SpringCloud升级之路2020.0.x版-27.OpenFeign的生命周期-创建代理

Posted 2021-11-06 干货满满张哈希

本系列代码地址：https://github.com/JoJoTec/spring-cloud-parent

接下来，我们开始分析 OpenFeign 的生命周期，结合 OpenFeign 本身的源代码。首先是从接口定义创建 OpenFeign 代理开始。我们这里只关心同步客户端，因为异步客户端目前还在实现中，并且在我们的项目中，异步响应式的客户端不用 OpenFeign，而是用的官方的 WebClient

创建 OpenFeign 代理

创建 OpenFeign 代理，主要分为以下几步：

1. 使用 Contract 解析接口的每一个方法，生成每一个方法的元数据列表：List<MethodMetadata> metadata
2. 根据每一个 MethodMetadata，生成对应的请求模板工厂 RequestTemplate.Factory，用于生成后面的请求。同时，使用这个模板工厂以及其他配置生成对应的方法处理器 MethodHandler，对于同步的 OpenFeign，MethodHandler 实现为 SynchronousMethodHandler。将接口方法与 MethodHandler 一一对应建立映射，结果为 Map<Method, MethodHandler> methodToHandler。对于 Java 8 引入的 interface default 方法，需要用不同 MethodHandler，即 DefaultMethodHandler ，因为这种方法不用代理，不用生成对应的 http 调用，其实现为直接调用对应的 default 方法代码。
3. 使用 InvocationHandlerFactory 这个工厂，创建 InvocationHandler 用于代理调用。
4. 调用 JDK 动态代理生成类方法使用 InvocationHandler 创建代理类。

创建 OpenFeign 代理，主要基于 JDK 的动态代理实现。我们先举一个简单的例子，创建一个 JDK 动态代理，用来类比。

JDK 动态代理

使用 JDK 动态代理，需要如下几个步骤：

1. 编写接口以及对应的代理类。我们这里编写一个简单的接口和对应的实现类:

public interface TestService {
    void test();
}

public class TestServiceImpl implements TestService {
    @Override
    public void test() {
        System.out.println("TestServiceImpl#test is called");
    }
}

2.创建代理类实现java.lang.reflect.InvocationHandler，并且，在核心方法中，调用实际的对象，这里即我们上面 TestService 的实现类 TestServiceImpl 的对象。

JDK 中有内置的动态代理 API，其核心是 java.lang.reflect.InvocationHandler。我们先来创建一个简单的 InvocationHandler 实现类：

public class SimplePrintMethodInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private final TestService testService;
    public SimplePrintMethodInvocationHandler(TestService testService) {
        this.testService = testService;
    }
    @Override
    public Object invoke(
            //代理对象
            Object proxy,
            //调用的方法
            Method method,
            //使用的参数
            Object[] args)
            throws Throwable {
        System.out.println("Invoked method: " + method.getName());
        //进行实际的调用
        return method.invoke(testService, args);
    }
}

3.创建代理对象，并使用代理对象调用。一般通过 Proxy 的静态方法去创建，例如:

//首先，创建要代理的对象
TestServiceImpl testServiceImpl = new TestServiceImpl();
//然后使用要代理的对象创建对应的 InvocationHandler
SimplePrintMethodInvocationHandler simplePrintMethodInvocationHandler = new SimplePrintMethodInvocationHandler(testServiceImpl);
//创建代理类，因为一个类可能实现多个接口，所以这里返回的是 Object，用户根据自己需要强制转换成要用的接口
Object proxyInstance = Proxy.newProxyInstance(
        TestService.class.getClassLoader(),
        testServiceImpl.getClass().getInterfaces(),
        simplePrintMethodInvocationHandler
);
//强制转换
TestService proxied = (TestService) proxyInstance;
//使用代理对象进行调用
proxied.test();

