微服务生态组件之Spring Cloud OpenFeign详解和源码分析

Spring Cloud OpenFeign

概述

Spring Cloud OpenFeign 官网地址 https://spring.io/projects/spring-cloud-openfeign#overview 总体概览介绍，最新版本为3.1.2

Spring Cloud OpenFeign 文档地址 https://docs.spring.io/spring-cloud-openfeign/docs/current/reference/html/ 介绍OpenFeign的详细使用

在前面《SpringCloudAlibaba注册中心与配置中心之利器Nacos实战与源码分析（中）》文章中我们已简单接触Spring Cloud OpenFeign的使用，本篇我们将单独来学习OpenFeign。学习OpenFeign之前我们先来了解Feign，在没有Feign之前Java可以通过HttpClient、OkHttp、HttpURLConnection、RestTemplate、WebClient等来操作Http，而Feign是NetFlix公司开发的声明式、模板化的HTTP客户端，使得使用Http请求远程服务时就像调用本地方法一样的体验，Feign出现使得我们更加便捷、优雅的调用HTTP客户端，Feign支持多种注解例如自带的注解和JAX-RS注解。到此引出本篇主角OpenFeign也是一个声明式REST客户端，使用JAX-RS或Spring MVC注解，还支持可插拔编码器和解码器，集成Spring Cloud LoadBalancer，在使用Feign时提供一个负载均衡的http客户端。简单的说Spring Cloud OpenFeign是对Feign一个增强，使其支持Spring MVC注解，并与SpringCloud完成整合。

简单使用

前面的文章示例已简单介绍openfeign的使用，各位可再去看《SpringCloudAlibaba注册中心与配置中心之利器Nacos实战与源码分析（中）》文章中的内容，大致的步骤为Pom文件加spring-cloud-starter-openfeign启动器依赖、加注解加配置、最后SpringBoot启动类上加启用注解@EnableFeignClients就完成。而Spring MVC注解风格的不同类型请求方法使用示例如下：

@FeignClient("stores")
public interface StoreClient {
    @RequestMapping(method = RequestMethod.GET, value = "/stores")
    List<Store> getStores();

    @RequestMapping(method = RequestMethod.GET, value = "/stores")
    Page<Store> getStores(Pageable pageable);

    @RequestMapping(method = RequestMethod.POST, value = "/stores/{storeId}", consumes = "application/json")
    Store update(@PathVariable("storeId") Long storeId, Store store);

    @RequestMapping(method = RequestMethod.DELETE, value = "/stores/{storeId:\\d+}")
    void delete(@PathVariable Long storeId);
}

关于Spring Cloud OpenFeign配置属性的列表详细可查看附录页。而常见的配置属性如下：

feign:
    client:
        config:
            feignName:
                connectTimeout: 5000
                readTimeout: 5000
                loggerLevel: full
                errorDecoder: com.example.SimpleErrorDecoder
                retryer: com.example.SimpleRetryer
                defaultQueryParameters:
                    query: queryValue
                defaultRequestHeaders:
                    header: headerValue
                requestInterceptors:
                    - com.example.FooRequestInterceptor
                    - com.example.BarRequestInterceptor
                decode404: false
                encoder: com.example.SimpleEncoder
                decoder: com.example.SimpleDecoder
                contract: com.example.SimpleContract
                capabilities:
                    - com.example.FooCapability
                    - com.example.BarCapability
                queryMapEncoder: com.example.SimpleQueryMapEncoder
                metrics.enabled: false

契约配置

如果我们项目原来是使用NetFlix的原生Feign注解进行开发，在OpenFeign中可无需修改Feign原生注解，只需进行配置就可以轻易兼容原来代码无需整改。前面文章示例使用OpenFeign声明代码如下

package cn.itxs.ecom.commons.service.openfeign;

import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;

@FeignClient("ecom-storage-service")
public interface StorageFeignService {
    @RequestMapping("/deduct/{commodityCode}/{count}")
    String deduct(@PathVariable("commodityCode") String commodityCode, @PathVariable("count") int count);
}

修改契约配置，支持Feign原生注解（推荐）

创建FeignConfiguration配置类

@Configuration
public class FeignConfiguration {
    @Bean
    public Contract feignContract() {
        return new feign.Contract.Default();
    }
}

或者可以通过YAML文件配置契约，指定feign原生注解契约配置

feign:
  client:
    config:
      ecom-order-service:
        loggerLevel: basic
        contract: feign.Contract.Default

