SpringCloudRPC远程调用核心原理：FeignRPC动态代理实例创建流程
Feign的RPC动态代理实例的创建流程
在介绍Feign远程代理实例的创建流程之前，先总结一下Feign整体执行流程。
Feign的整体运作流程
首先回顾一下Feign的整体运作流程。Feign英文直译为假装/装作，也就是说Feign是一个伪客户端，即它不做任何的HTTP请求处理。
在应用启动的初始化过程中，Feign完成了以下两项工作：
（1）对于每一个RPC远程调用Java接口，Feign根据@FeignClient注解生成本地JDK动态代理实例。
（2）对于Java接口中的每一个RPC远程调用方法，Feign首先根据Spring MVC（如@GetMapping）类型注解生成方法处理器实例，该实例内部包含一个请求模板RequestTemplate实例。
在远程调用REST请求执行的过程中，Feign完成了以下两项工作：
（1）Feign使用远程方法调用的实际参数替换掉RequestTemplate模板实例中的参数，生成最终的HTTP请求。
（2）将HTTP请求通过feign.Client客户端实例发送到Provider服务端。
总之，Feign根据注解生成动态代理RPC客户端实例和HTTPRequest请求，大大简化了HTTP远程API的调用。
使用Feign进行开发，开发人员既可以使用注解的方式定制本地JDK动态代理实例，又可以通过注解的方式调整Request请求模板，结合起来，使得整个远程RPC调用的工作变得非常轻松和容易。
总体来说，Feign整体运行流程大致如下：
（1）通过应用启动类上的@EnableFeignClients注解开启Feign的装配和远程代理实例创建。
在@EnableFeignClients注解源码中可以看到导入了FeignClientsRegistrar类，该类用于扫描@FeignClient注解过的RPC接口。
（2）通过对@FeignClient注解RPC接口扫描创建远程调用的动态代理实例。
FeignClientsRegistrar类会进行包扫描，扫描所有包下@FeignClient注解过的接口，创建RPC接口的FactoryBean工厂类实例，并将这些FactoryBean注入Spring IOC容器中。
如果应用某些地方需要注入RPC接口的实例（比如被@Resource引用），Spring就会通过注册的FactoryBean工厂类实例的getObject()方法获取RPC接口的动态代理实例。
在创建RPC接口的动态代理实例时，Feign会为每一个RPC接口创建一个调用处理器，也会为接口的每一个RPC方法创建一个方法处理器，并且将方法处理器缓存在调用处理器的dispatch映射成员中。
在创建动态代理实例时，Feign也会通过RPC方法的注解为每一个RPC方法生成一个RequesTemplate请求模板实例，RequestTemplate中包含请求的所有信息，如请求URL、请求类型（如GET）、请求参数等。
（3）发生RPC调用时，通过动态代理实例类完成远程Provider的HTTP调用。当动态代理实例类的方法被调用时，Feign会根据RPC方法的反射实例从调用处理器的dispatch成员中取得方法处理器，然后由MethodHandler方法处理器开始HTTP请求处理。
MethodHandler会结合实际的调用参数，通过RequesTemplate模板实例生成Request请求实例。最后，将Request请求实例交给feign.Client客户端实例进一步完成HTTP请求处理。
（4）在完成远程HTTP调用前需要进行客户端负载均衡的处理。
在Spring Cloud微服务架构中，同一个Provider微服务一般都会运行多个实例，所以说客户端的负载均衡能力其实是必选项，而不是可选项。
生产环境下，Feign必须和Ribbon结合在一起使用，所以方法处理器MethodHandler的客户端client成员必须是具备负载均衡能力的LoadBalancerFeignClient类型，而不是完成HTTP请求提交的ApacheHttpClient等类型。只有在负载均衡计算出最佳的Provider实例之后，才能开始HTTP请求的提交。
在LoadBalancerFeignClient内部有一个delegate委托成员，其类型可能为feign.client.Default、ApacheHttpClient、OkHttpClient等，最终由该delegate客户端委托成员完成HTTP请求的提交。
至此，整体的Feign运作流程大家应该都比较熟悉了。其实，上面介绍的大致逻辑和前面介绍的模拟Feign RPC执行流程类似，只是Feign实际的运作流程的每一个环节更加细致和复杂。
RPC动态代理容器实例的FactoryBean工厂类
为了方便Feign的RPC客户端动态代理实例的使用，还需要将其注册到Spring IOC容器，以方便使用者通过@Resource或@Autoware注解将其注入其他的依赖属性。
