Dubbo源码(五) - 服务目录

前言

本文基于Dubbo2.6.x版本，中文注释版源码已上传github：xiaoguyu/dubbo

今天，来聊聊Dubbo的服务目录（Directory）。下面是官方文档对服务目录的定义：

服务目录中存储了一些和服务提供者有关的信息，通过服务目录，服务消费者可获取到服务提供者的信息，比如 ip、端口、服务协议等。

服务目录持有Invoker对象集合，Dubbo的服务调用均由Invoker发起。

当服务提供者信息发生变化时（比如某一个服务挂了），服务目录也需要动态调整。

继承体系

服务目录目前内置的实现有两个，分别为 StaticDirectory 和 RegistryDirectory。它们均继承自AbstractDirectory，而 AbstractDirectory 实现了 Directory 接口。Directory 接口提供了list(Invocation invocation) 方法，这个方法就是用来获取 invoker 集合的。

再看 RegistryDirectory 实现了 NotifyListener 接口，这个接口中只有一个方法，notify(List urls)，当注册中心节点信息发生变化后，触发此方法调整服务目录中的配置信息以及 invoker 集合。

源码分析

上面我们讲了，服务调用需求用到 invoker，而服务目录持有 invoker 集合，并通过 list 方法提供 invoker。下面放上服务消费者Demo中DemoService#sayHello 方法的调用路径

AbstractDirectory 实现了 Directory 接口的 list 方法

public List> list(Invocation invocation) throws RpcException {
    if (destroyed) {
        throw new RpcException("Directory already destroyed .url: " + getUrl());
    }
    // 调用 doList 方法列举 Invoker，doList 是模板方法，由子类实现
    List> invokers = doList(invocation);
    // 获取路由 Router 列表
    List localRouters = this.routers; // local reference
    if (localRouters != null && !localRouters.isEmpty()) {
        for (Router router : localRouters) {
            try {
                // 获取 runtime 参数，并根据参数决定是否进行路由
                if (router.getUrl() == null || router.getUrl().getParameter(Constants.RUNTIME_KEY, false)) {
                    // 进行服务路由
                    invokers = router.route(invokers, getConsumerUrl(), invocation);
                }
            } catch (Throwable t) {
                logger.error("Failed to execute router: " + getUrl() + ", cause: " + t.getMessage(), t);
            }
        }
    }
    return invokers;
}

此方法就两段逻辑：

1. 通过 doList 获取 invoker 集合
2. 通过路由选择合适的 invoker

路由非本文重点，略过。

doList 是模板方法，由子类实现。

StaticDirectory

StaticDirectory 是一个静态服务目录，其 invokers 集合通过构造方法注入，不应被改变。

// StaticDirectory的doList啥都没做，直接返回持有的invokers
protected List> doList(Invocation invocation) throws RpcException {
    // 列举 Inovker，也就是直接返回 invokers 成员变量
    return invokers;
}

StaticDirectory 的其它方法就不分析了，同样很简单。

RegistryDirectory

RegistryDirectory 是动态调整的服务目录，其持有的 invokers 有内部方法生成。

订阅节点

在上篇博文《Dubbo源码(四) - 服务引用（消费者）》中，我留了一个坑，也就是服务引用过程中，创建了注册中心之后，如何订阅节点数据。在RegistryProtocol#doRefer方法中。

其中调用了RegistryDirectory#subscribe(URL url)方法

public void subscribe(URL url) {
    setConsumerUrl(url);
    registry.subscribe(url, this);
}

我们用的注册中心是 zookeeper，所以 registry 是 ZookeeperRegistry,而 subscribe 方法的实现在其父类FailbackRegistry中

public void subscribe(URL url, NotifyListener listener) {
    super.subscribe(url, listener);
    removeFailedSubscribed(url, listener);
    try {
        // Sending a subscription request to the server side
        doSubscribe(url, listener);
    } catch (Exception e) {
        ......
 