配置中使用feign的原生注解

package cn.itxs.ecom.commons.service.openfeign;

import feign.Param;
import feign.RequestLine;
@FeignClient("ecom-storage-service")
public interface StorageFeignService {  
    @RequestLine("GET /deduct/{commodityCode}/{count}")
    String deduct(@Param("commodityCode") String commodityCode, @Param("count") int count);
}

启动库存和订单微服务，访问订单服务接口，通过原生feign注解调用库存的服务

连接超时时间

在配置文件中设置连接超时时间如下

feign:
  client:
    config:
      # feignName，feign名称
      ecom-storage-service:
        # 连接超时时间，防止由于服务器处理时间过长而阻塞调用方，默认2s
        connectTimeout: 3000
        # 请求处理超时时间，在建立连接时应用，并在返回响应时间过长时触发，默认5s
        readTimeout: 5000

为了测试效果，我们在库存微服务的方法中添加睡眠7秒，超过超时时间

然后重新启动库存和订单微服务，访问订单服务创建订单接口后调用库存时出现了请求处理超时提示

自定义拦截器

在订单微服务中增加自定义拦截器CustomFeignInterceptor

package cn.itxs.ecom.order.intercepter;

import feign.RequestInterceptor;
import feign.RequestTemplate;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

@Slf4j
public class CustomFeignInterceptor implements RequestInterceptor {
    @Override
    public void apply(RequestTemplate requestTemplate) {
        requestTemplate.header("username","itxs");
        requestTemplate.query("id","1001");
        requestTemplate.uri("/uri");
        log.info("This is a custom feign interceptor");
    }
}

可以在配置类中通过@Bean放在Spring容器中

@Configuration
public class FeignConfiguration {
    @Bean
    public Contract feignContract() {
        return new feign.Contract.Default();
    }

    @Bean
    public CustomFeignInterceptor customFeignInterceptor() {
        return new CustomFeignInterceptor();
    }
}

也可以直接在yaml文件配置如下：

feign:
  client:
    config:
        requestInterceptors:
          - cn.itxs.ecom.order.intercepter.CustomFeignInterceptor

启动订单和库存微服务，访问订单创建接口，订单微服务的日志中出现我们在拦截器中加入参数和uri地址。

Feign日志

NONE，没有日志记录(默认)。
BASIC，只记录请求方法和URL，以及响应状态码和执行时间。
HEADERS：记录基本信息以及请求和响应头。
FULL：记录请求和响应的头、正文和元数据。

记录日志形式同样可以通过配置类或者配置文件参数配置

@Configuration
public class FeignConfiguration {
    @Bean
    Logger.Level feignLoggerLevel() {
        return Logger.Level.FULL;
    }
}

源码分析

前面我们在订单微服务的SpringBoot启动类上加启用注解@EnableFeignClients，我们直接来看下这个注解的大致功能

容易看出@EnableFeignClients注解上会通过@Import引入FeignClientsRegistrar，这个类实现了ImportBeanDefinitionRegistrar，在Spring容器启动时会加载这个类中的registerBeanDefinitions方法，在这个方法里又调用了注册feign客户端的registerFeignClients方法：

	public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
		registerDefaultConfiguration(metadata, registry);
        // 注册feign客户端
		registerFeignClients(metadata, registry);
	}

	public void registerFeignClients(AnnotationMetadata metadata, BeanDefinitionRegistry registry) {

		LinkedHashSet<BeanDefinition> candidateComponents = new LinkedHashSet<>();
        // 获取标注为@EnableFeignClients注解的属性
		Map<String, Object> attrs = metadata.getAnnotationAttributes(EnableFeignClients.class.getName());
        // 获取clients属性中配置的类
		final Class<?>[] clients = attrs == null ? null : (Class<?>[]) attrs.get("clients");
		if (clients == null || clients.length == 0) {
            // 获取需要扫描包路径下有FeignClient注解的类
			ClassPathScanningCandidateComponentProvider scanner = getScanner();
			scanner.setResourceLoader(this.resourceLoader);
			scanner.addIncludeFilter(new AnnotationTypeFilter(FeignClient.class));
			Set<String> basePackages = getBasePackages(metadata);
			for (String basePackage : basePackages) {
				candidateComponents.addAll(scanner.findCandidateComponents(basePackage));
			}
		}
		else {
			for (Class<?> clazz : clients) {
				candidateComponents.add(new AnnotatedGenericBeanDefinition(clazz));
			}
		}

		for (BeanDefinition candidateComponent : candidateComponents) {
			if (candidateComponent instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
				// 验证带注释的类是一个接口
				AnnotatedBeanDefinition beanDefinition = (AnnotatedBeanDefinition) candidateComponent;
				AnnotationMetadata annotationMetadata = beanDefinition.getMetadata();
                // 断言FeignClient修饰的类必须是接口
				Assert.isTrue(annotationMetadata.isInterface(), "@FeignClient can only be specified on an interface");
                // 获取FeignClient注解上的属性值
				Map<String, Object> attributes = annotationMetadata
						.getAnnotationAttributes(FeignClient.class.getCanonicalName());

