一、Dubbo分层整体设计概述

我们先从下图开始简单介绍Dubbo分层设计概念：

源码解读Dubbo分层设计思想

（引用自Duboo开发指南-框架设计文档）

如图描述Dubbo实现的RPC整体分10层：service、config、proxy、registry、cluster、monitor、protocol、exchange、transport、serialize。

service：使用方定义的接口和实现类；

config：负责解析Dubbo定义的配置，比如注解和xml配置，各种参数；

proxy：主要负责生成消费者和提供者的代理对象，加载框架功能，比如提供者过滤器链，扩展点；

registry：负责注册服务的定义和实现类的装载；

cluster：只有消费者有这么一层，负责包装多个服务提供者成一个‘大提供者’，加载负载均衡、路有等扩展点；

monitor：定义监控服务，加载监控实现提供者；

protocol：封装RPC调用接口，管理调用实体的生命周期；

exchange：封装请求响应模式，同步转异步；

transport：抽象传输层模型，兼容netty、mina、grizzly等通讯框架；

serialize：抽象序列化模型，兼容多种序列化框架，包括：fastjson、fst、hessian2、kryo、kryo2、protobuf等，通过序列化支持跨语言的方式，支持跨语言的rpc调用；

Dubbo这么分层的目的在于实现层与层之间的解耦，每一层都定义了接口规范，也可以根据不同的业务需求定制、加载不同的实现，具有极高的扩展性。

1.1. RPC调用过程

接下来结合上图简单描述一次完整的rpc调用过程：

从Dubbo分层的角度看，详细时序图如下，蓝色部分是服务消费端，浅绿色部分是服务提供端，时序图从消费端一次Dubbo方法调用开始，到服务端本地方法执行结束。

源码解读Dubbo分层设计思想

从Dubbo核心领域对象的角度看，我们引用Dubbo官方文档说明，如下图所示。Dubbo核心领域对象是Invoker，消费端代理对象是proxy，包装了Invoker的调用；服务端代理对象是一个Invoker，他通过exporter包装，当服务端接收到调用请求后，通过exporter找到Invoker，Invoker去实际执行用户的业务逻辑。

源码解读Dubbo分层设计思想

（引用自Dubbo官方文档）

1.2 Dubbo服务的注册和发现流程

下图出自开发指南-框架设计-引用服务时序，主要流程是：从注册中心订阅服务提供者，然后启动tcp服务连接远端提供者，将多个服务提供者合并成一个Invoker，用这个Invoker创建代理对象。

源码解读Dubbo分层设计思想

下图出自开发指南-框架设计-暴露服务时序，主要流程是：创建本地服务的代理Invoker，启动tcp服务暴露服务，然后将服务注册到注册中心。

源码解读Dubbo分层设计思想

接下来我们结合Dubbo服务的注册和发现，从配置层开始解释每一层的作用和原理。

示例服务接口定义如下：

public interface CouponServiceViewFacade {

    /**
     * 查询单张优惠券
     */
    CouponViewDTO query(String code);
}

二、配置层

2.1. 做什么

配置层提供配置处理工具类，在容器启动的时候，通过ServiceConfig.export实例化服务提供者，ReferenceConfig.get实例化服务消费者对象。

Dubbo应用使用spring容器启动时，Dubbo服务提供者配置处理器通过ServiceConfig.export启动Dubbo远程服务暴露本地服务。Dubbo服务消费者配置处理器通过ReferenceConfig.get实例化一个代理对象，并通过注册中心服务发现，连接远端服务提供者。

Dubbo配置可以使用注解和xml两种形式，本文采用注解的形式进行说明。

2.2. 怎么做

2.2.1 服务消费端的解析

Spring容器启动过程中，填充bean属性时，对含有Dubbo引用注解的属性使用org.apache.dubbo.config.spring.beans.factory.annotation.ReferenceAnnotationBeanPostProcessor进行初始化。如下是ReferenceAnnotationBeanPostProcessor的构造方法，Dubbo服务消费者注解处理器处理以下三个注解：DubboReference.class、Reference.class、com.alibaba.dubbo.config.annotation.Reference.class修饰的类。

