Spring Cloud学习——服务间通信：Feign

Feign 有两个特点：1、声明式REST客户端（伪RPC）2、采用了基于接口的注解

如何使用

在Spring cloud应用中，当我们要使用feign客户端时，一般要做以下三件事情 :

• 使用注解@EnableFeignClients启用feign客户端并设置扫描的路径。

  @SpringBootApplication
  @EnableFeignClients(basePackages = {"com.test"})
  public class TestApplication {
    public static void main(String[] args) {
      SpringApplication.run(TestApplication.class, args);
    }
  }
  

• 使用注解@FeignClient 定义feign客户端。

  @FeignClient(name = "test-service", path = "/test")
  public interface TestService {
      @RequestMapping(value = "/echo", method = RequestMethod.GET)
      TestModel echo(@RequestParam("parameter") String parameter);
  }
  

• 使用注解@Autowired使用上面所定义feign的客户端。

    @Autowired
    TestService testService;
  
    public void run() {
      // 这里的使用本地Java API的方式调用远程的Restful接口
      TestModel dto = testService.echo("Hello,你好!");
      log.info("echo : {}", dto);
    }
  

上面的三个步骤，前两个步骤可以理解为定义feign客户端,第三步是使用所定义的feign客户端。通过调试发现，上面第三步所注入的testService是一个代理对象。该对象会代理客户端完成远程服务方法的调用，那么，该代理对象是如何生成的 ？

源码解析

在@EnableFeignClients标签中，import了一个FeignClientsRegistrar类。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Documented
@Import(FeignClientsRegistrar.class)
public @interface EnableFeignClients {

	/**
	 * Alias for the {@link #basePackages()} attribute. Allows for more concise annotation
	 * declarations e.g.: {@code @ComponentScan("org.my.pkg")} instead of
	 * {@code @ComponentScan(basePackages="org.my.pkg")}.
	 * @return the array of 'basePackages'.
	 */
	String[] value() default {};

	/**
	 * Base packages to scan for annotated components.
	 * <p>
	 * {@link #value()} is an alias for (and mutually exclusive with) this attribute.
	 * <p>
	 * Use {@link #basePackageClasses()} for a type-safe alternative to String-based
	 * package names.
	 * @return the array of 'basePackages'.
	 */
	String[] basePackages() default {};

	/**
	 * Type-safe alternative to {@link #basePackages()} for specifying the packages to
	 * scan for annotated components. The package of each class specified will be scanned.
	 * <p>
	 * Consider creating a special no-op marker class or interface in each package that
	 * serves no purpose other than being referenced by this attribute.
	 * @return the array of 'basePackageClasses'.
	 */
	Class<?>[] basePackageClasses() default {};

	/**
	 * A custom <code>@Configuration</code> for all feign clients. Can contain override
	 * <code>@Bean</code> definition for the pieces that make up the client, for instance
	 * {@link feign.codec.Decoder}, {@link feign.codec.Encoder}, {@link feign.Contract}.
	 *
	 * @see FeignClientsConfiguration for the defaults
	 * @return list of default configurations
	 */
	Class<?>[] defaultConfiguration() default {};

	/**
	 * List of classes annotated with @FeignClient. If not empty, disables classpath
	 * scanning.
	 * @return list of FeignClient classes
	 */
	Class<?>[] clients() default {};

}

我们可以看到这个类继承了ImportBeanDefinitionRegistrar接口并且实现了registerBeanDefinitions()方法，

class FeignClientsRegistrar
		implements ImportBeanDefinitionRegistrar, ResourceLoaderAware, EnvironmentAware {
	...	
	@Override
	public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata,
			BeanDefinitionRegistry registry) {
		registerDefaultConfiguration(metadata, registry);
		registerFeignClients(metadata, registry);
	}
	...
}

那么这个FeignClientsRegistrar中的registerBeanDefinitions()在什么时候调用的呢？跟着Spring的源码走下去，看过源码的人都会直接看到AbstractApplicationContext中的refresh()方法，整体整理一下代码：

  @Override
    public void refresh() throws BeansException, IllegalStateException {
        synchronized (this.startupShutdownMonitor) {

            // 扫描本项目里面的java文件，把bean对象封装成BeanDefinitiaon对象，然后调用DefaultListableBeanFactory#registerBeanDefinition()方法把beanName放到DefaultListableBeanFactory 的 List<String> beanDefinitionNames 中去
            ConfigurableListableBeanFactory beanFactory = obtainFreshBeanFactory();

            // Prepare the bean factory for use in this context.
            prepareBeanFactory(beanFactory);

            try {
                postProcessBeanFactory(beanFactory);

