Dubbo是一款非常優秀的分布式服務架構，國内使用非常的廣泛，2018年正式成為apache頂級項目。閱讀本文你将了解到Dubbo的整體分層設計，每一層的意義，以及Dubbo的初始化流程和RPC調用過程，在這個過程涉及到的領域模型Protocol、Invoker、Exporter、Invocation、Result、URL等。本文的特點在于結合源碼詳細的介紹每一層的實際意義。
我們先從下圖開始簡單介紹Dubbo分層設計概念：
（引用自Duboo開發指南-架構設計文檔）
如圖描述Dubbo實作的RPC整體分10層：service、config、proxy、registry、cluster、monitor、protocol、exchange、transport、serialize。
service：使用方定義的接口和實作類； config：負責解析Dubbo定義的配置，比如注解和xml配置，各種參數； proxy：主要負責生成消費者和提供者的代理對象，加載架構功能，比如提供者過濾器鍊，擴充點； registry：負責注冊服務的定義和實作類的裝載； cluster：隻有消費者有這麼一層，負責包裝多個服務提供者成一個‘大提供者’，加載負載均衡、路有等擴充點； monitor：定義監控服務，加載監控實作提供者； protocol：封裝RPC調用接口，管理調用實體的生命周期； exchange：封裝請求響應模式，同步轉異步； transport：抽象傳輸層模型，相容netty、mina、grizzly等通訊架構； serialize：抽象序列化模型，相容多種序列化架構，包括：fastjson、fst、hessian2、kryo、kryo2、protobuf等，通過序列化支援跨語言的方式，支援跨語言的rpc調用；
Dubbo這麼分層的目的在于實作層與層之間的解耦，每一層都定義了接口規範，也可以根據不同的業務需求定制、加載不同的實作，具有極高的擴充性。
接下來結合上圖簡單描述一次完整的rpc調用過程：
從Dubbo分層的角度看，詳細時序圖如下，藍色部分是服務消費端，淺綠色部分是服務提供端，時序圖從消費端一次Dubbo方法調用開始，到服務端本地方法執行結束。
從Dubbo核心領域對象的角度看，我們引用Dubbo官方文檔說明，如下圖所示。Dubbo核心領域對象是Invoker，消費端代理對象是proxy，包裝了Invoker的調用；服務端代理對象是一個Invoker，他通過exporter包裝，當服務端接收到調用請求後，通過exporter找到Invoker，Invoker去實際執行使用者的業務邏輯。
（引用自Dubbo官方文檔）
下圖出自開發指南-架構設計-引用服務時序，主要流程是：從注冊中心訂閱服務提供者，然後啟動tcp服務連接配接遠端提供者，将多個服務提供者合并成一個Invoker，用這個Invoker建立代理對象。
下圖出自開發指南-架構設計-暴露服務時序，主要流程是：建立本地服務的代理Invoker，啟動tcp服務暴露服務，然後将服務注冊到注冊中心。
接下來我們結合Dubbo服務的注冊和發現，從配置層開始解釋每一層的作用和原理。
示例服務接口定義如下：
配置層提供配置處理工具類，在容器啟動的時候，通過ServiceConfig.export執行個體化服務提供者，ReferenceConfig.get執行個體化服務消費者對象。
Dubbo應用使用spring容器啟動時，Dubbo服務提供者配置處理器通過ServiceConfig.export啟動Dubbo遠端服務暴露本地服務。Dubbo服務消費者配置處理器通過ReferenceConfig.get執行個體化一個代理對象，并通過注冊中心服務發現，連接配接遠端服務提供者。
Dubbo配置可以使用注解和xml兩種形式，本文采用注解的形式進行說明。
Spring容器啟動過程中，填充bean屬性時，對含有Dubbo引用注解的屬性使用org.apache.dubbo.config.spring.beans.factory.annotation.ReferenceAnnotationBeanPostProcessor進行初始化。如下是ReferenceAnnotationBeanPostProcessor的構造方法，Dubbo服務消費者注解處理器處理以下三個注解：DubboReference.class、Reference.class、com.alibaba.dubbo.config.annotation.Reference.class修飾的類。
ReferenceAnnotationBeanPostProcessor類定義：
Dubbo服務發現到這一層，Dubbo即将開始建構服務消費者的代理對象，CouponServiceViewFacade接口的代理實作類。
Spring容器啟動的時候，加載注解@org.apache.dubbo.config.spring.context.annotation.DubboComponentScan指定範圍的類，并初始化；初始化使用dubbo實作的擴充點org.apache.dubbo.config.spring.beans.factory.annotation.ServiceClassPostProcessor。
