摘要：今天我想聊聊的另一個(gè)很棒的特性就是它的可擴(kuò)展性。的擴(kuò)展機(jī)制在的官網(wǎng)上，描述自己是一個(gè)高性能的框架。接下來的章節(jié)中我們會(huì)慢慢揭開擴(kuò)展機(jī)制的神秘面紗。擴(kuò)展擴(kuò)展點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)類。的定義在配置文件中可以看到文件中定義了個(gè)的擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)。

摘要： 在Dubbo的官網(wǎng)上，Dubbo描述自己是一個(gè)高性能的RPC框架。今天我想聊聊Dubbo的另一個(gè)很棒的特性, 就是它的可擴(kuò)展性。

Dubbo的擴(kuò)展機(jī)制

在Dubbo的官網(wǎng)上，Dubbo描述自己是一個(gè)高性能的RPC框架。今天我想聊聊Dubbo的另一個(gè)很棒的特性, 就是它的可擴(kuò)展性。 如同羅馬不是一天建成的，任何系統(tǒng)都一定是從小系統(tǒng)不斷發(fā)展成為大系統(tǒng)的，想要從一開始就把系統(tǒng)設(shè)計(jì)的足夠完善是不可能的，相反的，我們應(yīng)該關(guān)注當(dāng)下的需求，然后再不斷地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行迭代。在代碼層面，要求我們適當(dāng)?shù)膶?duì)關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行抽象和隔離，在軟件不斷添加功能和特性時(shí)，依然能保持良好的結(jié)構(gòu)和可維護(hù)性，同時(shí)允許第三方開發(fā)者對(duì)其功能進(jìn)行擴(kuò)展。在某些時(shí)候，軟件設(shè)計(jì)者對(duì)擴(kuò)展性的追求甚至超過了性能。
在談到軟件設(shè)計(jì)時(shí)，可擴(kuò)展性一直被談起，那到底什么才是可擴(kuò)展性，什么樣的框架才算有良好的可擴(kuò)展性呢？它必須要做到以下兩點(diǎn):

作為框架的維護(hù)者，在添加一個(gè)新功能時(shí)，只需要添加一些新代碼，而不用大量的修改現(xiàn)有的代碼，即符合開閉原則。
作為框架的使用者，在添加一個(gè)新功能時(shí)，不需要去修改框架的源碼，在自己的工程中添加代碼即可。
Dubbo很好的做到了上面兩點(diǎn)。這要得益于Dubbo的微內(nèi)核+插件的機(jī)制。接下來的章節(jié)中我們會(huì)慢慢揭開Dubbo擴(kuò)展機(jī)制的神秘面紗。

可擴(kuò)展的幾種解決方案

通?？蓴U(kuò)展的實(shí)現(xiàn)有下面幾種:

Factory模式
IoC容器
OSGI容器
Dubbo作為一個(gè)框架，不希望強(qiáng)依賴其他的IoC容器，比如Spring，Guice。OSGI也是一個(gè)很重的實(shí)現(xiàn)，不適合Dubbo。最終Dubbo的實(shí)現(xiàn)參考了Java原生的SPI機(jī)制，但對(duì)其進(jìn)行了一些擴(kuò)展，以滿足Dubbo的需求。

Java SPI機(jī)制

既然Dubbo的擴(kuò)展機(jī)制是基于Java原生的SPI機(jī)制，那么我們就先來了解下Java SPI吧。了解了Java的SPI，也就是對(duì)Dubbo的擴(kuò)展機(jī)制有一個(gè)基本的了解。如果對(duì)Java SPI比較了解的同學(xué)，可以跳過。
Java SPI(Service Provider Interface)是JDK內(nèi)置的一種動(dòng)態(tài)加載擴(kuò)展點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)。在ClassPath的META-INF/services目錄下放置一個(gè)與接口同名的文本文件，文件的內(nèi)容為接口的實(shí)現(xiàn)類，多個(gè)實(shí)現(xiàn)類用換行符分隔。JDK中使用java.util.ServiceLoader來加載具體的實(shí)現(xiàn)。 讓我們通過一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，來看看Java SPI是如何工作的。