                // 在这里调用到FeignClientsRegistrar对象的registerBeanDefinitions()方法
                invokeBeanFactoryPostProcessors(beanFactory);

                //从DefaultListableBeanFactory里面的beanDefinitionNames中找到所有实现了BeanPostProcessor接口的方法，如果有排序进行排序后放到list中
                registerBeanPostProcessors(beanFactory);

                //Spring的国际化
                initMessageSource();

                // 
                initApplicationEventMulticaster();

                // Initialize other special beans in specific context subclasses.
                onRefresh();

                // 
                registerListeners();

                // Spring的IOC、ID处理。Spring的AOP。事务都是在IOC完成之后调用了BeanPostProcessor#postProcessBeforeInitialization()和postProcessBeforeInitialization()方法，AOP(事务)就是在这里处理的
                finishBeanFactoryInitialization(beanFactory);

                // 执行完之后调用实现了所有LifecycleProcessor接口的类的onRefresh()方法，同时调用所有观察了ApplicationEvent接口的事件(观察者模式)
                finishRefresh();
            }

            catch (BeansException ex) {

                // 找到所有实现了DisposableBean接口的方法，调用了destroy()方法，这就是bean的销毁
                destroyBeans();

                // Reset 'active' flag.
                cancelRefresh(ex);

                throw ex;
            }

            finally {
                resetCommonCaches();
            }
        }
    }

根据上面整理的代码发现，FeignClientsRegistrar中的registerBeanDefinitions()方法是在扫描完bean之后，只设置了beanname的情况下， 并没有进行IOC注册的时候调用的，这就是Spring动态扩展Bean，实现BeanDefinitionRegistryPostProcessor接口的所有方法也会在这里调用下postProcessBeanDefinitionRegistry()方法。

主要逻辑在FeignClientsRegistrar中的registerBeanDefinitions()方法:

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 @Override
    public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata metadata,
            BeanDefinitionRegistry registry) {
        registerDefaultConfiguration(metadata, registry);//扫描EnableFeignClients标签里配置的信息，注册到beanDefinitionNames中。
        registerFeignClients(metadata, registry);
    }
     public void registerFeignClients(AnnotationMetadata metadata,
            BeanDefinitionRegistry registry) {
        AnnotationTypeFilter annotationTypeFilter = new AnnotationTypeFilter(
                FeignClient.class);
        //省略代码...根据EnableFeignClients配置的basePackages找到包下所有FeignClient注解的类，Spring的Commponet也是这么干的
        for (String basePackage : basePackages) {
            Set<BeanDefinition> candidateComponents = scanner
                    .findCandidateComponents(basePackage);
            for (BeanDefinition candidateComponent : candidateComponents) {
                if (candidateComponent instanceof AnnotatedBeanDefinition) {
                    // verify annotated class is an interface
                    AnnotatedBeanDefinition beanDefinition = (AnnotatedBeanDefinition) candidateComponent;
                    AnnotationMetadata annotationMetadata = beanDefinition.getMetadata();
                    Assert.isTrue(annotationMetadata.isInterface(),
                            "@FeignClient can only be specified on an interface");

                    Map<String, Object> attributes = annotationMetadata
                            .getAnnotationAttributes(
                                    FeignClient.class.getCanonicalName());

                    String name = getClientName(attributes);
                   /**
                     * 关键地方：Feign子容器概念：
                     * 在注入FeignAutoConfiguration类的时候，注入了一个FeignContext对象，这个就是Feign的子容器。
                     * 这里面装了List<FeignClientSpecification>对象，FeignClientSpecification对象的实质就是在@feignClient上配置的name为key，value为configuration对象的值
                     * 比如feignclient 这样配置的@FeignClient(url="https://api.weixin.qq.com",name="${usercenter.name}", configuration = UserCenterFeignConfiguration.class, primary= false)
                     * 那么在FeignContext中就会出现一个FeignClientSpecification{name='sms-server', configuration=[class com.jfbank.sms.configuration.FeignConfiguration]}这样的数据。
                     *  这个地方比较关键，主要是因为后期对feign客户端的编码解码会用到自定义的类
                     */
                    //这个方法就是在ioc容器中塞入一个FeignClientSpecification对象，从而构建FeignContext子容器。
                    registerClientConfiguration(registry, name,
                            attributes.get("configuration"));       
                    //重点分析这个
                    registerFeignClient(registry, annotationMetadata, attributes);
                }
            }
        }
    }
    private void registerFeignClient(BeanDefinitionRegistry registry,
            AnnotationMetadata annotationMetadata, Map<String, Object> attributes) {
        String className = annotationMetadata.getClassName();
        BeanDefinitionBuilder definition = BeanDefinitionBuilder
                .genericBeanDefinition(FeignClientFactoryBean.class);//对FeignClientFactoryBean对象生成一个BeanDefinition对象
        ...读取配置

