源码分析Retrofit请求流程

Posted 2021-01-17 angrycode

Retrofit 是 square 公司的另一款广泛流行的网络请求框架。前面的一篇文章《源码分析OKHttp执行过程》已经对 OkHttp 网络请求框架有一个大概的了解。今天同样地对 Retrofit 的源码进行走读，对其底层的实现逻辑做到心中有数。

0x00 基本用法

Retrofit 的项目地址为：https://github.com/square/retrofit

打开项目目录下的 samples 文件夹，从这里可以浏览 Retrofit 项目的使用范例。

在本文中打开SimpleService.java 这个类作为源码走读的入口。这个类很简单，展示了 Retrofit 的基本用法

public final class SimpleService {
  //定义接口请求地址
  public static final String API_URL = "https://api.github.com";
  //定义接口返回数据的实体类
  public static class Contributor {
    public final String login;
    public final int contributions;

    public Contributor(String login, int contributions) {
      this.login = login;
      this.contributions = contributions;
    }
  }
  //定义网络请求接口
  public interface GitHub {
    //这个是请求github项目代码贡献者列表的接口
    //使用@GET注解指定GET请求，并指定接口请求路径，使用大括号{}定义的参数，是形参，retrofit会把方法中的
    //@Path 传入到请求路径中
    @GET("/repos/{owner}/{repo}/contributors")
    Call<List<Contributor>> contributors(
        @Path("owner") String owner,
        @Path("repo") String repo);
  }

  public static void main(String... args) throws IOException {
    // 创建一个retrofit，并且指定了接口的baseUrl
    // 然后设置了一个gson转换器，用于将接口请求下来的json字符串转换为Contributor实体类。
    Retrofit retrofit = new Retrofit.Builder()
        .baseUrl(API_URL)
        .addConverterFactory(GsonConverterFactory.create())
        .build();

    // 这里是魔法所在，retrofit将程序猿定义的接口变成“实现类”
    GitHub github = retrofit.create(GitHub.class);

    //通过retrofit这个“实现类”执行contributors方法
    Call<List<Contributor>> call = github.contributors("square", "retrofit");

    // 执行Call类中的execute方法，这是一个同步方法
    // 当然跟okhttp一样，异步方法是enqueue，这个下文会提到
    List<Contributor> contributors = call.execute().body();
    for (Contributor contributor : contributors) {
      System.out.println(contributor.login + " (" + contributor.contributions + ")");
    }
  }
}

通过上面代码的阅读，知道 retrofit 使用流程

1. 定义 API
2. 构造接口数据实体类
3. 构造 retrofit 对象，指定baseUrl和数据转换器（即接口数据解析器，如对json、xml、protobuf等数据类型的解析）
4. 通过 retrofit 将程序猿定义的 API 接口变成"实现类"
5. 执行“实现类”的方法
6. 执行网络请求，获取接口请求数据

这个流程关键点是4、5、6，下文将详细对这几个步骤的源码进行阅读。

在继续下文之前，我们先看看这个SimpleService的执行结果，它打印了retrofit 这个项目的代码贡献者

JakeWharton (928)
swankjesse (240)
pforhan (48)
eburke (36)
dnkoutso (26)
NightlyNexus (26)
edenman (24)
loganj (17)
Noel-96 (16)
rcdickerson (14)
rjrjr (13)
kryali (9)
adriancole (9)
holmes (7)
swanson (7)
JayNewstrom (6)
crazybob (6)
Jawnnypoo (6)
danrice-square (5)
vanniktech (5)
Turbo87 (5)
naturalwarren (5)
guptasourabh04 (4)
artem-zinnatullin (3)
codebutler (3)
icastell (3)
jjNford (3)
f2prateek (3)
PromanSEW (3)
koalahamlet (3)

0x01 构造过程

从上文的源码阅读中，可以看出程序猿只是定义了一个接口，但是现在实现接口的工作是由 retrofit 来实现的

GitHub github = retrofit.create(GitHub.class);

Call<List<Contributor>> call = github.contributors("square", "retrofit");

create

打开 retrofit.create方法

public <T> T create(final Class<T> service) {
    //对接口进行校验
    Utils.validateServiceInterface(service);
    if (validateEagerly) {
      eagerlyValidateMethods(service);
    }
    //通过Proxy创建了一个代理
    return (T) Proxy.newProxyInstance(service.getClassLoader(), new Class<?>[] { service },
        new InvocationHandler() {
          private final Platform platform = Platform.get();
          private final Object[] emptyArgs = new Object[0];

          @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, @Nullable Object[] args)
              throws Throwable {
            // If the method is a method from Object then defer to normal invocation.
            if (method.getDeclaringClass() == Object.class) {
              return method.invoke(this, args);
            }
            //判断是否为默认方法，Java8中接口也可以有默认方法，所以这里有这个判断
            if (platform.isDefaultMethod(method)) {
              return platform.invokeDefaultMethod(method, service, proxy, args);
            }
            //关键点
            return loadServiceMethod(method).invoke(args != null ? args : emptyArgs);
          }
        });
  }