        // 订阅失败处理
        addFailedSubscribed(url, listener);
    }
}

模板方法，调用子类的 doSubscribe 方法

protected void doSubscribe(final URL url, final NotifyListener listener) {
    try {
        if (Constants.ANY_VALUE.equals(url.getServiceInterface())) {
            ...
        } else {
            List urls = new ArrayList();
            // 切割路径（providers、configurators、routers等）
            for (String path : toCategoriesPath(url)) {
                ConcurrentMap listeners = zkListeners.get(url);
                if (listeners == null) {
                    zkListeners.putIfAbsent(url, new ConcurrentHashMap());
                    listeners = zkListeners.get(url);
                }
                // 缓存操作，获取节点监听器
                ChildListener zkListener = listeners.get(listener);
                if (zkListener == null) {
                    listeners.putIfAbsent(listener, new ChildListener() {
                        @Override
                        public void childChanged(String parentPath, List currentChilds) {
                            // 这里和方法末尾的 notify(url, listener, urls); 是调用的同一个方法
                            // 节点变更时触发变更操作
                            ZookeeperRegistry.this.notify(url, listener, toUrlsWithEmpty(url, parentPath, currentChilds));
                        }
                    });
                    zkListener = listeners.get(listener);
                }
                zkClient.create(path, false);
                // 注册节点监听器
                List children = zkClient.addChildListener(path, zkListener);
                if (children != null) {
                    urls.addAll(toUrlsWithEmpty(url, path, children));
                }
            }
            // 触发节点变更操作
            notify(url, listener, urls);
        }
    } catch (Throwable e) {
        throw new RpcException("Failed to subscribe " + url + " to zookeeper " + getUrl() + ", cause: " + e.getMessage(), e);
    }
}
折叠 

订阅方法做了3个操作：

1. 切割url，拆分订阅路径
2. 创建节点监听器
3. 触发节点变更操作

这里注意下，订阅时节点数据并没有发生变更，所以需要手动触发 notify 方法。

下面继续看节点变更操作做了什么，调用路径有点深，就不一步一步调试了，直接把路径写在注释上。

// FailbackRegistry#notify(URL url, NotifyListener listener, List urls) ->
// FailbackRegistry#doNotify(URL url, NotifyListener listener, List urls) ->
// AbstractRegistry#notify(URL url, NotifyListener listener, List urls)
protected void notify(URL url, NotifyListener listener, List urls) {
    ......
    Map> result = new HashMap>();
    // 将urls按分类分组转成map
    ......
    for (Map.Entry> entry : result.entrySet()) {
        String category = entry.getKey();
        List categoryList = entry.getValue();
        categoryNotified.put(category, categoryList);
        saveProperties(url);
        listener.notify(categoryList);
    }
}

此处的listener变量，就是本节的主角RegistryDirectory，下面来分析 listener.notify(categoryList)

public synchronized void notify(List urls) {
    // 定义三个集合，分别用于存放服务提供者 url，路由 url，配置器 url
    List invokerUrls = new ArrayList();
    List routerUrls = new ArrayList();
    List configuratorUrls = new ArrayList();
    // 根据 category 参数分别对3种url进行处理
    ......
    // 刷新 Invoker 列表
    refreshInvoker(invokerUrls);
}

此方法分别对服务提供者 url，路由 url，配置器 url各自进行了处理，这里我省略了对路由 url 和配置器 url 的处理，感兴趣的自行去看源码。咱们聚焦在 Invoker 的处理中

private void refreshInvoker(List invokerUrls) {
    // invokerUrls 仅有一个元素，且 url 协议头为 empty，此时表示禁用所有服务
    if (invokerUrls != null && invokerUrls.size() == 1 && invokerUrls.get(0) != null
            && Constants.EMPTY_PROTOCOL.equals(invokerUrls.get(0).getProtocol())) {
        // 设置 forbidden 为 true
        this.forbidden = true; // Forbid to access
        this.methodInvokerMap = null; // Set the method invoker map to null
        // 销毁所有 Invoker
        destroyAllInvokers(); // Close all invokers
    } else {
        this.forbidden = false; // Allow to access
        Map> oldUrlInvokerMap = this.urlInvokerMap; // local reference
        if (invokerUrls.isEmpty() && this.cachedInvokerUrls != null) {
            // 添加缓存 url 到 invokerUrls 中
            invokerUrls.addAll(this.cachedInvokerUrls);
        } else {
            this.cachedInvokerUrls = new HashSet();
            // 缓存 invokerUrls
            this.cachedInvokerUrls.addAll(invokerUrls);//Cached invoker urls, convenient for comparison
        }
        if (invokerUrls.isEmpty()) {
            return;
        }
        // 将 url 转成 Invoker
        Map> newUrlInvokerMap = toInvokers(invokerUrls);// Translate url list to Invoker map
        // 将 newUrlInvokerMap 转成方法名到 Invoker 列表的映射
        Map>> newMethodInvokerMap = toMethodInvokers(newUrlInvokerMap); // Change method name to map Invoker Map
        // state change
        // If the calculation is wrong, it is not processed.
        // 转换出错，直接打印异常，并返回
        if (newUrlInvokerMap == null || newUrlInvokerMap.size() == 0) {
            logger.error(new IllegalStateException("urls to invokers error .invokerUrls.size :" + invokerUrls.size() + ", invoker.size :0. urls :" + invokerUrls.toString()));
            return;
        }
        // 合并多个组的 Invoker
        this.methodInvokerMap = multiGroup ? toMergeMethodInvokerMap(newMethodInvokerMap) : newMethodInvokerMap;
        this.urlInvokerMap = newUrlInvokerMap;
        try {
            // 销毁无用 Invoker
            destroyUnusedInvokers(oldUrlInvokerMap, newUrlInvokerMap); // Close the unused Invoker
        } catch (Exception e) {
            logger.warn("destroyUnusedInvokers error. ", e);
        }
    }
}
折叠 