一般情况下，Spring通过@Service等注解进行Bean实例化的配置，但是在某些情况下（比如在Bean实例化时）需要大量的配置信息，默认的Bean实例化机制是无能为力的。为此，Spring提供了一个
org.springframework.bean.factory.FactoryBean工厂接口，用户可以通过该接口在Java代码中实现定制Bean实例化的逻辑。
FactoryBean在Spring框架中占用重要的地位，Spring自身就提供了70多个FactoryBean的实现。它们隐藏了一些复杂Bean实例化的细节，给上层应用带来了便利。FactoryBean注册到容器之后，从Spring上下文通过ID或者类型获取IOC容器Bean时，获取的实际上是FactoryBean的getObject()返回的对象，而不是FactoryBean本身。
Feign的RPC客户端动态代理IOC容器实例只能通过FactoryBean方式创建，原因有两点：代理对象为通过JDK反射机制动态创建的Bean，不是直接定义的普通实现类；它配置的属性值比较多，而且是通过@FeignClient注解配置完成的。
所以，Feign提供了一个用于获取RPC容器实例的工厂类，名为FeignClientFactoryBean类。工厂类FeignClientFactoryBean的部分源码如下：
package org.springframework.cloud.openfeign;
...
class FeignClientFactoryBean implements FactoryBean<Object>, InitializingBean, ApplicationContextAware {
private Class type; //RPC接口的class对象
private String name; //RPC接口配置的远程provider微服务名称，如demo-provider
private String url; //RPC接口配置的url值，由 @FeignClient注解负责配置
private String path; //RPC接口配置的path值，由 @FeignClient注解负责配置
private boolean decode404;
private ApplicationContext applicationContext;
private Class fallback;
private Class fallbackFactory;
...
//获取IOC容器的Feign.Builder建造者Bean
protected Builder feign(FeignContext context) {
FeignLoggerFactory loggerFactory = this.get(context, FeignLoggerFactory.class);
Logger logger = loggerFactory.create(this.type);
//从IOC容器获取Feign.Builder实例
//并且设置编码器、解码器、日志器、方法解析器
Builder builder = ((Builder)this.get(context, Builder.class))
.logger(logger)
.encoder((Encoder)this.get(context, Encoder.class))
.decoder((Decoder)this.get(context, Decoder.class))
.contract((Contract)this.get(context,Contract.class));
this.configureFeign(context, builder);
return builder;
}
//通过ID或者类型获取IOC容器Bean时调用
public Object getObject() throws Exception {
//委托到 getTarget 方法
return this.getTarget();
}
//委托方法：获取RPC动态代理Bean
T getTarget() {
FeignContext context = (FeignContext)this.applicationContext.
getBean(FeignContext.class);
//获取Feign.Builder建造者实例
Builder builder = this.feign(context);
String url;
...
}
...
} 前面讲到，FeignClientsRegistrar类会进行包扫描，扫描所有包下@FeignClient注解过的接口，并创建RPC接口的FactoryBean工厂类实例，并将这些FactoryBean注入Spring IOC容器中。
FeignClientsRegistrar类的RPC接口的FactoryBean工厂类实例的注册源码节选如下：
class FeignClientsRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, ... {
...