这样，我们就使用了 JDK 的内置动态代理机制实现了一个简单的动态代理。在 OpenFeign 的使用中，和我们的示例有一点区别。首先，我们只需要定义要代理的接口，不用定义实现类。因为所有的 OpenFeign 接口要做的事情其实都是 HTTP 调用，其信息可以自动从接口定义中生成，我们可以使用统一的对象根据接口定义，承载 OpenFeign 接口定义的请求。在 OpenFeign 中，这个等同于实现对象的，就是根据接口生成的 MethodHandler，在同步的 OpenFeign 中，即 feign.SynchronousMethodHandler。之后，OpenFeign 创建的 InvocationHandler，其实就是将调用转发到对应的 SynchronousMethodHandler 的对应方法。

创建 OpenFeign 代理对象的流程详解

我们使用前面的例子，来看一下创建代理的流程：

interface GitHub {
    /**
     * 定义get方法，包括路径参数，响应返回序列化类
     * @param owner
     * @param repository
     * @return
     */
    @RequestLine("GET /repos/{owner}/{repo}/contributors")
    List<Contributor> contributors(@Param("owner") String owner, @Param("repo") String repository);

    /**
     * 响应体结构类
     */
    class Contributor {
        String login;
        int contributions;

        public Contributor() {
        }

        public String getLogin() {
            return login;
        }

        public void setLogin(String login) {
            this.login = login;
        }

        public int getContributions() {
            return contributions;
        }

        public void setContributions(int contributions) {
            this.contributions = contributions;
        }
    }
}

/**
 * 基于 FastJson 的反序列化解码器
 */
static class FastJsonDecoder implements Decoder {
    @Override
    public Object decode(Response response, Type type) throws IOException, DecodeException, FeignException {
        //读取 body
        byte[] body = response.body().asInputStream().readAllBytes();
        return JSON.parseObject(body, type);
    }
}

public static void main(String[] args) {
    //创建 Feign 代理的 HTTP 调用接口实现
    GitHub github = Feign.builder()
                        //指定解码器为 FastJsonDecoder
                        .decoder(new FastJsonDecoder())
                        //指定代理类为 GitHub，基址为 https://api.github.com
                        .target(GitHub.class, "https://api.github.com");
    List<GitHub.Contributor> contributors = github.contributors("OpenFeign", "feign");
}

我们这里关心的其实就是创建 Feign 代理的 HTTP 调用接口实现这一步的内部流程。首先我们来看 Feign 的 Builder 的结构，当我们初始化一个 Feign 的 Builder 也就是调用 Feign.builder() 时，会创建如下组件（同时也说明以下组件都是可以配置的，如果一些配置之前没有提到，则可以）：

//请求拦截器列表，默认为空
private final List<RequestInterceptor> requestInterceptors = new ArrayList();
//日志级别，默认不打印任何日志
private Level logLevel = Level.NONE;
//负责解析类元数据的 Contract，默认是支持 OpenFeign 内置注解的默认 Contract 
private Contract contract = new Contract.Default();
//承载 HTTP 请求的 Client，默认是基于 Java HttpURLConnection 的 Default Client
private Client client = new feign.Client.Default((SSLSocketFactory)null, (HostnameVerifier)null);
//重试器，默认也是 Default
private Retryer retryer = new feign.Retryer.Default();
//默认的日志 Logger，默认不记录任何日志
private Logger logger = new NoOpLogger();
//编码器解码器也是默认的
private Encoder encoder = new feign.codec.Encoder.Default();
private Decoder decoder = new feign.codec.Decoder.Default();
//查询参数编码，这个我们一般不会修改
private QueryMapEncoder queryMapEncoder = new FieldQueryMapEncoder();
//错误编码器，默认为 Default
private ErrorDecoder errorDecoder = new feign.codec.ErrorDecoder.Default();
//各种超时的 Options 走的默认配置
private Options options = new Options();
//用来生成 InvocationHandler 的 Factory 也是默认的
private InvocationHandlerFactory invocationHandlerFactory = new feign.InvocationHandlerFactory.Default();
//是否特殊解析 404 错误，因为针对 404 我们可能不想抛出异常，默认是 false
private boolean decode404 = false;
//是否在解码后立刻关闭 Response，默认为是
private boolean closeAfterDecode = true;
//异常传播规则，默认是不传播
private ExceptionPropagationPolicy propagationPolicy = ExceptionPropagationPolicy.NONE;
//是否强制解码，这个主要为了兼容异步 Feign 引入的配置，我们直接忽略，认为他就是 false 即可
private boolean forceDecoding = false;
private List<Capability> capabilities = new ArrayList();