这个方法很短，关键是通过 Proxy 创建了一个 Github 接口的代理类并返回该代理。

newProxyInstance 方法需要3个参数：ClassLoader、Class<?>数组、InvocationHandler 回调。

这个 InvocationHandler 非常关键，当执行接口 Github 的contributors方法时，会委托给InvocationHandler的invoke 方法来执行。即Github将接口代理给了Proxy来执行了。

InvocationHandler

接着看InvocationHandler 接口的实现。

在 invoke 方法中有三个参数，其中proxy 就是代理对象，而 method 就是程序猿定义的那个网络请求接口，顾名思义 args 就是方法的参数。

此方法最终是调用了

loadServiceMethod(method).invoke(args != null ? args : emptyArgs);

loadServiceMethod

打开 loadServiceMethod方法

ServiceMethod<?> loadServiceMethod(Method method) {
  // 判断是否有缓存
  ServiceMethod<?> result = serviceMethodCache.get(method);
  if (result != null) return result;
  //同步处理
  synchronized (serviceMethodCache) {
    result = serviceMethodCache.get(method);
    if (result == null) {
      //没有获取到缓存则使用`ServiceMethod`方法来创建
      result = ServiceMethod.parseAnnotations(this, method);
      //最后缓存起来
      serviceMethodCache.put(method, result);
    }
  }
  return result;
}

这个方法就是通过 method 来获取一个 ServiceMethod 对象。

ServiceMethod

打开 ServiceMethod 发现它是一个抽象类，有一个静态方法 parseAnnotations 和一个抽象方法 invoke。

abstract class ServiceMethod<T> {
  static <T> ServiceMethod<T> parseAnnotations(Retrofit retrofit, Method method) {
    //对注解进行解析
    RequestFactory requestFactory = RequestFactory.parseAnnotations(retrofit, method);
    //获取方法的返回类型
    Type returnType = method.getGenericReturnType();
    //对返回类型进行校验
    if (Utils.hasUnresolvableType(returnType)) {
      throw methodError(method,
          "Method return type must not include a type variable or wildcard: %s", returnType);
    }
    if (returnType == void.class) {
      throw methodError(method, "Service methods cannot return void.");
    }
    //最终使用到HttpServiceMethod类
    return HttpServiceMethod.parseAnnotations(retrofit, method, requestFactory);
  }

  abstract T invoke(Object[] args);
}

parseAnnotations 方法就是对程序猿定义的接口中使用的注解进行解析。

最后是使用了HttpServiceMethod.parseAnnotations方法

HttpServiceMethod

/** Adapts an invocation of an interface method into an HTTP call. */
final class HttpServiceMethod<ResponseT, ReturnT> extends ServiceMethod<ReturnT> {
  static <ResponseT, ReturnT> HttpServiceMethod<ResponseT, ReturnT> parseAnnotations(
      Retrofit retrofit, Method method, RequestFactory requestFactory) {
    CallAdapter<ResponseT, ReturnT> callAdapter = createCallAdapter(retrofit, method);
    //...省略部分代码
    Converter<ResponseBody, ResponseT> responseConverter =
        createResponseConverter(retrofit, method, responseType);

    okhttp3.Call.Factory callFactory = retrofit.callFactory;
    return new HttpServiceMethod<>(requestFactory, callFactory, callAdapter, responseConverter);
  }

  //...省略部分代码

  @Override ReturnT invoke(Object[] args) {
    return callAdapter.adapt(
        new OkHttpCall<>(requestFactory, args, callFactory, responseConverter));
  }
}

HttpServiceMethod 是 ServiceMethod 的子类。而在parseAnnotations 方法中构造了HttpServiceMethod实例并返回。

因此，loadServiceMethod方法返回的是HttpServiceMehod对象

这样下面代码的执行实际上是执行了 HttpServiceMehod 的 invoke 方法。

loadServiceMethod(method).invoke(args != null ? args : emptyArgs);

再次翻看上文中HttpServiceMethod类

@Override ReturnT invoke(Object[] args) {
    return callAdapter.adapt(
        new OkHttpCall<>(requestFactory, args, callFactory, responseConverter));
  }

invoke 方法里有执行了callAdapter.adapt方法，参数为OkHttpCall，这个类实际上就是对okhttp网络请求的封装，这里也可以看出retrofit内部是使用了okhttp来执行网络请求的

CallAdapter

public interface CallAdapter<R, T> {
  //..省略部分代码
  T adapt(Call<R> call);
  //CallAdapter抽象工厂类
  abstract class Factory {
    //返回CallAdapter实例
    public abstract @Nullable CallAdapter<?, ?> get(Type returnType, Annotation[] annotations,
        Retrofit retrofit);

    //..省略部分代码
  }
}

这是一个接口，内部有一个Factory抽象工厂类，用于获取CallAdapter对象。

CallAdapter 有很多子类，那 callAdapter.adapt 方法执行的是哪个具体类的方法呢？实际上，从调试代码中可以发现是调用DefaultCallFactory中的内部实现类

