微服务RPC框架-Feign

微服务RPC框架-Feign
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 一个成熟的微服务集群,内部调用必然依赖一个好的RPC框架,比如:基于http协议的feign,基于私有tcp协议的dubbo。本文内容介绍feign。

一、What?

如果不使用rpc框架,那么调用服务需要走http的话,配置请求head、body,然后才能发起请求。获得响应体后,还需解析等操作,十分繁琐。

Feign是一个http请求调用的轻量级框架,可以以Java接口注解的方式调用Http请求。Feign通过处理注解,将请求模板化,当实际调用的时候,传入参数,根据参数再应用到请求上,进而转化成真正的请求,封装了http调用流程。

二、How?

feign底层基于http协议,适应绝大部分内外部API调用的应用场景,并且SpringCloud对feign已经有了比较好的封装。使用上可以依赖于SpringCloud封装过的feign:

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>

Feign在默认情况下使用的是JDK原生的URLConnection发送HTTP请求,没有连接池,但是对每个地址会保持一个长连接,即利用HTTP的
persistence connection。建议替换为Apache HttpClient,作为底层的http client包,从而获取连接池、超时时间等与性能息息相关的控制能力:

<dependency>
    <groupId>io.github.openfeign</groupId>
    <artifactId>feign-httpclient</artifactId>
</dependency>

在配置文件中启用ApacheHttpClient:

feign.httpclient.enabled=true

FeignClient参数:

public @interface FeignClient {
    @AliasFor("name")
    String value() default "";

    /** @deprecated */
    @Deprecated
    String serviceId() default "";

    String contextId() default "";

    // 指定FeignClient的名称
    @AliasFor("value")
    String name() default "";

    String qualifier() default "";

    // 全路径地址或hostname,http或https可选
    String url() default "";
    // 当发生http 404错误时,如果该字段位true,会调用decoder进行解码,否则抛出FeignException
    boolean decode404() default false;
    // Feign配置类,可以自定义Feign的LogLevel
    Class<?>[] configuration() default {};
    // 容错的处理类,当调用远程接口失败或超时时,会调用对应接口的容错逻辑
    Class<?> fallback() default void.class;
    // 工厂类,用于生成fallback类实例,通过这个属性我们可以实现每个接口通用的容错逻辑,减少重复的代码
    Class<?> fallbackFactory() default void.class;
    // 定义当前FeignClient的统一前缀,类似于controller类上的requestMapping
    String path() default "";

    boolean primary() default true;
}

三、Why?

  • 启动时,程序会进行包扫描,扫描所有包下所有@FeignClient注解的类,并将这些类注入到spring的IOC容器中。
  • 当定义的Feign中的接口被调用时,通过JDK的动态代理来生成RequestTemplate。RequestTemplate中包含请求的所有信息,如请求参数,请求URL等。
  • RequestTemplate声场Request,然后将Request交给client处理,client默认是JDK的HTTPUrlConnection,也可以是OKhttp、Apache的HTTPClient等。
  • 最后client封装成LoadBaLanceClient,结合ribbon负载均衡地发起调用。

使用Feign涉及两个注解:@EnableFeignClients,用来开启Feign;@FeignClient,标记要用Feign来拦截的请求接口。

微服务RPC框架-Feign

1、启用

启动配置上检查是否有@EnableFeignClients注解,如果有该注解,则开启包扫描,扫描被@FeignClient注解的接口。扫描出该注解后,
通过beanDefinition注入到IOC容器中,方便后续被调用使用。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Documented
@Import(FeignClientsRegistrar.class)
public @interface EnableFeignClients {
    String[] value() default {};
    String[] basePackages() default {};
    Class<?>[] basePackageClasses() default {};
    Class<?>[] defaultConfiguration() default {};
    Class<?>[] clients() default {};
}

@EnableFeignClients 是关于注解扫描的配置,使用了@Import(FeignClientsRegistrar.class)。在spring context处理过程中,这个Import会在解析Configuration的时候当做提供了其他的bean definition的扩展,Spring通过调用其registerBeanDefinitions方法来获取其提供的bean definition。

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

}

FeignClientsRegistrar里重写了spring里ImportBeanDefinitionRegistrar接口的registerBeanDefinitions方法。也就是在启动时,处理了EnableFeignClients注解后,registry里面会多出一些关于Feign的BeanDefinition。

2、发起请求

ReflectiveFeign内部使用了jdk的动态代理为目标接口生成了一个动态代理类,这里会生成一个InvocationHandler统一的方法拦截器,同时为接口的每个方法生成一个SynchronousMethodHandler拦截器,并解析方法上的元数据,生成一个http请求模板RequestTemplate。

public class ReflectiveFeign extends Feign {

    @Override
    public <T> T newInstance(Target<T> target) {
    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)) {
        DefaultMethodHandler handler = new DefaultMethodHandler(method);
        defaultMethodHandlers.add(handler);
        methodToHandler.put(method, handler);
      } else {
        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);
    
    for (DefaultMethodHandler defaultMethodHandler : defaultMethodHandlers) {
      defaultMethodHandler.bindTo(proxy);
    }
    return proxy;
    }

}

Feign内置了一个重试器,当HTTP请求出现IO异常时,Feign会有一个最大尝试次数发送请求:

final class SynchronousMethodHandler implements MethodHandler {

    @Override
    public Object invoke(Object[] argv) throws Throwable {
        // 根据输入参数,构造Http请求
        RequestTemplate template = buildTemplateFromArgs.create(argv);
        // 克隆出一份重试器
        Retryer retryer = this.retryer.clone();
        // 尝试最大次数,如果中间有结果,直接返回
        while (true) {
          try {
            return executeAndDecode(template);
          } catch (RetryableException e) {
            try {
              retryer.continueOrPropagate(e);
            } catch (RetryableException th) {
              Throwable cause = th.getCause();
              if (propagationPolicy == UNWRAP && cause != null) {
                throw cause;
              } else {
                throw th;
              }
            }
            if (logLevel != Logger.Level.NONE) {
              logger.logRetry(metadata.configKey(), logLevel);
            }
            continue;
          }
        }
    }
}

Feign真正发送HTTP请求是委托给feign.Client来做的:

public interface Client {
    Response execute(Request request, Options options) throws IOException;
    class Default implements Client {
        @Override
        public Response execute(Request request, Options options) throws IOException {
            HttpURLConnection connection = convertAndSend(request, options);
            return convertResponse(connection, request);
        }
    }
}

默认底层通过JDK的java.net.HttpURLConnection实现了feign.Client接口类。在每次发送请求的时候,都会创建新的HttpURLConnection链接,这样的话默认情况下Feign的性能很差,一般扩展该接口,比如使用Apache的HttpClient或者OkHttp3等基于连接池的高性能Http客户端。

注意:SynchronousMethodHandler并不是直接完成远程URL的请求,而是通过负载均衡机制,定位到合适的远程server服务器,然后再完成真正的远程URL请求。即:SynchronousMethodHandler实例的client成员,其实际不是feign.Client.Default类型,而是LoadBalancerFeignClient客户端负载均衡类型。

3、性能分析

Feign框架比较小巧,在处理请求转换和消息解析的过程中,基本上没什么时间消耗。真正影响性能的,是处理Http请求的环节。可以从这个方面着手分析系统的性能提升点。

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