我们的代码中指定了指定解码器为 FastJsonDecoder，所以 Decoder 就是 FastJsonDecoder 了。最后通过 target(GitHub.class, "https://api.github.com");指定定代理类为 GitHub，基址为 https://api.github.com，这时候就会生成 Feign 代理类，其步骤是：

Feign

public <T> T target(Class<T> apiType, String url) {
  //使用代理接口类型，以及基址创建 HardCodedTarget，他的意思其实就是硬编码的 Target
  return target(new HardCodedTarget<T>(apiType, url));
}

public <T> T target(Target<T> target) {
  return build().newInstance(target);
}

public Feign build() {
  //将所有组件经过所有的 Capability，从这里我们可以看出，我们可以实现 Capability 接口来在创建 Feign 代理的时候动态修改组件
  Client client = Capability.enrich(this.client, capabilities);
  Retryer retryer = Capability.enrich(this.retryer, capabilities);
  List<RequestInterceptor> requestInterceptors = this.requestInterceptors.stream()
      .map(ri -> Capability.enrich(ri, capabilities))
      .collect(Collectors.toList());
  Logger logger = Capability.enrich(this.logger, capabilities);
  Contract contract = Capability.enrich(this.contract, capabilities);
  Options options = Capability.enrich(this.options, capabilities);
  Encoder encoder = Capability.enrich(this.encoder, capabilities);
  Decoder decoder = Capability.enrich(this.decoder, capabilities);
  InvocationHandlerFactory invocationHandlerFactory =
      Capability.enrich(this.invocationHandlerFactory, capabilities);
  QueryMapEncoder queryMapEncoder = Capability.enrich(this.queryMapEncoder, capabilities);

  //创建 SynchronousMethodHandler 的 Factory，用于生成 SynchronousMethodHandler，SynchronousMethodHandler 是实际承载 Feign 代理请求的实现类
  SynchronousMethodHandler.Factory synchronousMethodHandlerFactory =
      new SynchronousMethodHandler.Factory(client, retryer, requestInterceptors, logger,
          logLevel, decode404, closeAfterDecode, propagationPolicy, forceDecoding);
  //通过方法名称来区分不同接口方法的元数据解析，用于生成并路由到对应的代理方法
  ParseHandlersByName handlersByName =
      new ParseHandlersByName(contract, options, encoder, decoder, queryMapEncoder,
          errorDecoder, synchronousMethodHandlerFactory);
  //创建 ReflectiveFeign
  return new ReflectiveFeign(handlersByName, invocationHandlerFactory, queryMapEncoder);
}
}

创建 ReflectiveFeign 之后，会调用其中的 newInstance 方法：

ReflectiveFeign

public <T> T newInstance(Target<T> target) {
    //使用前面提到的 ParseHandlersByName 解析元数据并生成所有需要代理的方法的 MethodHandler，我们这里分析的是同步 Feign，所以是 SynchronousMethodHandler
    Map<String, MethodHandler> nameToHandler = targetToHandlersByName.apply(target);
    Map<Method, MethodHandler> methodToHandler = new LinkedHashMap<Method, MethodHandler>();
    List<DefaultMethodHandler> defaultMethodHandlers = new LinkedList<DefaultMethodHandler>();