定義一個(gè)接口IRepository用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存
interface IRepository { void save(String data); }
提供IRepository的實(shí)現(xiàn) IRepository有兩個(gè)實(shí)現(xiàn)。MysqlRepository和MongoRepository。
class MysqlRepository implements IRepository { public void save(String data) { System.out.println("Save " + data + " to Mysql"); } }
public class MongoRepository implements IRepository { public void save(String data) { System.out.println("Save " + data + " to Mongo"); } }

添加配置文件 在META-INF/services目錄添加一個(gè)文件，文件名和接口全名稱相同，所以文件是META-INF/services/com.demo.IRepository。文件內(nèi)容為:
com.demo.MongoRepository com.demo.MysqlRepository
通過ServiceLoader加載IRepository實(shí)現(xiàn)
ServiceLoader serviceLoader = ServiceLoader.load(IRepository.class); Iterator it = serviceLoader.iterator(); while (it != null && it.hasNext()){ IRepository demoService = it.next(); System.out.println("class:" + demoService.getClass().getName()); demoService.save("tom"); }
在上面的例子中，我們定義了一個(gè)擴(kuò)展點(diǎn)和它的兩個(gè)實(shí)現(xiàn)。在ClassPath中添加了擴(kuò)展的配置文件，最后使用ServiceLoader來加載所有的擴(kuò)展點(diǎn)。

Dubbo的SPI機(jī)制

Java SPI的使用很簡(jiǎn)單。也做到了基本的加載擴(kuò)展點(diǎn)的功能。但Java SPI有以下的不足:

需要遍歷所有的實(shí)現(xiàn)，并實(shí)例化，然后我們?cè)谘h(huán)中才能找到我們需要的實(shí)現(xiàn)。
配置文件中只是簡(jiǎn)單的列出了所有的擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)，而沒有給他們命名。導(dǎo)致在程序中很難去準(zhǔn)確的引用它們。
擴(kuò)展如果依賴其他的擴(kuò)展，做不到自動(dòng)注入和裝配
不提供類似于Spring的AOP功能
擴(kuò)展很難和其他的框架集成，比如擴(kuò)展里面依賴了一個(gè)Spring bean，原生的Java SPI不支持
所以Java SPI應(yīng)付一些簡(jiǎn)單的場(chǎng)景是可以的，但對(duì)于Dubbo，它的功能還是比較弱的。Dubbo對(duì)原生SPI機(jī)制進(jìn)行了一些擴(kuò)展。接下來，我們就更深入地了解下Dubbo的SPI機(jī)制。

Dubbo擴(kuò)展點(diǎn)機(jī)制基本概念

在深入學(xué)習(xí)Dubbo的擴(kuò)展機(jī)制之前，我們先明確Dubbo SPI中的一些基本概念。在接下來的內(nèi)容中，我們會(huì)多次用到這些術(shù)語(yǔ)。

擴(kuò)展點(diǎn)(Extension Point)
是一個(gè)Java的接口。
擴(kuò)展(Extension)
擴(kuò)展點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)類。
擴(kuò)展實(shí)例(Extension Instance)
擴(kuò)展點(diǎn)實(shí)現(xiàn)類的實(shí)例。
擴(kuò)展自適應(yīng)實(shí)例(Extension Adaptive Instance)
第一次接觸這個(gè)概念時(shí)，可能不太好理解(我第一次也是這樣的...)。如果稱它為擴(kuò)展代理類，可能更好理解些。擴(kuò)展的自適應(yīng)實(shí)例其實(shí)就是一個(gè)Extension的代理，它實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)展點(diǎn)接口。在調(diào)用擴(kuò)展點(diǎn)的接口方法時(shí)，會(huì)根據(jù)實(shí)際的參數(shù)來決定要使用哪個(gè)擴(kuò)展。比如一個(gè)IRepository的擴(kuò)展點(diǎn)，有一個(gè)save方法。有兩個(gè)實(shí)現(xiàn)MysqlRepository和MongoRepository。IRepository的自適應(yīng)實(shí)例在調(diào)用接口方法的時(shí)候，會(huì)根據(jù)save方法中的參數(shù)，來決定要調(diào)用哪個(gè)IRepository的實(shí)現(xiàn)。如果方法參數(shù)中有repository=mysql，那么就調(diào)用MysqlRepository的save方法。如果repository=mongo，就調(diào)用MongoRepository的save方法。和面向?qū)ο蟮难舆t綁定很類似。為什么Dubbo會(huì)引入擴(kuò)展自適應(yīng)實(shí)例的概念呢？