此方法中的逻辑有点多，

1. 判断是否要销毁所有 invoker
2. 创建 invoker
3. 处理映射
4. 销毁无用 invoker

我们关注下 invoker 的创建，toInvokers(invokerUrls)

private Map> toInvokers(List urls) {
    ......
    // 获取服务消费端配置的协议
    String queryProtocols = this.queryMap.get(Constants.PROTOCOL_KEY);
    for (URL providerUrl : urls) {
        ......
        // 将本地 Invoker 缓存赋值给 localUrlInvokerMap
        Map> localUrlInvokerMap = this.urlInvokerMap; // local reference
        Invoker invoker = localUrlInvokerMap == null ? null : localUrlInvokerMap.get(key);
        if (invoker == null) { // Not in the cache, refer again
            try {
                boolean enabled = true;
                if (url.hasParameter(Constants.DISABLED_KEY)) {
                    // 获取 disable 配置，取反，然后赋值给 enable 变量
                    enabled = !url.getParameter(Constants.DISABLED_KEY, false);
                } else {
                    // 获取 enable 配置，并赋值给 enable 变量
                    enabled = url.getParameter(Constants.ENABLED_KEY, true);
                }
                if (enabled) {
                    // 调用 refer 获取 Invoker
                    invoker = new InvokerDelegate(protocol.refer(serviceType, url), url, providerUrl);
                }
            } catch (Throwable t) {
                logger.error("Failed to refer invoker for interface:" + serviceType + ",url:(" + url + ")" + t.getMessage(), t);
            }
            if (invoker != null) { // Put new invoker in cache
                // 缓存 Invoker 实例
                newUrlInvokerMap.put(key, invoker);
            }
            // 缓存命中
        } else {
            // 将 invoker 存储到 newUrlInvokerMap 中
            newUrlInvokerMap.put(key, invoker);
        }
    }
    keys.clear();
    return newUrlInvokerMap;
}
折叠 

这里的判断有点复杂，会对协议各种判断（是否支持、是否为empty）等，然后如果缓存未命中，则需要创建invoker，也就是protocol.refer(serviceType, url)这一段代码。

此时，我们上一篇文章留下的另一个坑也填上了，也就是DubboProtocol#refer的调用时机。

获取invoker集合

public List> doList(Invocation invocation) {
    ......
    List> invokers = null;
    // 获取 Invoker 本地缓存
    Map>> localMethodInvokerMap = this.methodInvokerMap; // local reference
    if (localMethodInvokerMap != null && localMethodInvokerMap.size() > 0) {
        // 获取方法名和参数列表
        String methodName = RpcUtils.getMethodName(invocation);
        Object[] args = RpcUtils.getArguments(invocation);
        // 检测参数列表的第一个参数是否为 String 或 enum 类型
        if (args != null && args.length > 0 && args[0] != null
                && (args[0] instanceof String || args[0].getClass().isEnum())) {
            // 通过 方法名 + 第一个参数名称 查询 Invoker 列表，具体的使用场景暂时没想到
            invokers = localMethodInvokerMap.get(methodName + "." + args[0]); // The routing can be enumerated according to the first parameter
        }
        if (invokers == null) {
            // 通过方法名获取 Invoker 列表
            invokers = localMethodInvokerMap.get(methodName);
        }
        if (invokers == null) {
            // 通过星号 * 获取 Invoker 列表
            invokers = localMethodInvokerMap.get(Constants.ANY_VALUE);
        }
 
        // 冗余逻辑，pull request #2861 移除了下面的 if 分支代码
        if (invokers == null) {
            Iterator>> iterator = localMethodInvokerMap.values().iterator();
            if (iterator.hasNext()) {
                invokers = iterator.next();
            }
        }
    }
    // 返回 Invoker 列表
    return invokers == null ? new ArrayList>(0) : invokers;
}
折叠 

这里的逻辑也很简单，就是从类变量 methodInvokerMap 中获取invoker，所有我们需要去看看 methodInvokerMap 的赋值。

我们在上一小节的 refreshInvoker 方法中，讲了 invoker 的生成。refreshInvoker 方法中还有对methodInvokerMap 的处理。也就是 toMethodInvokers(newUrlInvokerMap) 方法

这里面会将 url-invoker 的映射转成 方法名-invoker 的映射。

总结

Dubbo的服务调用，需要通过服务目录拿到 invoker 才能发起。当注册中心发生变化时，服务目录同样需要动态调整，并刷新持有的 invoker 集合。服务目录是 Dubbo 集群容错的一部分，也是比较基础的部分。

PS：以上讲的不包含本地服务调用，别杠

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参考资料

Dubbo开发指南