我们先从下图开始简单介绍Dubbo分层设计概念：
（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。
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。
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。
（引用自Dubbo官方文档）
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。
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。
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：
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。
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：
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。
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：
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。
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。
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。
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。
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。
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：
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。
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。
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：
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：
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。
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&...
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。
注册服务接口定义；
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。
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。
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：
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。
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。
订阅服务的时候，将路由链注入到RegistryDirectory中；
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：
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。
监控工厂接口定义，通过SPI方式进行扩展；
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；
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。
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。
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。
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；
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。
接收响应请求；
调用远程服务；
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。
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；
交换层模型类图：
服务提供端接收到请求后，本地执行，发送响应结果；
服务消费端发起请求的封装，方法执行成功后，返回一个future；
抽象传输层模型，兼容netty、mina、grizzly等通讯框架。
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。
自定义传输层模型
通过SPI的方式，动态选择具体的传输框架，默认是netty；
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；
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。
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。
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；
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；
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