Dubbo中的配置有兩種，一種是固定的系統(tǒng)級(jí)別的配置，在Dubbo啟動(dòng)之后就不會(huì)再改了。還有一種是運(yùn)行時(shí)的配置，可能對(duì)于每一次的RPC，這些配置都不同。比如在xml文件中配置了超時(shí)時(shí)間是10秒鐘，這個(gè)配置在Dubbo啟動(dòng)之后，就不會(huì)改變了。但針對(duì)某一次的RPC調(diào)用，可以設(shè)置它的超時(shí)時(shí)間是30秒鐘，以覆蓋系統(tǒng)級(jí)別的配置。對(duì)于Dubbo而言，每一次的RPC調(diào)用的參數(shù)都是未知的。只有在運(yùn)行時(shí)，根據(jù)這些參數(shù)才能做出正確的決定。
很多時(shí)候，我們的類都是一個(gè)單例的，比如Spring的bean，在Spring bean都實(shí)例化時(shí)，如果它依賴某個(gè)擴(kuò)展點(diǎn)，但是在bean實(shí)例化時(shí)，是不知道究竟該使用哪個(gè)具體的擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)的。這時(shí)候就需要一個(gè)代理模式了，它實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)展點(diǎn)接口，方法內(nèi)部可以根據(jù)運(yùn)行時(shí)參數(shù)，動(dòng)態(tài)的選擇合適的擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)。而這個(gè)代理就是自適應(yīng)實(shí)例。 自適應(yīng)擴(kuò)展實(shí)例在Dubbo中的使用非常廣泛，Dubbo中，每一個(gè)擴(kuò)展都會(huì)有一個(gè)自適應(yīng)類，如果我們沒有提供，Dubbo會(huì)使用字節(jié)碼工具為我們自動(dòng)生成一個(gè)。所以我們基本感覺不到自適應(yīng)類的存在。后面會(huì)有例子說明自適應(yīng)類是怎么工作的。
@SPI
@SPI注解作用于擴(kuò)展點(diǎn)的接口上，表明該接口是一個(gè)擴(kuò)展點(diǎn)。可以被Dubbo的ExtentionLoader加載。如果沒有此ExtensionLoader調(diào)用會(huì)異常。
@Adaptive
@Adaptive注解用在擴(kuò)展接口的方法上。表示該方法是一個(gè)自適應(yīng)方法。Dubbo在為擴(kuò)展點(diǎn)生成自適應(yīng)實(shí)例時(shí)，如果方法有@Adaptive注解，會(huì)為該方法生成對(duì)應(yīng)的代碼。方法內(nèi)部會(huì)根據(jù)方法的參數(shù)，來決定使用哪個(gè)擴(kuò)展。
ExtentionLoader
類似于Java SPI的ServiceLoader，負(fù)責(zé)擴(kuò)展的加載和生命周期維護(hù)。
擴(kuò)展別名
和Java SPI不同，Dubbo中的擴(kuò)展都有一個(gè)別名，用于在應(yīng)用中引用它們。比如
random=com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.loadbalance.RandomLoadBalance roundrobin=com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.loadbalance.RoundRobinLoadBalance
其中的random，roundrobin就是對(duì)應(yīng)擴(kuò)展的別名。這樣我們?cè)谂渲梦募惺褂胷andom或roundrobin就可以了。