//为每一个RPC客户端接口注册一个beanDefinition，其beanClass为FeignClientFactoryBean
private void registerFeignClient(BeanDefinitionRegistry registry,
AnnotationMetadata annotationMetadata,
Map attributes) {
String className = annotationMetadata.getClassName();
BeanDefinitionBuilder definition =
BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition(FeignClientFactoryBean.class);
this.validate(attributes);
//RPC接口配置的url值
definition.addPropertyValue("url", this.getUrl(attributes));
//RPC接口配置的path值
definition.addPropertyValue("path", this.getPath(attributes));
String name = this.getName(attributes);
definition.addPropertyValue("name", name); //RPC接口配置的远程provider名称
definition.addPropertyValue("type", className); //RPC接口的全路径类名
definition.addPropertyValue("decode404", attributes.get("decode404"));
definition.addPropertyValue("fallback", attributes.get("fallback"));
definition.addPropertyValue("fallbackFactory", attributes.get("fallbackFactory"));
definition.setAutowireMode(2);
//别名
String alias = name + "FeignClient";
AbstractBeanDefinition beanDefinition = definition.getBeanDefinition();
//RPC接口配置的primary值
boolean primary = (Boolean)attributes.get("primary");
beanDefinition.setPrimary(primary);
String qualifier = this.getQualifier(attributes);
if (StringUtils.hasText(qualifier)) {
alias = qualifier;
}
BeanDefinitionHolder holder = new BeanDefinitionHolder(beanDefinition, className, new String[]{alias});
BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(holder, registry);
}
} FeignClientsRegistrar类的registerFeignClient()方法为扫描到的每一个RPC客户端接口注册一个beanDefinition实例（Bean的），其中的beanClass为FeignClientFactoryBean。
registerFeignClient()方法的attributes参数值来自于RPC客户端接口
@FeignClient注解所配置的值，在该方法上设置断点，在uaa-provider启动时可以看到的attributes参数的具体信息如图3-19所示。
图3-19 registerFeignClient()方法的attributes参数值
Feign.Builder建造者容器实例
当从Spring IOC容器获取RPC接口的动态代理实例时，也就是当FeignClientFactoryBean的getObject()方法被调用时，其调用的getTarget()方法首先从IOC容器获取配置好的Feign.Builder建造者容器实例，然后通过Feign.Builder建造者容器实例的target()方法完成RPC动态代理实例的创建。
说明
这里将Builder翻译为建造者，以便同构造器进行区分。
Feign.Builder建造者容器实例在自动配置类
FeignClientsConfiguration中完成配置，通过其源码可以看到，配置类的feignBuilder（...）方法通过调用Feign.builder()静态方法创建了一个建造者容器实例。
自动配置类FeignClientsConfiguration的部分源码如下：
package org.springframework.cloud.openfeign;
//省略import
//Feign客户端的配置类
@Configuration
public class FeignClientsConfiguration {
//容器实例：请求结果解码器
@Bean
@ConditionalOnMissingBean
public Decoder feignDecoder() {
return new OptionalDecoder(new ResponseEntityDecoder(
new SpringDecoder(this.messageConverters)));
}
//容器实例：请求编码器
@Bean
@ConditionalOnMissingBean
public Encoder feignEncoder() {
return new SpringEncoder(this.messageConverters);
}
//容器实例：请求重试实例，如果没有定制，就默认返回NEVER_RETRY（不重试）实例
@Bean
@ConditionalOnMissingBean
public Retryer feignRetryer() {
return Retryer.NEVER_RETRY;
} //容器实例：Feign.Builder客户端建造者实例，以“请求重试实例”作为参数进行初始化
@Bean
@Scope("prototype")
@ConditionalOnMissingBean
public Builder feignBuilder(Retryer retryer) {
return Feign.builder().retryer(retryer);
}
...
}Feign.Builder类是feign.Feign抽象类的一个内部类，作为Feign默认的建造者。Feign.Builder类的部分源码如下：
package feign;
...
public abstract class Feign {
...
//建造者方法
public static Builder builder() {
return new Builder();
}
//内部类：建造者类
public static class Builder {
...