    //将方法与对应的 MethodHandler 一一对应
    for (Method method : target.type().getMethods()) {
      if (method.getDeclaringClass() == Object.class) {
        //对于 Object 的方法，直接跳过
        continue;
      } else if (Util.isDefault(method)) {
        //如果是 java 8 中接口的默认方法，就使用 DefaultMethodHandler 处理
        DefaultMethodHandler handler = new DefaultMethodHandler(method);
        defaultMethodHandlers.add(handler);
        methodToHandler.put(method, handler);
      } else {
        methodToHandler.put(method, nameToHandler.get(Feign.configKey(target.type(), method)));
      }
    }
    //使用前面 Builder 中的 InvocationHandlerFactory 创建 InvocationHandler
    InvocationHandler handler = factory.create(target, methodToHandler);
    //使用 InvocationHandler 创建 Proxy
    T proxy = (T) Proxy.newProxyInstance(target.type().getClassLoader(),
        new Class<?>[] {target.type()}, handler);
    //将代理与 DefaultMethodHandler 关联
    for (DefaultMethodHandler defaultMethodHandler : defaultMethodHandlers) {
      defaultMethodHandler.bindTo(proxy);
    }
    return proxy;
  } 

对于使用前面提到的 ParseHandlersByName 解析元数据并生成所有需要代理的方法的 MethodHandler 这一步，主要就涉及到了使用 Contract 解析出方法的元数据，然后将这些元数据用对应的编码器绑定用于之后调用的编码：

ReflectiveFeign

public Map<String, MethodHandler> apply(Target target) {
      // 使用 Contract 解析出所有方法的元数据
      List<MethodMetadata> metadata = contract.parseAndValidateMetadata(target.type());
      Map<String, MethodHandler> result = new LinkedHashMap<String, MethodHandler>();
      // 对于每个解析出的方法元数据
      for (MethodMetadata md : metadata) {
        BuildTemplateByResolvingArgs buildTemplate;
        if (!md.formParams().isEmpty() && md.template().bodyTemplate() == null) {
          //有表单的情况
          buildTemplate =
              new BuildFormEncodedTemplateFromArgs(md, encoder, queryMapEncoder, target);
        } else if (md.bodyIndex() != null) {
          //有 body 的情况
          buildTemplate = new BuildEncodedTemplateFromArgs(md, encoder, queryMapEncoder, target);
        } else {
          //其他情况
          buildTemplate = new BuildTemplateByResolvingArgs(md, queryMapEncoder, target);
        }
        if (md.isIgnored()) {
          result.put(md.configKey(), args -> {
            throw new IllegalStateException(md.configKey() + " is not a method handled by feign");
          });
        } else {
          // 使用 SynchronousMethodHandler 的 Factory 生成 SynchronousMethodHandler 
          result.put(md.configKey(),
              factory.create(target, md, buildTemplate, options, decoder, errorDecoder));
        }
      }
      return result;
    }
  }

默认的 InvocationHandlerFactory 生成的 InvocationHandler 是 ReflectiveFeign.FeignInvocationHandler：

static final class Default implements InvocationHandlerFactory {
    @Override
    public InvocationHandler create(Target target, Map<Method, MethodHandler> dispatch) {
      return new ReflectiveFeign.FeignInvocationHandler(target, dispatch);
    }
}

其中的内容是：

@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
  // 对于 equals，hashCode，toString 方法直接调用
  if ("equals".equals(method.getName())) {
    try {
      Object otherHandler =
          args.length > 0 && args[0] != null ? Proxy.getInvocationHandler(args[0]) : null;
      return equals(otherHandler);
    } catch (IllegalArgumentException e) {
      return false;
    }
  } else if ("hashCode".equals(method.getName())) {
    return hashCode();
  } else if ("toString".equals(method.getName())) {
    return toString();
  }
  //对于其他方法，调用对应的 SynchronousMethodHandler 进行处理
  return dispatch.get(method).invoke(args);
}

从这里我们就可以看出，我们生成的 Proxy，其实就是将请求代理到了 SynchronousMethodHandler 上。

我们这一节详细介绍了 OpenFeign 创建代理的详细流程，可以看出，对于同步 Feign 生成的 Proxy，其实就是将接口 HTTP 请求定义的方法请求代理到了 SynchronousMethodHandler 上。下一节我们会详细分析 SynchronousMethodHandler 做实际 HTTP 调用的流程，来搞清楚 Feign 所有组件是如何协调工作的。

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