ReferenceAnnotationBeanPostProcessor类定义：

public class ReferenceAnnotationBeanPostProcessor extends AbstractAnnotationBeanPostProcessor implements
        ApplicationContextAware {

    public ReferenceAnnotationBeanPostProcessor() {
        super(DubboReference.class, Reference.class, com.alibaba.dubbo.config.annotation.Reference.class);
    }
}

Dubbo服务发现到这一层，Dubbo即将开始构建服务消费者的代理对象，CouponServiceViewFacade接口的代理实现类。

2.2.2 服务提供端的解析

Spring容器启动的时候，加载注解@org.apache.dubbo.config.spring.context.annotation.DubboComponentScan指定范围的类，并初始化；初始化使用dubbo实现的扩展点org.apache.dubbo.config.spring.beans.factory.annotation.ServiceClassPostProcessor。

ServiceClassPostProcessor处理的注解类有DubboService.class,Service.class,com.alibaba.dubbo.config.annotation.Service.class。

如下是ServiceClassPostProcessor类定义：

public class ServiceClassPostProcessor implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor, EnvironmentAware,
        ResourceLoaderAware, BeanClassLoaderAware {

    private final static List<Class<? extends Annotation>> serviceAnnotationTypes = asList(
            DubboService.class,Service.class,com.alibaba.dubbo.config.annotation.Service.class
    );
。。。
}

等待Spring容器ContextRefreshedEvent事件，启动Dubbo应用服务监听端口，暴露本地服务。

Dubbo服务注册到这一层，Dubbo即将开始构建服务提供者的代理对象，CouponServiceViewFacade实现类的反射代理类。

三、代理层

3.1 做什么

为服务消费者生成代理实现实例，为服务提供者生成反射代理实例。

CouponServiceViewFacade的代理实现实例，消费端在调用query方法的时候，实际上是调用代理实现实例的query方法，通过他调用远程服务。

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by Fernflower decompiler)
//

package org.apache.dubbo.common.bytecode;

public class proxy1 implements DC, Destroyable, CouponServiceViewFacade, EchoService {
    public static Method[] methods;
    private InvocationHandler handler;

    public proxy1(InvocationHandler var1) {
        this.handler = var1;
    }

    public proxy1() {
    }

    public CouponViewDTO query(String var1) {
        Object[] var2 = new Object[]{var1};
        Object var3 = this.handler.invoke(this, methods[0], var2);
        return (CouponViewDTO)var3;
    }
}

CouponServiceViewFacade的反射代理实例，服务端接收到请求后，通过该实例的Invoke方法最终执行本地方法query。

/**
 * InvokerWrapper
 */
public class AbstractProxyInvoker<CouponServiceViewFacade> implements Invoker<CouponServiceViewFacade> {
        // 。。。

    public AbstractProxyInvoker(CouponServiceViewFacade proxy, Class<CouponServiceViewFacade> type, URL url) {
        //。。。
        this.proxy = proxy;
        this.type = type;
        this.url = url;
    }

    @Override
    public Result invoke(Invocation invocation) throws RpcException {
        //。。。
        Object value = doInvoke(proxy, invocation.getMethodName(), invocation.getParameterTypes(), invocation.getArguments());
        //。。。
    }

    protected Object doInvoke(CouponServiceViewFacade proxy, String methodName, Class<?>[] parameterTypes, Object[] arguments) throws Throwable{
        //。。。
        return wrapper.invokeMethod(proxy, methodName, parameterTypes, arguments);
    }

}

3.2 怎么做

Dubbo代理工厂接口定义如下，定义了服务提供者和服务消费者的代理对象工厂方法。服务提供者代理对象和服务消费者代理对象都是通过工厂方法创建，工厂实现类可以通过SPI自定义扩展。

@SPI("javassist")
public interface ProxyFactory {

    // 生成服务消费者代理对象
    @Adaptive({PROXY_KEY})
    <T> T getProxy(Invoker<T> invoker) throws RpcException;