				String name = getClientName(attributes);
				registerClientConfiguration(registry, name, attributes.get("configuration"));
				// 注册feignClient
				registerFeignClient(registry, annotationMetadata, attributes);
			}
		}
	}

前面的代码逻辑主要是解析出项目可扫描路径下被@FeignClient修饰的接口，然后调用registerFeignClient方法注入到Spring容器中。registerFeignClient的代码逻辑较多，重点分支如下

我们先抓住重点，在截图中代码段中光标+号收起部分代码内容如下：

		BeanDefinitionBuilder definition = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition(clazz, () -> {
			factoryBean.setUrl(getUrl(beanFactory, attributes));
			factoryBean.setPath(getPath(beanFactory, attributes));
			factoryBean.setDecode404(Boolean.parseBoolean(String.valueOf(attributes.get("decode404"))));
			Object fallback = attributes.get("fallback");
			if (fallback != null) {
				factoryBean.setFallback(fallback instanceof Class ? (Class<?>) fallback
						: ClassUtils.resolveClassName(fallback.toString(), null));
			}
			Object fallbackFactory = attributes.get("fallbackFactory");
			if (fallbackFactory != null) {
				factoryBean.setFallbackFactory(fallbackFactory instanceof Class ? (Class<?>) fallbackFactory
						: ClassUtils.resolveClassName(fallbackFactory.toString(), null));
			}
			return factoryBean.getObject();
		});

这里向容器里注册的是一个FeignClientFactoryBean，当我们从容器中获取对应对象时，会调用factoryBean这个类中的getObject()方法,

Feign是一个abstract抽象类，builder()返回的是一个内部类Builder，

Feign的newInstance抽象方法有两个子类，分别是反射的ReflectiveFeign和异步的AsyncFeign。从抽象类Feign的静态内部类Builder中提供target方法

在FeignClientFactoryBean的getTarget方法的最后一行调用target方法，而Targeter是一个接口，有默认实现类DefaultTargeter

return (T) targeter.target(this, builder, context, new HardCodedTarget<>(type, name, url));

从DefaultTargeter实现类可以知道最终调用的是抽象类Feign静态内部类Builder的target()方法

回过头我们再来看下ReflectiveFeign的实现

从里面关键的代码可以看到底层的核心是使用JDK动态代理机制来实现

    InvocationHandler handler = factory.create(target, methodToHandler);
    T proxy = (T) Proxy.newProxyInstance(target.type().getClassLoader(),
        new Class<?>[] {target.type()}, handler);

至此我们可以清楚知道使用的FeignClient对象是一个代理对象，当调用相应的方法时会调用到InvocationHandler.invoke方法中，也即是会调用
ReflectiveFeign.FeignInvocationHandler.invoke方法

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
      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();
      }

      return dispatch.get(method).invoke(args);
    }

总体时序图如下：

invoke接口最后一行调用dispatch.get(method).invoke(args)，往下调用SynchronousMethodHandler.invoke->SynchronousMethodHandler.executeAndDecode->client.execute

RequestTemplate用来封装HTTP全部内容

客户端client的execute方法有三个实现类，分别是FeignBlockingLoadBalancerClient、RetryableFeignBlockingLoadBalancerClient、Default。我们看下FeignBlockingLoadBalancerClient的execute方法的实现，往下的逻辑就是调用Feign封装的http请求

通过负载均衡器选择出一个服务节点
获取真正的请求地址
发起请求并返回结果

从前面分析代码我们总结下Spring Cloud OpenFeign原理重要流程如下：

通过@EnableFeignClients注解导入FeignClientsRegistrar对象，当Spring容器启动时会调用这个类中的registerBeanDefinitions方法，在这里会将@FeignClient修饰的类进行注册。
注册到Spring容器中的是一个FeignClientFactoryBean对象
FeignClientFactoryBean实现了FactoryBean，当我们使用FeignClient时，会调用到这个类中的getObject方法，在这里是通过动态代理创建一个代理对象
Spring Cloud OpenFeign集成了负载均衡器，发送请求前，会先通过负载均衡器选择出一个需要调用的实例

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