        String alias = name + "FeignClient";
        AbstractBeanDefinition beanDefinition = definition.getBeanDefinition();

        boolean primary = (Boolean)attributes.get("primary"); // has a default, won't be null

        beanDefinition.setPrimary(primary);

        String qualifier = getQualifier(attributes);
        if (StringUtils.hasText(qualifier)) {
            alias = qualifier;
        }

        BeanDefinitionHolder holder = new BeanDefinitionHolder(beanDefinition, className,
                new String[] { alias });
        //注册到beanDefinitionNames中对象
        BeanDefinitionReaderUtils.registerBeanDefinition(holder, registry);//
    }

FeignClientFactoryBean都实现了FactoryBean的接口，并且里面都有getObject()和getObjectType()方法。当接口调用到这个feign客户端的时候，会从IOC中读取这个FeignClientFactoryBean并且调用getObject方法。下面就是分析getObject方法：

 	@Override
    public Object getObject() throws Exception {
        FeignContext context = applicationContext.getBean(FeignContext.class);
        //从上文中的子容器中获取编码器，解码器等自定义类，然后封装一个Feign.Builder类
        Feign.Builder builder = feign(context);

        if (!StringUtils.hasText(this.url)) {//当@FeignClient没有配置url的时候
            String url;
            if (!this.name.startsWith("http")) {
                url = "http://" + this.name;
            }
            else {
                url = this.name;
            }
            url += cleanPath();
            return loadBalance(builder, context, new HardCodedTarget<>(this.type,
                    this.name, url));//集成了ribbon客户端负载均衡
        }
        //当@FeignClient配置了url的时候
        if (StringUtils.hasText(this.url) && !this.url.startsWith("http")) {
            this.url = "http://" + this.url;
        }
        String url = this.url + cleanPath();
        Client client = getOptional(context, Client.class);
        if (client != null) {
            if (client instanceof LoadBalancerFeignClient) {
                // not lod balancing because we have a url,
                // but ribbon is on the classpath, so unwrap
                client = ((LoadBalancerFeignClient)client).getDelegate();
            }
            builder.client(client);
        }
        Targeter targeter = get(context, Targeter.class);
        return targeter.target(this, builder, context, new HardCodedTarget<>(
                this.type, this.name, url));
    }

所以如果配置了url那么就构建RestTemple发送请求，否则就使用Ribbon发送请求。

首先看配置了url的，指定了url的feignclient解析，一直跟着代码跟到了Feign.Builder中的target()方法：

   public <T> T target(Target<T> target) {
      return build().newInstance(target);
    }

    public Feign build() {
      SynchronousMethodHandler.Factory synchronousMethodHandlerFactory =
          new SynchronousMethodHandler.Factory(client, retryer, requestInterceptors, logger,
                                               logLevel, decode404);
      ParseHandlersByName handlersByName =
          new ParseHandlersByName(contract, options, encoder, decoder,
                                  errorDecoder, synchronousMethodHandlerFactory);
      return new ReflectiveFeign(handlersByName, invocationHandlerFactory);
    }

直接看ReflectiveFeign的newInstance()方法：

//ReflectiveFeign#newInstance()
    public <T> T newInstance(Target<T> target) {
                                                //动态代理的handler类目前穿进来的是ParseHandlersByName类，所以这里要看ParseHandlersByName#apply()直接看下一个方法
      Map<String, MethodHandler> nameToHandler = targetToHandlersByName.apply(target);
      Map<Method, MethodHandler> methodToHandler = new LinkedHashMap<Method, MethodHandler>();
      List<DefaultMethodHandler> defaultMethodHandlers = new LinkedList<DefaultMethodHandler>();

      for (Method method : target.type().getMethods()) {
        if (method.getDeclaringClass() == Object.class) {
          continue;
        } else if(Util.isDefault(method)) {//默认方法会走到这里，比如toString()，hashCode()等方法
          DefaultMethodHandler handler = new DefaultMethodHandler(method);
          defaultMethodHandlers.add(handler);
          methodToHandler.put(method, handler);
        } else {//这里才是装配的调用类，上文分析到计息的handler是SynchronousMethodHandler#invoke()
          methodToHandler.put(method, nameToHandler.get(Feign.configKey(target.type(), method)));
        }
      }
      InvocationHandler handler = factory.create(target, methodToHandler);
      T proxy = (T) Proxy.newProxyInstance(target.type().getClassLoader(), new Class<?>[]{target.type()}, handler);//jdk动态代理

      for(DefaultMethodHandler defaultMethodHandler : defaultMethodHandlers) {
        defaultMethodHandler.bindTo(proxy);
      }
      return proxy;
    }