    // 生成服务消费者代理对象
    @Adaptive({PROXY_KEY})
    <T> T getProxy(Invoker<T> invoker, boolean generic) throws RpcException;

    // 生成服务提供者代理对象
    @Adaptive({PROXY_KEY})
    <T> Invoker<T> getInvoker(T proxy, Class<T> type, URL url) throws RpcException;

}

3.2.1 服务消费者

3.2.1.1 创建服务消费者代理类

默认采用Javaassist代理工厂实现，Proxy.getProxy(interfaces)创建代理工厂类，newInstance创建具体代理对象。

public class JavassistProxyFactory extends AbstractProxyFactory {

    @Override
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public <T> T getProxy(Invoker<T> invoker, Class<?>[] interfaces) {
        return (T) Proxy.getProxy(interfaces).newInstance(new InvokerInvocationHandler(invoker));
    }

    。。。

}

3.2.1.2 服务消费者代理

Dubbo为每个服务消费者生成两个代理类：代理工厂类，接口代理类。

CouponServiceViewFacade代理工厂类：

public class Proxy1 extends Proxy implements DC {
    public Proxy1() {
    }

    public Object newInstance(InvocationHandler var1) {
        return new proxy1(var1);
    }
}

最终生成的CouponServiceViewFacade的代理对象如下，其中handler的实现类是InvokerInvocationHandler，this.handler.invoke方法发起Dubbo调用。

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by Fernflower decompiler)
//

package org.apache.dubbo.common.bytecode;

public class proxy1 implements DC, Destroyable, CouponServiceViewFacade, EchoService {
    public static Method[] methods;
    private InvocationHandler handler;

    public proxy1(InvocationHandler var1) {
        this.handler = var1;
    }

    public proxy1() {
    }

    public CouponViewDTO query(String var1) {
        Object[] var2 = new Object[]{var1};
        Object var3 = this.handler.invoke(this, methods[0], var2);
        return (CouponViewDTO)var3;
    }
}

3.2.2 服务提供者

3.2.2.1 创建服务提供者代理类

默认Javaassist代理工厂实现，使用Wrapper包装本地服务提供者。proxy是实际的服务提供者实例，即CouponServiceViewFacade的本地实现类，type是接口类定义，URL是injvm协议URL。

public class JavassistProxyFactory extends AbstractProxyFactory {

    。。。

    @Override
    public <T> Invoker<T> getInvoker(T proxy, Class<T> type, URL url) {
        // 代理包装类，包装了本地的服务提供者
        final Wrapper wrapper = Wrapper.getWrapper(proxy.getClass().getName().indexOf('$') < 0 ? proxy.getClass() : type);
        // 代理类入口
        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);
            }
        };
    }

}

3.2.2.2 Wrapper包装类

Dubbo为每个服务提供者的本地实现生成一个Wrapper代理类，抽象Wrapper类定义如下：

public abstract class Wrapper {
    。。。

    abstract public Object invokeMethod(Object instance, String mn, Class<?>[] types, Object[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException;
}

具体Wrapper代理类使用字节码技术动态生成，本地服务CouponServiceViewFacade的代理包装类举例：

//
// Source code recreated from a .class file by IntelliJ IDEA
// (powered by Fernflower decompiler)
//

package org.apache.dubbo.common.bytecode;

import com.xxx.CouponServiceViewFacade;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.util.Map;
import org.apache.dubbo.common.bytecode.ClassGenerator.DC;

public class Wrapper25 extends Wrapper implements DC {
  。。。

    public Wrapper25() {
    }

    public Object invokeMethod(Object var1, String var2, Class[] var3, Object[] var4) throws InvocationTargetException {
        CouponServiceViewFacade var5;
        try {
            var5 = (CouponServiceViewFacade)var1;
        } catch (Throwable var8) {
            throw new IllegalArgumentException(var8);
        }

        try {
            if ("query".equals(var2) && var3.length == 1) {
                return var5.query((String)var4[0]);
            }
        } catch (Throwable var9) {
            throw new InvocationTargetException(var9);
        }

        throw new NoSuchMethodException("Not found method /"" + var2 + "/" in class com.xxx.CouponServiceViewFacade.");
    }

