Dubbo架构设计与源码解析（二） 服务注册

作者：黄金

一、Dubbo 简介

Dubbo 是一款典型的高扩展、高性能、高可用的 RPC 微服务框架，用于解决微服务架构下的服务治理与通信问题。其核心模块包含【RPC 通信】和【服务治理】，其中服务治理又分为服务注册与发现、服务容错、负载均衡、流量调度等。今天将重点介绍 Dubbo 的服务注册与发现。

二、SPI 机制

在介绍服务注册发现之前，先简单介绍一下贯穿整个 Dubbo 源码，也是 Dubbo 实现自适应扩展的核心 --SPI 机制，下图为 Dubbo SPI 实现的简单类图。

• 1、Dubbo SPI 原理：通过读取相应的配置文件找到具体实现类，然后通过以下两种方式实例化对象：（1）通过自适应的动态字节码编译技术，生成相应的动态代理类，（2）利用反射机制实现实例化。相较于 Java SPI，Dubbo SPI 实现了内部的 IoC 和 Aop

• 2、Dubbo SPI 优点：（1）高扩展：用户可以根据实际业务需求扩展相应的实现模块，包含字节码编译技术、rpc 协议、通信方式、注册方式等，（2）解耦：通过封装 SPI 调用机制，架构上实现了上层应用与底层逻辑之间的解耦，为高扩展提供了支撑条件

• 3、Dubbo SPI 常用样例（以 getExtension 和 getAdaptiveExtension 为例）

配置文件内容

test1=com.dubbo.demo.service.TestServiceimpltest2=com.dubbo.demo.service.TestServiceImpl2一、通过getExtension方法生成实例

    ExtensionLoader<TestService> extensionLoader = ExtensionLoader.getExtensionLoader(TestService.class);    TestService t1 = extensionLoader.getExtension("test1");    TestService t2 = extensionLoader.getExtension("test2"); 

二、通过getAdaptiveExtension生成实例（方法中需要@Adaptive注解，参数会对URL校验）

    TestService testService = ExtensionLoader.getExtensionLoader(TestService.class).getAdaptiveExtension();    URL url = new URL("test", "localhost", 8080, new String[]{"test.service", "test1"});    testService.sayHello("bbb", url);

调用 getAdaptiveExtension 方法最终会生成相应的代理类，最终生成的代理类会根据 URL 参数里面的 protocol 决定（以内部 Protocol 为例）

三、服务注册

1、服务注册流程

2、服务注册类图详解

3、服务注册步骤

（1）步骤一：初始化配置（类图：抽象 Config 与初始化配置）

首先需要实例化 ServiceConfig 实例，声明 “注册接口、接口实例、注册中心配置”，其中 “ServiceBean” 是实现 Spring 与 Dubbo 整合的桥梁。然后会由 DubboBootstrap 调用 initialize 方法实现 configManager 和 Environment 的初始化，其中就包括将 ServiceConfig 中的配置转换成内部封装的协议（ApplicationModel、ProviderModel 等）

private static void startWithExport() throws InterruptedException {    //初始化配置    ServiceConfig<DemoServiceImpl> service = new ServiceConfig<>();    service.setInterface(DemoService.class);    service.setRef(new DemoServiceImpl());    service.setApplication(new ApplicationConfig("dubbo-demo-api-provider"));    service.setRegistry(new RegistryConfig("zookeeper://127.0.0.1:2181"));    //服务注册入口    service.export();}

public synchronized void export() {    if (bootstrap == null) {        bootstrap = DubboBootstrap.getInstance();        // compatible with api call.        if (null != this.getRegistry()) {            bootstrap.registries(this.getRegistries());        }        //初始化配置()        bootstrap.initialize();    }    ......       

    if (shouldDelay()) {        DELAY_EXPORT_EXECUTOR.schedule(this::doExport, getDelay(), TimeUnit.MILLISECONDS);    } else {        //服务注册        doExport();    }    exported(); }