DefaultCallAapterFactory

final class DefaultCallAdapterFactory extends CallAdapter.Factory {
  static final CallAdapter.Factory INSTANCE = new DefaultCallAdapterFactory();

  @Override public @Nullable CallAdapter<?, ?> get(
      Type returnType, Annotation[] annotations, Retrofit retrofit) {
    if (getRawType(returnType) != Call.class) {
      return null;
    }

    final Type responseType = Utils.getCallResponseType(returnType);
    //返回一个CallAapter实例
    return new CallAdapter<Object, Call<?>>() {
      @Override public Type responseType() {
        return responseType;
      }

      @Override public Call<Object> adapt(Call<Object> call) {
        //将参数返回，而这个参数就是OKHttpCall的实例
        return call;
      }
    };
  }
}

可以发现，在adapt方法中就是将参数call返回。

所以下面代码返回的是OkHttpCall对象。

loadServiceMethod(method).invoke(args != null ? args : emptyArgs);

综上

//创建了Github接口的代理类
GitHub github = retrofit.create(GitHub.class);
//执行接口的方法，其实就是调用了代理类的方法，并最终返回了一个OKhttpCall对象
//而这个对象就是对Okhttp的封装
Call<List<Contributor>> call = github.contributors("square", "retrofit");

0x02 执行结果

上文中获取到OKhttpCall对象，它只是把接口请求过程进行了封装，并没有真正的获取到接口数据。要获取到接口数据还需要调用OkHttpCall.execute方法

List<Contributor> contributors = call.execute().body();

Call.execute 或 Call.enqueue

这里的请求过程与前文中《源码分析OKHttp执行过程》介绍的是类似的。接一下

打开OkHttpCall.execute方法

@Override public Response<T> execute() throws IOException {
    okhttp3.Call call;

    synchronized (this) {
      if (executed) throw new IllegalStateException("Already executed.");
      executed = true;

      if (creationFailure != null) {
        if (creationFailure instanceof IOException) {
          throw (IOException) creationFailure;
        } else if (creationFailure instanceof RuntimeException) {
          throw (RuntimeException) creationFailure;
        } else {
          throw (Error) creationFailure;
        }
      }

      call = rawCall;
      if (call == null) {
        try {
          call = rawCall = createRawCall();
        } catch (IOException | RuntimeException | Error e) {
          throwIfFatal(e); //  Do not assign a fatal error to creationFailure.
          creationFailure = e;
          throw e;
        }
      }
    }

    if (canceled) {
      call.cancel();
    }

    return parseResponse(call.execute());
  }

这里的执行逻辑也很简单

• 使用synchronized进行同步操作
• 进行异常处理
• 调用createRawCall 创建 okhttp3.Call 对象
• 执行 okhttp 的Call.execute方法，并解析response后返回请求结果

同样地，异步请求操作也是类似的

打开OkHttpCall.enqueue方法

@Override public void enqueue(final Callback<T> callback) {
    checkNotNull(callback, "callback == null");

    okhttp3.Call call;
    Throwable failure;

    synchronized (this) {
      if (executed) throw new IllegalStateException("Already executed.");
      executed = true;

      call = rawCall;
      failure = creationFailure;
      if (call == null && failure == null) {
        try {
          //创建okhttp网络请求
          call = rawCall = createRawCall();
        } catch (Throwable t) {
          throwIfFatal(t);
          failure = creationFailure = t;
        }
      }
    }

    if (failure != null) {
      callback.onFailure(this, failure);
      return;
    }

    if (canceled) {
      call.cancel();
    }
    //最终是执行了OkHttp中的call.enqueue方法
    //并回调相应的接口
    call.enqueue(new okhttp3.Callback() {
      @Override public void onResponse(okhttp3.Call call, okhttp3.Response rawResponse) {
        Response<T> response;
        try {
          response = parseResponse(rawResponse);
        } catch (Throwable e) {
          throwIfFatal(e);
          callFailure(e);
          return;
        }

        try {
          callback.onResponse(OkHttpCall.this, response);
        } catch (Throwable t) {
          t.printStackTrace();
        }
      }

      @Override public void onFailure(okhttp3.Call call, IOException e) {
        callFailure(e);
      }

      private void callFailure(Throwable e) {
        try {
          callback.onFailure(OkHttpCall.this, e);
        } catch (Throwable t) {
          t.printStackTrace();
        }
      }
    });
  }

这个方法其实最终都是执行了okhttp的相应方法。

0x03 总结

Retrofit 其实一种更加高级的网络应用框架，通过代理模式简化了接口的定义，无需提供接口的具体实现就可以完成网络接口请求的执行。它的底层实际上是封装了 okhttp 的执行过程，也把对网络的操作进行了封装，而对于程序猿来说只需要关注业务逻辑，对网络请求的具体实现不必关心。

例如在本文开头的实例中我们只需要定义接口，定义实体类，其他工作都交给了 Retrofit ，接下来就是Magic。