    //ParseHandlersByName#apply类，构建动态代理的handler
    public Map<String, MethodHandler> apply(Target key) {
        List<MethodMetadata> metadata = contract.parseAndValidatateMetadata(key.type());
        Map<String, MethodHandler> result = new LinkedHashMap<String, MethodHandler>();
        for (MethodMetadata md : metadata) {
          BuildTemplateByResolvingArgs buildTemplate;
          if (!md.formParams().isEmpty() && md.template().bodyTemplate() == null) {
            buildTemplate = new BuildFormEncodedTemplateFromArgs(md, encoder);//通过自定义的encoder去解析参数
          } else if (md.bodyIndex() != null) {
            buildTemplate = new BuildEncodedTemplateFromArgs(md, encoder);//通过自定义的encoder去解析参数
          } else {
            buildTemplate = new BuildTemplateByResolvingArgs(md);
          }
          //创建handler，再看Factory#create()方法，下一个方法
          result.put(md.configKey(),
                     factory.create(key, md, buildTemplate, options, decoder, errorDecoder));
        }
        return result;
      }
    //Factory#create(),构建一个SynchronousMethodHandler去处理请求，调用invoke方法
    public MethodHandler create(Target<?> target, MethodMetadata md,
            RequestTemplate.Factory buildTemplateFromArgs,
            Options options, Decoder decoder, ErrorDecoder errorDecoder) {
        return new SynchronousMethodHandler(target, client, retryer, requestInterceptors, logger,
                      logLevel, md, buildTemplateFromArgs, options, decoder,
                      errorDecoder, decode404);
    }

    //SynchronousMethodHandler#invoke()方法：实际调用的方法
    //@Override
    public Object invoke(Object[] argv) throws Throwable {
        RequestTemplate template = buildTemplateFromArgs.create(argv);//构建requestTemplate对象
        Retryer retryer = this.retryer.clone();
        while (true) {
          try {
            return executeAndDecode(template);//下面不分析了，就是执行execute方法并且解码饭后返回值
          } catch (RetryableException e) {
            retryer.continueOrPropagate(e);
            if (logLevel != Logger.Level.NONE) {
              logger.logRetry(metadata.configKey(), logLevel);
            }
            continue;
          }
        }
      }

ribbon和feign的集成请求方式：比较简单的代码就直接过了，直接看重点LoadBalancerCommand的submit()

 public Observable<T> submit(final ServerOperation<T> operation) {

            ...省略代码...
            // Use the load balancer
            Observable<T> o = 
                                    //选择server，和feign默认的选择策略是ZoneAwareLoadBalancer
                    (server == null ? selectServer() : Observable.just(server))
                    .concatMap(new Func1<Server, Observable<T>>() {
                        @Override
                        // Called for each server being selected
                        public Observable<T> call(Server server) {
                            context.setServer(server);
                            final ServerStats stats = loadBalancerContext.getServerStats(server);

                            // Called for each attempt and retry
                            Observable<T> o = Observable
                                    .just(server)
                                    .concatMap(new Func1<Server, Observable<T>>() {
                                        @Override
                                        public Observable<T> call(final Server server) {
                                            context.incAttemptCount();
                                            loadBalancerContext.noteOpenConnection(stats);//做一些记录，包括把服务器的连接数+1，设置请求的开始时间，方便上文中讲到的策略选择

                                            if (listenerInvoker != null) {
                                                try {
                                                    listenerInvoker.onStartWithServer(context.toExecutionInfo());
                                                } catch (AbortExecutionException e) {
                                                    return Observable.error(e);
                                                }
                                            }

                                            final Stopwatch tracer = loadBalancerContext.getExecuteTracer().start();
                                            //在这个call里面调用服务，调用到了FeignLoadBalancer#execute()/RetryableFeignLoadBalancer#execute(重试)去发起请求，并且返回值
                                            return operation.call(server).doOnEach(new Observer<T>() {
                                                ...省略代码...//处理返回值，包括把服务器连接数-1，状态变化，统计请求时间，方便策略选择
                                            });
                                        }
                                    });

                            if (maxRetrysSame > 0) 
                                o = o.retry(retryPolicy(maxRetrysSame, true));
                            return o;
                        }
                    });

            ...省略代码...
        }

Feign源码总结

从读取注解到注入IOC容器，再到编码参数，发起请求，解码结果，整个封装过程都对我们开发带来了极大得便利。下面流程图总结下流程：