（2）步骤二：组装 URL

根据初始化配置组转注册接口服务的 URL。其中 URL 也是 Dubbo 内部通过 @Adaptive 注解实现 SPI 的核心，通过修改 URL 的头部协议（如：register、dubbo、injvm 等），在调用

privatestaticfinalProtocol PROTOCOL = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Protocol.class).getAdaptiveExtension();PROTOCOL.export(wrapperInvoker)

该方法的时候，会根据不同的协议切换不通的实现类，实现了 Dubbo 技术架构与业务逻辑的解耦。

private void doExportUrls() {    //组装后的URL格式样例    //registry://127.0.0.1:2181/org.apache.dubbo.registry.RegistryService?application=dubbo-demo-api-provider&dubbo=2.0.2&pid=26212®istry=zookeeper×tamp=1663049763199    List<URL> registryURLs = ConfigValidationUtils.loadRegistries(this, true);    int protocolConfigNum = protocols.size();    for (ProtocolConfig protocolConfig : protocols) {        //组装pathKey : org.apache.dubbo.demo.DemoService        String pathKey = URL.buildKey(getContextPath(protocolConfig)                .map(p -> p + "/" + path)                .orElse(path),group, version);        //保存接口服务        repository.registerService(pathKey, interfaceClass);        //服务注册        doExportUrlsFor1Protocol(protocolConfig, registryURLs, protocolConfigNum);    }}

（3）步骤三：Invoker 封装（类图：Ref -> Invoker）

通过内置的动态字节码编译（默认 javassist）生成 Invoker 代理类，然后通过反射机制生成 Wrapper 实例。其中 Invoker 是 Dubbo 的核心模型，Invoker 是 Dubbo 中的实体域，也就是真实存在的。其他模型都向它靠拢或转换成它

private void doExportUrlsFor1Protocol(ProtocolConfig protocolConfig, List<URL> registryURLs, int protocolConfigNum) {    ......    //组装新的URL    //dubbo://2.0.0.1:20880/org.apache.dubbo.demo.DemoService?anyhost=true&application=dubbo-demo-api-provider&bind.ip=2.0.0.1&bind.port=20880&default=true&deprecated=false&dubbo=2.0.2&dynamic=true&generic=false&interface=org.apache.dubbo.demo.DemoService&methods=sayHello,sayHelloAsync&pid=46528&release=&service.name=ServiceBean:/org.apache.dubbo.demo.DemoService&side=provider×tamp=1663051456562    URL url = new URL(name, host, port, getContextPath(protocolConfig).map(p -> p + "/" + path).orElse(path), map);    ......    //Invoker封装    Invoker<?> invoker = PROXY_FACTORY.getInvoker(ref, (Class) interfaceClass,            registryURL.addParameterAndEncoded(EXPORT_KEY, url.toFullString()));    //wrapper    DelegateProviderMetaDataInvoker wrapperInvoker = new DelegateProviderMetaDataInvoker(invoker, this);    //服务注册(此时URL头部协议变成了register，实际会调用RegistryProtocol)    Exporter<?> exporter = PROTOCOL.export(wrapperInvoker);    exporters.add(exporter);}# PROXY_FACTORYpublic <T> Invoker<T> getInvoker(T proxy, Class<T>type, URL url) {    // 动态代理类生成，反射生成实例    final Wrapper wrapper = Wrapper.getWrapper(proxy.getClass().getName().indexOf('$') < 0 ? proxy.getClass() :type);    return new AbstractProxyInvoker<T>(proxy,type, url) {        @Override        protected Object doInvoke(T proxy, String methodName,                                  Class<?>[] parameterTypes,                                  Object[]arguments) throws Throwable {            return wrapper.invokeMethod(proxy, methodName, parameterTypes,arguments);        }    };}

（4）步骤四：Exporter 封装（类图：Invoker-> Exporter）

此时会依次调用 RegistryProtocol 、DubboProtocol 将 Invoker 封装成 Exporter，并将封装后的 Exporter 存储到本地 map 中（类似于 spring bean）。然后会调用底层通信服务（默认 netty）进行端口监听，此时会通过责任链模式封装 Exchanger 与 Transporter，用于处理网络传输消息的编码 / 解码。