。。。

}

在服务初始化流程中，服务消费者代理对象生成后初始化就完成了，服务消费端的初始化顺序：ReferenceConfig.get->从注册中心订阅服务->启动客户端->创建DubboInvoker->构建ClusterInvoker→创建服务代理对象；

而服务提供端的初始化才刚开始，服务提供端的初始化顺序：ServiceConfig.export->创建AbstractProxyInvoker，通过Injvm协议关联本地服务->启动服务端→注册服务到注册中心。

接下来我们讲注册层。

四、注册层

4.1 做什么

封装服务地址的注册与发现，以服务 URL 为配置中心。服务提供者本地服务启动成功后，监听Dubbo端口成功后，通过注册协议发布到注册中心；服务消费者通过注册协议订阅服务，启动本地应用连接远程服务。

注册协议URL举例：

zookeeper://xxx/org.apache.dubbo.registry.RegistryService?application=xxx&…

4.2 怎么做

注册服务工厂接口定义如下，注册服务实现通过SPI扩展，默认是zk作为注册中心。

@SPI("dubbo")
public interface RegistryFactory {

    @Adaptive({"protocol"})
    Registry getRegistry(URL url);

}

注册服务接口定义；

public interface RegistryService {

    void register(URL url);

    void unregister(URL url);

    void subscribe(URL url, NotifyListener listener);

    void unsubscribe(URL url, NotifyListener listener);

    List<URL> lookup(URL url);

}

五、集群层

5.1 做什么

服务消费方从注册中心订阅服务提供者后，将多个提供者包装成一个提供者，并且封装路由及负载均衡策略；并桥接注册中心，以 Invoker 为中心，扩展接口为 Cluster, Directory, Router, LoadBalance；

服务提供端不存在集群层。

5.2 怎么做

5.2.1 Cluster

集群领域主要负责将多个服务提供者包装成一个ClusterInvoker，注入路由处理器链和负载均衡策略。主要策略有：failover、failfast、failsafe、failback、forking、available、mergeable、broadcast、zone-aware。

集群接口定义如下，只有一个方法：从服务目录中的多个服务提供者构建一个ClusterInvoker。

作用是对上层-代理层屏蔽集群层的逻辑；代理层调用服务方法只需执行Invoker.invoke，然后通过ClusterInvoker内部的路由策略和负载均衡策略计算具体执行哪个远端服务提供者。

@SPI(Cluster.DEFAULT)
public interface Cluster {
    String DEFAULT = FailoverCluster.NAME;

    @Adaptive
    <T> Invoker<T> join(Directory<T> directory) throws RpcException;

  。。。
}

ClusterInvoker执行逻辑，先路由策略过滤，然后负载均衡策略选择最终的远端服务提供者。示例代理如下：

   public abstract class AbstractClusterInvoker<T> implements ClusterInvoker<T> {

。。。
    @Override
    public Result invoke(final Invocation invocation) throws RpcException {
        checkWhetherDestroyed();

        // binding attachments into invocation.
        Map<String, Object> contextAttachments = RpcContext.getContext().getObjectAttachments();
        if (contextAttachments != null && contextAttachments.size() != 0) {
            ((RpcInvocation) invocation).addObjectAttachments(contextAttachments);
        }

        // 集群invoker执行时，先使用路由链过滤服务提供者
        List<Invoker<T>> invokers = list(invocation);
        LoadBalance loadbalance = initLoadBalance(invokers, invocation);
        RpcUtils.attachInvocationIdIfAsync(getUrl(), invocation);
        return doInvoke(invocation, invokers, loadbalance);
    }
。。。

}

5.2.2 Directory

服务目录接口定义如下，Dubbo方法接口调用时，将方法信息包装成invocation，通过Directory.list过滤可执行的远端服务。

通过org.apache.dubbo.registry.integration.RegistryDirectory桥接注册中心，监听注册中心的路由配置修改、服务治理等事件。

public interface Directory<T> extends Node {

    Class<T> getInterface();

    List<Invoker<T>> list(Invocation invocation) throws RpcException;