//创建RPC客户端的动态代理实例
public T target(Target target) {
return build().newInstance(target);
}
//建造方法
public Feign build() {
//方法处理器工厂的实例
SynchronousMethodHandler.Factory synchronousMethodHandlerFactory =
new SynchronousMethodHandler.Factory(client,
retryer,
requestInterceptors,
logger,
logLevel, decode404);
//RPC方法解析器
ParseHandlersByName handlersByName = new ParseHandlersByName
(contract, options, encoder, decoder, errorDecoder, synchronousMethodHandlerFactory);
//反射式Feign实例
return new ReflectiveFeign(handlersByName, invocationHandlerFactory);
}
} 当FeignClientFactoryBean工厂类的getObject()方法被调用后，通过Feign.Builder容器实例的target()方法完成RPC动态代理实例的创建。Feign.Builder的target()实例方法首先调用内部的build()方法创建一个Feign实例，然后通过该实例的newInstance（...）方法创建最终的RPC动态代理实例。默认情况下，所创建的Feign实例为ReflectiveFeign类型，二者的关系如图3-20所示。
图3-20 Feign和ReflectiveFeign二者之间的关系
这里通过单步断点演示一下。通过开发调试工具（如IDEA）在Feign.Builder的target（...）方法唯一的一行代码上设置一个断点，然后以调试模式启动uaa-provider服务，在工程启动的过程中可以看到断点所在的语句会被执行到。
断点被执行到之后，通过IDEA的Evaluate工具计算一下target()方法运行时的target实参值，可以看到，它的实参值就是对DemoClient远程接口信息的一种二次封装，如图3-21所示。
图3-21 DemoClient动态代理实例创建时的target()方法处的断点信息
总结一下，当从Spring容器获取RPC接口的动态代理实例时，对应的FeignClientFactoryBean的getObject()方法会被调用到，然后通过Feign.Builder建造者容器实例的target()方法创建RPC接口的动态代理实例，并缓存到Spring IOC容器中。
默认的RPC动态代理实例的创建流程
默认情况下，Feign.Builder建造者实例的target()方法会调用自身的build()方法创建一个ReflectiveFeign（反射式Feign）实例，然后调用该实例的newInstance()方法创建远程接口最终的JDK动态代理实例。
ReflectiveFeign（反射式Feign）类的实例的newInstance()方法创建RPC动态代理实例的具体步骤是什么呢？先看看ReflectiveFeign的源码，具体如下：
package feign;
//省略import
public class ReflectiveFeign extends Feign {
//方法解析器
private final ParseHandlersByName targetToHandlersByName;
//调用处理器工厂
private final InvocationHandlerFactory factory;
...
//创建RPC客户端动态代理实例
public T newInstance(Target target) {
//方法解析: 方法名和方法处理器的映射
Map nameToHandler = targetToHandlersByName.apply(target);
//方法反射对象和方法处理器的映射
Map methodToHandler = new LinkedHashMap();
...
//创建一个InvocationHandler调用处理器
InvocationHandler handler = factory.create(target, methodToHandler);
//最后调用JDK的Proxy.newProxyInstance创建代理对象
T proxy = (T) Proxy.newProxyInstance(
target.type().getClassLoader(), new Class[]{target.type()}, handler);
...
//返回代理对象
return proxy;
} 终于看到Feign动态代理类实例的创建逻辑了，以上默认的Feign RPC动态代理客户端实例的创建流程和前面介绍的模拟动态代理RPC客户端实例的创建流程大致相似。
简单来说，默认的Feign RPC动态代理客户端实例的创建流程大致为以下4步：
（1）方法解析。解析远程接口中的所有方法，为每一个方法创建一个MethodHandler方法处理器，然后进行方法名称和方法处理器的Key-Value（键-值）映射nameToHandler。
（2）创建方法反射实例和方法处理器的映射。
通过方法名称和方法处理器的映射nameToHandler创建一个方法反射实例到方法处理器的Key-Value映射methodToHandler，作为方法远程调用时的分发处理映射实例。
（3）创建一个JDK调用处理器。
主要以methodToHandler为参数，创建一个InvocationHandler调用处理器实例。
（4）创建一个动态代理对象。
调用JDK的Proxy.newProxyInstance()方法创建一个动态代理实例，它的参数有3个：RPC远程接口的类装载器、RPC远程接口的Class实例以及上一步创建的InvocationHandler调用处理器实例。
远程接口的RPC动态代理实例的创建流程如图3-22所示。
图3-22 远程接口的RPC动态代理实例的创建流程
以上创建RPC动态代理客户端实例的4个步骤是需要理解和掌握的重点内容，后面的介绍会根据这4个步骤展开。
在
ReflectiveFeign.newInstance()方法中首先调用了ParseHandlersByName.apply()方法，解析RPC接口中的所有RPC方法配置（通过Contract解析），然后为每个RPC方法创建一个对应的MethodHandler方法处理器。
默认的ParseHandlersByName方法解析器是ReflectiveFeign（反射式Feign）类的一个内部类，它的源码如下：
package feign;
//省略import
public class ReflectiveFeign extends Feign {
...
//内部类：方法解析器
static final class ParseHandlersByName {
//同步方法处理器工厂
private final SynchronousMethodHandler.Factory factory;
...
//RPC接口元数据解析
public Map apply(Target key) {
//解析RPC方法元数据，返回一个方法元数据列表
List metadata =
contract.parseAndValidatateMetadata(key.type());
Map result =
new LinkedHashMap();
//迭代RPC方法元数据列表
for (MethodMetadata md : metadata) {
...