一些路徑
和Java SPI從/META-INF/services目錄加載擴(kuò)展配置類似，Dubbo也會(huì)從以下路徑去加載擴(kuò)展配置文件:
META-INF/dubbo/internal
META-INF/dubbo
META-INF/services

Dubbo的LoadBalance擴(kuò)展點(diǎn)解讀

在了解了Dubbo的一些基本概念后，讓我們一起來看一個(gè)Dubbo中實(shí)際的擴(kuò)展點(diǎn)，對(duì)這些概念有一個(gè)更直觀的認(rèn)識(shí)。
我們選擇的是Dubbo中的LoadBalance擴(kuò)展點(diǎn)。Dubbo中的一個(gè)服務(wù)，通常有多個(gè)Provider，consumer調(diào)用服務(wù)時(shí)，需要在多個(gè)Provider中選擇一個(gè)。這就是一個(gè)LoadBalance。我們一起來看看在Dubbo中，LoadBalance是如何成為一個(gè)擴(kuò)展點(diǎn)的。

LoadBalance接口
@SPI(RandomLoadBalance.NAME) public interface LoadBalance { @Adaptive("loadbalance") Invoker select(List> invokers, URL url, Invocation invocation) throws RpcException; }
LoadBalance接口只有一個(gè)select方法。select方法從多個(gè)invoker中選擇其中一個(gè)。上面代碼中和Dubbo SPI相關(guān)的元素有:

@SPI(RandomLoadBalance.NAME) @SPI作用于LoadBalance接口，表示接口LoadBalance是一個(gè)擴(kuò)展點(diǎn)。如果沒有@SPI注解，試圖去加載擴(kuò)展時(shí)，會(huì)拋出異常。@SPI注解有一個(gè)參數(shù)，該參數(shù)表示該擴(kuò)展點(diǎn)的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)的別名。如果沒有顯示的指定擴(kuò)展，就使用默認(rèn)實(shí)現(xiàn)。RandomLoadBalance.NAME是一個(gè)常量，值是"random"，是一個(gè)隨機(jī)負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)。 random的定義在配置文件META-INF/dubbo/internal/com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.LoadBalance中:
random=com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.loadbalance.RandomLoadBalance roundrobin=com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.loadbalance.RoundRobinLoadBalance leastactive=com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.loadbalance.LeastActiveLoadBalance consistenthash=com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.loadbalance.ConsistentHashLoadBalance
可以看到文件中定義了4個(gè)LoadBalance的擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)。由于負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)不是本次的內(nèi)容，這里就不過多說明。只用知道Dubbo提供了4種負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)，我們可以通過xml文件，properties文件，JVM參數(shù)顯式的指定一個(gè)實(shí)現(xiàn)。如果沒有，默認(rèn)使用隨機(jī)。

@Adaptive("loadbalance") @Adaptive注解修飾select方法，表明方法select方法是一個(gè)可自適應(yīng)的方法。Dubbo會(huì)自動(dòng)生成該方法對(duì)應(yīng)的代碼。當(dāng)調(diào)用select方法時(shí)，會(huì)根據(jù)具體的方法參數(shù)來決定調(diào)用哪個(gè)擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)的select方法。@Adaptive注解的參數(shù)loadbalance表示方法參數(shù)中的loadbalance的值作為實(shí)際要調(diào)用的擴(kuò)展實(shí)例。 但奇怪的是，我們發(fā)現(xiàn)select的方法中并沒有l(wèi)oadbalance參數(shù)，那怎么獲取loadbalance的值呢？select方法中還有一個(gè)URL類型的參數(shù)，Dubbo就是從URL中獲取loadbalance的值的。這里涉及到Dubbo的URL總線模式，簡(jiǎn)單說，URL中包含了RPC調(diào)用中的所有參數(shù)。URL類中有一個(gè)Map parameters字段，parameters中就包含了loadbalance。
獲取LoadBalance擴(kuò)展
Dubbo中獲取LoadBalance的代碼如下:
LoadBalance lb = ExtensionLoader.getExtensionLoader(LoadBalance.class).getExtension(loadbalanceName);
使用ExtensionLoader.getExtensionLoader(LoadBalance.class)方法獲取一個(gè)ExtensionLoader的實(shí)例，然后調(diào)用getExtension，傳入一個(gè)擴(kuò)展的別名來獲取對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展實(shí)例。