    List<Invoker<T>> getAllInvokers();

    URL getConsumerUrl();

}

5.2.3 Router

从已知的所有服务提供者中根据路由规则刷选服务提供者。

服务订阅的时候初始化路由处理器链，调用远程服务的时候先使用路由链过滤服务提供者，再通过负载均衡选择具体的服务节点。

路由处理器链工具类，提供路由筛选服务，监听更新服务提供者。

public class RouterChain<T> {

。。。

    public List<Invoker<T>> route(URL url, Invocation invocation) {
        List<Invoker<T>> finalInvokers = invokers;
        for (Router router : routers) {
            finalInvokers = router.route(finalInvokers, url, invocation);
        }
        return finalInvokers;
    }

    /**
     * Notify router chain of the initial addresses from registry at the first time.
     * Notify whenever addresses in registry change.
     */
    public void setInvokers(List<Invoker<T>> invokers) {
        //路由链监听更新服务提供者
        this.invokers = (invokers == null ? Collections.emptyList() : invokers);
        routers.forEach(router -> router.notify(this.invokers));
    }

}

订阅服务的时候，将路由链注入到RegistryDirectory中；

public class RegistryProtocol implements Protocol {
    。。。

    private <T> Invoker<T> doRefer(Cluster cluster, Registry registry, Class<T> type, URL url) {
        。。。
        // 服务目录初始化路由链
        directory.buildRouterChain(subscribeUrl);
        directory.subscribe(toSubscribeUrl(subscribeUrl));
         。。。
        return registryInvokerWrapper;
    }

    。。。

}

5.2.4 LoadBalance

根据不同的负载均衡策略从可使用的远端服务实例中选择一个，负责均衡接口定义如下：

@SPI(RandomLoadBalance.NAME)
public interface LoadBalance {

    @Adaptive("loadbalance")
    <T> Invoker<T> select(List<Invoker<T>> invokers, URL url, Invocation invocation) throws RpcException;

}

六、监控层

6.1 做什么

监控RPC调用次数和调用时间，以Statistics为中心，扩展接口为 MonitorFactory, Monitor, MonitorService。

6.2 怎么做

监控工厂接口定义，通过SPI方式进行扩展；

@SPI("dubbo")
public interface MonitorFactory {

    @Adaptive("protocol")
    Monitor getMonitor(URL url);

}

@Adaptive("protocol")
Monitor getMonitor(URL url);

监控服务接口定义如下，定义了一些默认的监控维度和指标项；

public interface MonitorService {

    // 监控维度

    String APPLICATION = "application";

    String INTERFACE = "interface";

    String METHOD = "method";

    String GROUP = "group";

    String VERSION = "version";

    String CONSUMER = "consumer";

    String PROVIDER = "provider";

    String TIMESTAMP = "timestamp";

    //监控指标项

    String SUCCESS = "success";

    String FAILURE = "failure";

    String INPUT = INPUT_KEY;

    String OUTPUT = OUTPUT_KEY;

    String ELAPSED = "elapsed";

    String CONCURRENT = "concurrent";

    String MAX_INPUT = "max.input";

    String MAX_OUTPUT = "max.output";

    String MAX_ELAPSED = "max.elapsed";

    String MAX_CONCURRENT = "max.concurrent";

    void collect(URL statistics);

    List<URL> lookup(URL query);

}

6.2.1 MonitorFilter

通过过滤器的方式收集服务的调用次数和调用时间，默认实现：

org.apache.dubbo.monitor.dubbo.DubboMonitor。

七、协议层

7.1 做什么

封装 RPC 调用，以 Invocation, Result 为中心，扩展接口为 Protocol, Invoker, Exporter。

接下来介绍Dubbo RPC过程中的常用概念：

1）Invocation是请求会话领域模型，每次请求有相应的Invocation实例，负责包装dubbo方法信息为请求参数；

2）Result是请求结果领域模型，每次请求都有相应的Result实例，负责包装dubbo方法响应；

3）Invoker是实体域，代表一个可执行实体，有本地、远程、集群三类；

4）Exporter服务提供者Invoker管理实体；

5）Protocol是服务域，管理Invoker的生命周期，提供服务的暴露和引用入口；

服务初始化流程中，从这一层开始进行远程服务的暴露和连接引用。

对于CouponServiceViewFacade服务来说，服务提供端会监听Dubbo端口启动tcp服务；服务消费端通过注册中心发现服务提供者信息，启动tcp服务连接远端提供者。