//通过方法处理器工厂factory创建SynchronousMethodHandler同步方法处理实例
result.put(md.configKey(),
factory.create(key, md, buildTemplate, options, decoder, errorDecoder));
}
return result;
}
} 通过以上源码可以看到，方法解析器ParseHandlersByName创建方法处理器的过程是通过方法处理器工厂类实例factory的create()方法完成的。而默认的方法处理器工厂类Factory定义在SynchronousMethodHandler类中，其代码如下：
package feign;
//省略import
final class SynchronousMethodHandler implements MethodHandler {...
static class Factory {
public MethodHandler create(
Target target, MethodMetadata md,
feign.RequestTemplate.Factory buildTemplateFromArgs,
Options options, Decoder decoder, ErrorDecoder errorDecoder)
{
return new SynchronousMethodHandler(
target, this.client, this.retryer, this.requestInterceptors,
this.logger, this.logLevel, md, buildTemplateFromArgs, options,
decoder, errorDecoder, this.decode404);
}
...
}通过以上源码可以看出，通过默认方法处理器工厂类Factory的create()方法创建的正是同步方法处理器SynchronousMethodHandler的实例。
接下来，简单介绍一下FeignInvocationHandler调用处理器的创建。和方法处理器类似，它的创建也是通过工厂模式完成的。默认的InvocationHandler实例是通过InvocationHandlerFactory工厂类完成的。该工厂类的源码大致如下：
package feign;
//调用处理器工厂接口
public interface InvocationHandlerFactory {
InvocationHandler create(Target target, Map dispatch) ;
...
//默认实现类
static final class Default implements InvocationHandlerFactory {
//通过内部类FeignInvocationHandler构造一个默认的调用处理器
@Override
public InvocationHandler create(Target target, Map dispatch) {
return new ReflectiveFeign.FeignInvocationHandler(target, dispatch);
}
}
}在上面的源码中，调用处理器工厂InvocationHandlerFactory仅仅是一个接口，只定义了一个唯一的create()方法，用于创建InvocationHandler调用处理器实例。
InvocationHandlerFactory工厂类提供了一个默认的实现类——Default内部类，其create()方法所创建的调用处理器实例就是前文反复提及的，也就是做过重点介绍的Feign的默认调用处理器类FeignInvocationHandler类的实例。
Contract远程调用协议规则类
在通过
ReflectiveFeign.newInstance()方法创建本地JDK Proxy实例时，首先需要调用方法解析器ParseHandlersByName的apply()方法，获取方法名和方法处理器的映射。
在ParseHandlersByName.apply()方法中，需要通过Contract协议规则类将远程调用Feign接口中的所有方法配置和注解解析成一个List
Contract协议规则类与方法解析器、调用处理器的关系如图3-23所示。
图3-23 Contract协议规则类与方法解析器、调用处理器的关系
关于RPC接口的配置解析类，Spring Cloud Feign中有两个协议规则解析类：一个为Feign默认协议规则解析类（DefaultContract）；另一个为SpringMvcContract协议规则解析类，后者用于解析使用了Spring MVC规则配置的RPC方法。
Spring Cloud Feign的协议规则解析如图3-24所示。
图3-24 Feign的Contract的协议规则解析示意图
Feign有一套自己的默认协议规则，定义了一系列RPC方法的配置注解，用于RPC方法所对应的HTTP请求相关的参数。下面是一个官方的简单实例：
public interface GitHub {
@RequestLine("GET /repos/{owner}/{repo}/contributors")
List getContributors(@Param("owner") String owner, @Param("repo") String repository);
class Contributor {
String login;
int contributions;
}
} 实例中的@RequestLine注解是一个Feign默认的配置注解，用于配置HTTP的Method请求类型和URI请求路径。
为了降低学习成本，Spring Cloud并没有推荐采用Feign自己的协议规则注解来进行RPC接口配置，而是推荐部分Spring MVC协议规则注解来进行RPC接口的配置，并且通过SpringMvcContract协议规则解析类进行解析。
采用Spring MVC协议规则注解进行RPC接口配置的好处为：对开发人员来说，远程调用RPC方法的注解配置和对应的服务端REST接口的注解配置可以基本保持一致，这样就降低了开发人员的学习成本和维护成本。
本文给大家讲解的内容是SpringCloudRPC远程调用核心原理：Feign的RPC动态代理实例的创建流程
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