ServiceClassPostProcessor處理的注解類有DubboService.class,Service.class,com.alibaba.dubbo.config.annotation.Service.class。
如下是ServiceClassPostProcessor類定義：
等待Spring容器ContextRefreshedEvent事件，啟動Dubbo應用服務監聽端口，暴露本地服務。
Dubbo服務注冊到這一層，Dubbo即将開始建構服務提供者的代理對象，CouponServiceViewFacade實作類的反射代理類。
為服務消費者生成代理實作執行個體，為服務提供者生成反射代理執行個體。
CouponServiceViewFacade的代理實作執行個體，消費端在調用query方法的時候，實際上是調用代理實作執行個體的query方法，通過他調用遠端服務。
CouponServiceViewFacade的反射代理執行個體，服務端接收到請求後，通過該執行個體的Invoke方法最終執行本地方法query。
Dubbo代理工廠接口定義如下，定義了服務提供者和服務消費者的代理對象工廠方法。服務提供者代理對象和服務消費者代理對象都是通過工廠方法建立，工廠實作類可以通過SPI自定義擴充。
預設采用Javaassist代理工廠實作，Proxy.getProxy(interfaces)建立代理工廠類，newInstance建立具體代理對象。
Dubbo為每個服務消費者生成兩個代理類：代理工廠類，接口代理類。
CouponServiceViewFacade代理工廠類：
最終生成的CouponServiceViewFacade的代理對象如下，其中handler的實作類是InvokerInvocationHandler，this.handler.invoke方法發起Dubbo調用。
預設Javaassist代理工廠實作，使用Wrapper包裝本地服務提供者。proxy是實際的服務提供者執行個體，即CouponServiceViewFacade的本地實作類，type是接口類定義，URL是injvm協定URL。
Dubbo為每個服務提供者的本地實作生成一個Wrapper代理類，抽象Wrapper類定義如下：
具體Wrapper代理類使用位元組碼技術動态生成，本地服務CouponServiceViewFacade的代理包裝類舉例：
在服務初始化流程中，服務消費者代理對象生成後初始化就完成了，服務消費端的初始化順序：ReferenceConfig.get->從注冊中心訂閱服務->啟動用戶端->建立DubboInvoker->建構ClusterInvoker→建立服務代理對象；
而服務提供端的初始化才剛開始，服務提供端的初始化順序：ServiceConfig.export->建立AbstractProxyInvoker，通過Injvm協定關聯本地服務->啟動服務端→注冊服務到注冊中心。
接下來我們講注冊層。
封裝服務位址的注冊與發現，以服務 URL 為配置中心。服務提供者本地服務啟動成功後，監聽Dubbo端口成功後，通過注冊協定釋出到注冊中心；服務消費者通過注冊協定訂閱服務，啟動本地應用連接配接遠端服務。
注冊協定URL舉例：
zookeeper://xxx/org.apache.dubbo.registry.RegistryService?application=xxx&...
注冊服務工廠接口定義如下，注冊服務實作通過SPI擴充，預設是zk作為注冊中心。
注冊服務接口定義；
服務消費方從注冊中心訂閱服務提供者後，将多個提供者包裝成一個提供者，并且封裝路由及負載均衡政策；并橋接注冊中心，以 Invoker 為中心，擴充接口為 Cluster, Directory, Router, LoadBalance；
服務提供端不存在叢集層。
叢集領域主要負責将多個服務提供者包裝成一個ClusterInvoker，注入路由處理器鍊和負載均衡政策。主要政策有：failover、failfast、failsafe、failback、forking、available、mergeable、broadcast、zone-aware。
叢集接口定義如下，隻有一個方法：從服務目錄中的多個服務提供者建構一個ClusterInvoker。
作用是對上層-代理層屏蔽叢集層的邏輯；代理層調用服務方法隻需執行Invoker.invoke，然後通過ClusterInvoker内部的路由政策和負載均衡政策計算具體執行哪個遠端服務提供者。
ClusterInvoker執行邏輯，先路由政策過濾，然後負載均衡政策選擇最終的遠端服務提供者。示例代理如下：
服務目錄接口定義如下，Dubbo方法接口調用時，将方法資訊包裝成invocation，通過Directory.list過濾可執行的遠端服務。
通過org.apache.dubbo.registry.integration.RegistryDirectory橋接注冊中心，監聽注冊中心的路由配置修改、服務治理等事件。
從已知的所有服務提供者中根據路由規則刷選服務提供者。
服務訂閱的時候初始化路由處理器鍊，調用遠端服務的時候先使用路由鍊過濾服務提供者，再通過負載均衡選擇具體的服務節點。
路由處理器鍊工具類，提供路由篩選服務，監聽更新服務提供者。
訂閱服務的時候，将路由鍊注入到RegistryDirectory中；