7.2 怎么做

协议接口定义如下，统一抽象了不同协议的服务暴露和引用模型，比如InjvmProtocol只需将Exporter，Invoker关联本地实现。DubboProtocol暴露服务的时候，需要监控本地端口启动服务；引用服务的时候，需要连接远端服务。

@SPI("dubbo")
public interface Protocol {

    int getDefaultPort();

    @Adaptive
    <T> Exporter<T> export(Invoker<T> invoker) throws RpcException;

    @Adaptive
    <T> Invoker<T> refer(Class<T> type, URL url) throws RpcException;

    void destroy();

    default List<ProtocolServer> getServers() {
        return Collections.emptyList();
    }

}

Invoker接口定义

Invocation是RPC调用的会话对象，负责包装请求参数；Result是RPC调用的结果对象，负责包装RPC调用的结果对象，包括异常类信息；

public interface Invoker<T> extends Node {

    Class<T> getInterface();

    Result invoke(Invocation invocation) throws RpcException;

}

7.2.1 服务的暴露和引用

服务暴露的时候，开启RPC服务端；引用服务的时候，开启RPC客户端。

public class DubboProtocol extends AbstractProtocol {

。。。

    @Override
    public <T> Exporter<T> export(Invoker<T> invoker) throws RpcException {
        。。。
        // 开启rpc服务端
        openServer(url);
        optimizeSerialization(url);

        return exporter;
    }

    @Override
    public <T> Invoker<T> protocolBindingRefer(Class<T> serviceType, URL url) throws RpcException {
        optimizeSerialization(url);

        // 创建dubbo invoker,开启rpc客户端
        DubboInvoker<T> invoker = new DubboInvoker<T>(serviceType, url, getClients(url), invokers);
        invokers.add(invoker);

        return invoker;
    }
 。。。

}

7.2.2 服务端响应请求

接收响应请求；

private ExchangeHandler requestHandler = new ExchangeHandlerAdapter() {

        @Override
        public CompletableFuture<Object> reply(ExchangeChannel channel, Object message) throws RemotingException {
                           。。。
            Invocation inv = (Invocation) message;
            Invoker<?> invoker = getInvoker(channel, inv);

            RpcContext.getContext().setRemoteAddress(channel.getRemoteAddress());
            //调用本地服务
            Result result = invoker.invoke(inv);
            return result.thenApply(Function.identity());
        }

        。。。
    };

7.2.3 客户端发送请求

调用远程服务；

public class DubboInvoker<T> extends AbstractInvoker<T> {

    。。。

    @Override
    protected Result doInvoke(final Invocation invocation) throws Throwable {
        。。。
            boolean isOneway = RpcUtils.isOneway(getUrl(), invocation);
            int timeout = calculateTimeout(invocation, methodName);
            if (isOneway) {
                boolean isSent = getUrl().getMethodParameter(methodName, Constants.SENT_KEY, false);
                currentClient.send(inv, isSent);
                return AsyncRpcResult.newDefaultAsyncResult(invocation);
            } else {
                ExecutorService executor = getCallbackExecutor(getUrl(), inv);
                CompletableFuture<AppResponse> appResponseFuture =
                        currentClient.request(inv, timeout, executor).thenApply(obj -> (AppResponse) obj);
                FutureContext.getContext().setCompatibleFuture(appResponseFuture);
                AsyncRpcResult result = new AsyncRpcResult(appResponseFuture, inv);
                result.setExecutor(executor);
                return result;
            }

    }

}

八、交换层

8.1 做什么

封装请求响应模式，同步转异步，以 Request, Response 为中心，扩展接口为 Exchanger, ExchangeChannel, ExchangeClient, ExchangeServer。

