExchangeChannel#request方法，拼装Request并将请求发送出去
public CompletableFuture<Object> request(Object request, int timeout) throws RemotingException
if (closed)
throw new RemotingException(this.getLocalAddress(), null, "Failed tosend request " + request + ", cause: The channel " + this + " is closed!");
// 创建请求对象
Request req = new Request();
req.setVersion(Version.getProtocolVersion());
req.setTwoWay(true);
req.setData(request);
DefaultFuture future = DefaultFuture.newFuture(channel, req, timeout);
try
//NettyClient
channel.send(req);
catch (RemotingException e)
future.cancel();
throw e;
return future;
（2）请求编码
在netty启动时，我们设置了编解码器，其中通过ExchangeCodec完成编解码工作如下：
public class ExchangeCodec extends TelnetCodec
// 消息头长度
protected static final int HEADER_LENGTH = 16;
// 魔数内容
protected static final short MAGIC = (short) 0xdabb;
protected static final byte MAGIC_HIGH = Bytes.short2bytes(MAGIC)[0];
protected static final byte MAGIC_LOW = Bytes.short2bytes(MAGIC)[1];
protected static final byte FLAG_REQUEST = (byte) 0x80;
protected static final byte FLAG_TWOWAY = (byte) 0x40;
protected static final byte FLAG_EVENT = (byte) 0x20;
protected static final int SERIALIZATION_MASK = 0x1f;
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ExchangeCodec.class);
public Short getMagicCode()
return MAGIC;
@Override
public void encode(Channel channel, ChannelBuffer buffer, Object msg) throws IOException
if (msg instanceof Request)
// 对 Request 对象进行编码
encodeRequest(channel, buffer, (Request) msg);
else if (msg instanceof Response)
// 对 Response 对象进行编码，后面分析
encodeResponse(channel, buffer, (Response) msg);
else
super.encode(channel, buffer, msg);
protected void encodeRequest(Channel channel, ChannelBuffer buffer, Request req) throws IOException
Serialization serialization = getSerialization(channel);
// 创建消息头字节数组，长度为 16
byte[] header = new byte[HEADER_LENGTH];
// 设置魔数
Bytes.short2bytes(MAGIC, header);
// 设置数据包类型（Request/Response）和序列化器编号
header[2] = (byte) (FLAG_REQUEST | serialization.getContentTypeId());
// 设置通信方式(单向/双向)
if (req.isTwoWay())
header[2] |= FLAG_TWOWAY;
// 设置事件标识
if (req.Dubbo架构设计与源码解析 服务注册