自定義一個(gè)LoadBalance擴(kuò)展

本節(jié)中，我們通過一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，來自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)LoadBalance，并把它集成到Dubbo中。我會(huì)列出一些關(guān)鍵的步驟和代碼，也可以從這個(gè)地址(https://github.com/vangoleo/d...。

實(shí)現(xiàn)LoadBalance接口
首先，編寫一個(gè)自己實(shí)現(xiàn)的LoadBalance，因?yàn)槭菫榱搜菔綝ubbo的擴(kuò)展機(jī)制，而不是LoadBalance的實(shí)現(xiàn)，所以這里L(fēng)oadBalance的實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單，選擇第一個(gè)invoker，并在控制臺(tái)輸出一條日志。
package com.dubbo.spi.demo.consumer; public class DemoLoadBalance implements LoadBalance { @Override public Invoker select(List> invokers, URL url, Invocation invocation) throws RpcException { System.out.println("DemoLoadBalance: Select the first invoker..."); return invokers.get(0); } }

添加擴(kuò)展配置文件
添加文件:META-INF/dubbo/com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.LoadBalance。文件內(nèi)容如下:
demo=com.dubbo.spi.demo.consumer.DemoLoadBalance

配置使用自定義LoadBalance
通過上面的兩步，已經(jīng)添加了一個(gè)名字為demo的LoadBalance實(shí)現(xiàn)，并在配置文件中進(jìn)行了相應(yīng)的配置。接下來，需要顯式的告訴Dubbo使用demo的負(fù)載均衡實(shí)現(xiàn)。如果是通過spring的方式使用Dubbo，可以在xml文件中進(jìn)行設(shè)置。

在consumer端的dubbo:reference中配置

啟動(dòng)Dubbo
啟動(dòng)Dubbo，調(diào)用一次IHelloService，可以看到控制臺(tái)會(huì)輸出一條DemoLoadBalance: Select the first invoker...日志。說明Dubbo的確是使用了我們自定義的LoadBalance。
總結(jié)
到此，我們從Java SPI開始，了解了Dubbo SPI 的基本概念，并結(jié)合了Dubbo中的LoadBalance加深了理解。最后，我們還實(shí)踐了一下，創(chuàng)建了一個(gè)自定義LoadBalance，并集成到Dubbo中。相信通過這里理論和實(shí)踐的結(jié)合，大家對(duì)Dubbo的可擴(kuò)展有更深入的理解。

總結(jié)一下，Dubbo SPI有以下的特點(diǎn):
? 對(duì)Dubbo進(jìn)行擴(kuò)展，不需要改動(dòng)Dubbo的源碼
? 自定義的Dubbo的擴(kuò)展點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，是一個(gè)普通的Java類，Dubbo沒有引入任何Dubbo特有的元素，對(duì)代碼侵入性幾乎為零。
? 將擴(kuò)展注冊(cè)到Dubbo中，只需要在ClassPath中添加配置文件。使用簡(jiǎn)單。而且不會(huì)對(duì)現(xiàn)有代碼造成影響。符合開閉原則。
? Dubbo的擴(kuò)展機(jī)制支持IoC,AoP等高級(jí)功能
? Dubbo的擴(kuò)展機(jī)制能很好的支持第三方IoC容器，默認(rèn)支持Spring Bean，可自己擴(kuò)展來支持其他容器，比如Google的Guice。
? 切換擴(kuò)展點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，只需要在配置文件中修改具體的實(shí)現(xiàn)，不需要改代碼。使用方便。

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