使用request包装Invocation作为完整的请求对象，使用response包装result作为完整的响应对象；Request、Response相比Invocation、Result添加了Dubbo的协议头。

8.2 怎么做

交换器对象接口定义，定义了远程服务的绑定和连接，使用SPI方式进行扩展；

@SPI(HeaderExchanger.NAME)
public interface Exchanger {

    @Adaptive({Constants.EXCHANGER_KEY})
    ExchangeServer bind(URL url, ExchangeHandler handler) throws RemotingException;

    @Adaptive({Constants.EXCHANGER_KEY})
    ExchangeClient connect(URL url, ExchangeHandler handler) throws RemotingException;

}

@Adaptive({Constants.EXCHANGER_KEY})
ExchangeServer bind(URL url, ExchangeHandler handler) throws RemotingException;

@Adaptive({Constants.EXCHANGER_KEY})
ExchangeClient connect(URL url, ExchangeHandler handler) throws RemotingException;

交换层模型类图：

源码解读Dubbo分层设计思想

8.2.1 服务提供者

服务提供端接收到请求后，本地执行，发送响应结果；

public class HeaderExchangeHandler implements ChannelHandlerDelegate {

   。。。

    void handleRequest(final ExchangeChannel channel, Request req) throws RemotingException {
       //封装响应
        Response res = new Response(req.getId(), req.getVersion());
   。。。
        Object msg = req.getData();
        try {
            CompletionStage<Object> future = handler.reply(channel, msg);
            future.whenComplete((appResult, t) -> {
                try {
                    if (t == null) {
                        res.setStatus(Response.OK);
                        res.setResult(appResult);
                    } else {
                        res.setStatus(Response.SERVICE_ERROR);
                        res.setErrorMessage(StringUtils.toString(t));
                    }
                    channel.send(res);
                } catch (RemotingException e) {
                    logger.warn("Send result to consumer failed, channel is " + channel + ", msg is " + e);
                }
            });
        } catch (Throwable e) {
            res.setStatus(Response.SERVICE_ERROR);
            res.setErrorMessage(StringUtils.toString(e));
            channel.send(res);
        }
    }
。。。
}

8.2.2 服务消费者

服务消费端发起请求的封装，方法执行成功后，返回一个future；

final class HeaderExchangeChannel implements ExchangeChannel {

。。。

   //封装请求实体
    @Override
    public CompletableFuture<Object> request(Object request, int timeout, ExecutorService executor) throws RemotingException {
       。。。

        // create request.
        Request req = new Request();
        req.setVersion(Version.getProtocolVersion());
        req.setTwoWay(true);
        //RpcInvocation
        req.setData(request);
        DefaultFuture future = DefaultFuture.newFuture(channel, req, timeout, executor);
        try {
            channel.send(req);
        } catch (RemotingException e) {
            future.cancel();
            throw e;
        }
        return future;
    }
。。。

}

九、传输层

9.1 做什么

抽象传输层模型，兼容netty、mina、grizzly等通讯框架。

9.2 怎么做

传输器接口定义如下,它与交换器Exchanger接口定义相似，区别在于Exchanger是围绕Dubbo的Request和Response封装的操作门面接口，而Transporter更加的底层，Exchanger用于隔离Dubbo协议层和通讯层。

@SPI("netty")
public interface Transporter {

    @Adaptive({Constants.SERVER_KEY, Constants.TRANSPORTER_KEY})
    RemotingServer bind(URL url, ChannelHandler handler) throws RemotingException;

    @Adaptive({Constants.CLIENT_KEY, Constants.TRANSPORTER_KEY})
    Client connect(URL url, ChannelHandler handler) throws RemotingException;

}

自定义传输层模型

源码解读Dubbo分层设计思想

通过SPI的方式，动态选择具体的传输框架，默认是netty；

public class Transporters {

    。。。

    public static RemotingServer bind(URL url, ChannelHandler... handlers) throws RemotingException {
        。。。

        return getTransporter().bind(url, handler);
    }

    public static Client connect(URL url, ChannelHandler... handlers) throws RemotingException {
        。。。
        return getTransporter().connect(url, handler);
    }

    public static Transporter getTransporter() {
        return ExtensionLoader.getExtensionLoader(Transporter.class).getAdaptiveExtension();
    }