# RegistryProtocol : exportpublic <T> Exporter<T> export(final Invoker<T> originInvoker) throws RpcException {    ......    //此时URL头部协议已变成dubbo    //dubbo://2.0.0.1:20880/org.apache.dubbo.demo.DemoService?anyhost=true&application=dubbo-demo-api-provider&bind.ip=2.0.0.1&bind.port=20880&default=true&deprecated=false&dubbo=2.0.2&dynamic=true&generic=false&interface=org.apache.dubbo.demo.DemoService&methods=sayHello,sayHelloAsync&pid=56036&release=&service.name=ServiceBean:/org.apache.dubbo.demo.DemoService&side=provider×tamp=1663052353098    providerUrl = overrideUrlWithConfig(providerUrl, overrideSubscribeListener);    // export invoker    final ExporterChangeableWrapper<T> exporter = doLocalExport(originInvoker, providerUrl);    // 此时Registry实例默认是ZookeeperRegistry    final Registry registry = getRegistry(originInvoker);    final URL registeredProviderUrl = getUrlToRegistry(providerUrl, registryUrl);   

    // decide if we need to delay publish    boolean register = providerUrl.getParameter(REGISTER_KEY, true);    if (register) {        //底层调用ZK，创建node节点        registry.register(registeredProviderUrl);    }    ....}# RegistryProtocol : doLocalExportprivate <T> ExporterChangeableWrapper<T> doLocalExport(final Invoker<T> originInvoker, URL providerUrl) {    String key = getCacheKey(originInvoker);    return (ExporterChangeableWrapper<T>) bounds.computeIfAbsent(key, s -> {        Invoker<?> invokerDelegate = new InvokerDelegate<>(originInvoker, providerUrl);        //此时会调用DubboProtocol进行exporter封装        return new ExporterChangeableWrapper<>((Exporter<T>) protocol.export(invokerDelegate), originInvoker);    });}

# DubboProtocol :exportpublic <T> Exporter<T> export(Invoker<T> invoker) throws RpcException {

    ......    // export service.    String key = serviceKey(url);    //exporter封装    DubboExporter<T> exporter = new DubboExporter<T>(invoker, key, exporterMap);    exporterMap.put(key, exporter);    ......    //开启服务监听    openServer(url);    optimizeSerialization(url);   

    return exporter;}

（5）步骤五：注册服务节点

封装 Exporter 并开启服务端口监听后，会调用注册中心（默认 Zookeeper）注册服务节点信息

# RegistryProtocol : exportpublic Exporter export(final Invoker originInvoker) throws RpcException {    ......    //此时URL头部协议已变成dubbo    //dubbo://2.0.0.1:20880/org.apache.dubbo.demo.DemoService?anyhost=true&application=dubbo-demo-api-provider&bind.ip=2.0.0.1&bind.port=20880&default=true&deprecated=false&dubbo=2.0.2&dynamic=true&generic=false&interface=org.apache.dubbo.demo.DemoService&methods=sayHello,sayHelloAsync&pid=56036&release=&service.name=ServiceBean:/org.apache.dubbo.demo.DemoService&side=provider×tamp=1663052353098    providerUrl = overrideUrlWithConfig(providerUrl, overrideSubscribeListener);    // export invoker    final ExporterChangeableWrapper exporter = doLocalExport(originInvoker, providerUrl);    // 此时Registry实例默认是ZookeeperRegistry    final Registry registry = getRegistry(originInvoker);    final URL registeredProviderUrl = getUrlToRegistry(providerUrl, registryUrl);   

    // decide if we need to delay publish    boolean register = providerUrl.getParameter(REGISTER_KEY, true);    if (register) {        //底层调用ZK，创建node节点        registry.register(registeredProviderUrl);    }    ....}

四、总结

至此，Dubbo 服务注册的整体流程已大致结束，文中如有不当或者错误观点，欢迎大家评论区指出。感兴趣的同学，可以关注后续 “Dubbo 架构设计与源码解析” 系列的文章。