根據不同的負載均衡政策從可使用的遠端服務執行個體中選擇一個，負責均衡接口定義如下：
監控RPC調用次數和調用時間，以Statistics為中心，擴充接口為 MonitorFactory, Monitor, MonitorService。
監控工廠接口定義，通過SPI方式進行擴充；
監控服務接口定義如下，定義了一些預設的監控次元和名額項；
通過過濾器的方式收集服務的調用次數和調用時間，預設實作：
org.apache.dubbo.monitor.dubbo.DubboMonitor。
封裝 RPC 調用，以 Invocation, Result 為中心，擴充接口為 Protocol, Invoker, Exporter。
接下來介紹Dubbo RPC過程中的常用概念：
1）Invocation是請求會話領域模型，每次請求有相應的Invocation執行個體，負責包裝dubbo方法資訊為請求參數； 2）Result是請求結果領域模型，每次請求都有相應的Result執行個體，負責包裝dubbo方法響應； 3）Invoker是實體域，代表一個可執行實體，有本地、遠端、叢集三類； 4）Exporter服務提供者Invoker管理實體； 5）Protocol是服務域，管理Invoker的生命周期，提供服務的暴露和引用入口；
服務初始化流程中，從這一層開始進行遠端服務的暴露和連接配接引用。
對于CouponServiceViewFacade服務來說，服務提供端會監聽Dubbo端口啟動tcp服務；服務消費端通過注冊中心發現服務提供者資訊，啟動tcp服務連接配接遠端提供者。
協定接口定義如下，統一抽象了不同協定的服務暴露和引用模型，比如InjvmProtocol隻需将Exporter，Invoker關聯本地實作。DubboProtocol暴露服務的時候，需要監控本地端口啟動服務；引用服務的時候，需要連接配接遠端服務。
Invoker接口定義
Invocation是RPC調用的會話對象，負責包裝請求參數；Result是RPC調用的結果對象，負責包裝RPC調用的結果對象，包括異常類資訊；
服務暴露的時候，開啟RPC服務端；引用服務的時候，開啟RPC用戶端。
接收響應請求；
調用遠端服務；
封裝請求響應模式，同步轉異步，以 Request, Response 為中心，擴充接口為 Exchanger, ExchangeChannel, ExchangeClient, ExchangeServer。
使用request包裝Invocation作為完整的請求對象，使用response包裝result作為完整的響應對象；Request、Response相比Invocation、Result添加了Dubbo的協定頭。
交換器對象接口定義，定義了遠端服務的綁定和連接配接，使用SPI方式進行擴充；
交換層模型類圖：
服務提供端接收到請求後，本地執行，發送響應結果；
服務消費端發起請求的封裝，方法執行成功後，傳回一個future；
抽象傳輸層模型，相容netty、mina、grizzly等通訊架構。
傳輸器接口定義如下,它與交換器Exchanger接口定義相似，差別在于Exchanger是圍繞Dubbo的Request和Response封裝的操作門面接口，而Transporter更加的底層，Exchanger用于隔離Dubbo協定層和通訊層。
自定義傳輸層模型
通過SPI的方式，動态選擇具體的傳輸架構，預設是netty；
netty架構的channel适配如下，采用裝飾模式，使用netty架構的channel作為Dubbo自定義的channel做實作；
抽象序列化模型，相容多種序列化架構，包括：fastjson、fst、hessian2、kryo、kryo2、protobuf等，通過序列化支援跨語言的方式，支援跨語言的RPC調用。
定義Serialization擴充點，預設hessian2，支援跨語言。Serialization接口實際是一個工廠接口，通過SPI擴充；實際序列化和反序列化工作由ObjectOutput，ObjectInput完成，通過裝飾模式讓hessian2完成實際工作。
下圖出自開發指南-實作細節-遠端通訊細節，描述Dubbo協定頭設計；
0-15bit表示Dubbo協定魔法數字，值：0xdabb；
16bit請求響應标記，Request - 1; Response - 0；
17bit請求模式标記，隻有請求消息才會有，1表示需要服務端傳回響應；
18bit是事件消息标記，1表示該消息是事件消息，比如心跳消息；
19-23bit是序列化類型标記，hessian序列化id是2，fastjson是6，詳見org.apache.dubbo.common.serialize.Constants；
24-31bit表示狀态，隻有響應消息才有用；
32-64bit是RPC請求ID；
96-128bit是會話資料長度；
128是消息體位元組序列；
Dubbo将RPC整個過程分成核心的代理層、注冊層、叢集層、協定層、傳輸層等，層與層之間的職責邊界明确；核心層都通過接口定義，不依賴具體實作，這些接口串聯起來形成了Dubbo的骨架；這個骨架也可以看作是Dubbo的核心，核心使用SPI 機制加載插件（擴充點），達到高度可擴充。
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