}

netty框架的channel适配如下，采用装饰模式，使用netty框架的channel作为Dubbo自定义的channel做实现；

final class NettyChannel extends AbstractChannel {

    private NettyChannel(Channel channel, URL url, ChannelHandler handler) {
        super(url, handler);
        if (channel == null) {
            throw new IllegalArgumentException("netty channel == null;");
        }
        this.channel = channel;
    }

}

十、序列化

10.1 做什么

抽象序列化模型，兼容多种序列化框架，包括：fastjson、fst、hessian2、kryo、kryo2、protobuf等，通过序列化支持跨语言的方式，支持跨语言的RPC调用。

10.2 怎么做

定义Serialization扩展点，默认hessian2，支持跨语言。Serialization接口实际是一个工厂接口，通过SPI扩展；实际序列化和反序列化工作由ObjectOutput，ObjectInput完成，通过装饰模式让hessian2完成实际工作。

@SPI("hessian2")
public interface Serialization {

    byte getContentTypeId();

    String getContentType();

    @Adaptive
    ObjectOutput serialize(URL url, OutputStream output) throws IOException;

    @Adaptive
    ObjectInput deserialize(URL url, InputStream input) throws IOException;

}

10.2.1 通讯协议设计

下图出自开发指南-实现细节-远程通讯细节，描述Dubbo协议头设计；

源码解读Dubbo分层设计思想

0-15bit表示Dubbo协议魔法数字，值：0xdabb；
16bit请求响应标记，Request – 1; Response – 0；
17bit请求模式标记，只有请求消息才会有，1表示需要服务端返回响应；
18bit是事件消息标记，1表示该消息是事件消息，比如心跳消息；
19-23bit是序列化类型标记，hessian序列化id是2，fastjson是6，详见org.apache.dubbo.common.serialize.Constants；
24-31bit表示状态，只有响应消息才有用；
32-64bit是RPC请求ID；
96-128bit是会话数据长度；
128是消息体字节序列；

十一、总结

Dubbo将RPC整个过程分成核心的代理层、注册层、集群层、协议层、传输层等，层与层之间的职责边界明确；核心层都通过接口定义，不依赖具体实现，这些接口串联起来形成了Dubbo的骨架；这个骨架也可以看作是Dubbo的内核，内核使用SPI 机制加载插件（扩展点），达到高度可扩展。

vivo互联网服务器团队-Wang Genfu

原创文章，作者：3628473679，如若转载，请注明出处：https://blog.ytso.com/tech/pnotes/154090.html

源码解读Dubbo分层设计思想

一、Dubbo分层整体设计概述

1.1. RPC调用过程

1.2 Dubbo服务的注册和发现流程

二、配置层

2.1. 做什么

2.2. 怎么做

2.2.1 服务消费端的解析

2.2.2 服务提供端的解析

三、 代理层

3.1 做什么

3.2 怎么做

3.2.1 服务消费者

3.2.1.1 创建服务消费者代理类

3.2.1.2 服务消费者代理

3.2.2 服务提供者

3.2.2.1 创建服务提供者代理类

3.2.2.2 Wrapper包装类

四、注册层

4.1 做什么

4.2 怎么做

五、集群层

5.1 做什么

5.2 怎么做

5.2.1 Cluster

5.2.2 Directory

5.2.3 Router

5.2.4 LoadBalance

六、监控层

6.1 做什么

6.2 怎么做

6.2.1 MonitorFilter

七、协议层

7.1 做什么

7.2 怎么做

7.2.1 服务的暴露和引用

7.2.2 服务端响应请求

7.2.3 客户端发送请求

八、交换层

8.1 做什么

8.2 怎么做

8.2.1 服务提供者

8.2.2 服务消费者

九、传输层

9.1 做什么

9.2 怎么做

十、序列化

10.1 做什么

10.2 怎么做

10.2.1 通讯协议设计

十一、总结

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三、代理层