Dubbo的Filter在使用的过程中是我们扩展最频繁的内容，而且Dubbo的很多特性实现也都离不开Filter的工作，今天一起来看一下Filter的具体实现。
Filter（过滤器）在很多框架中都有使用过这个概念，基本上的作用都是类似的，在请求处理前或者处理后做一些通用的逻辑，而且Filter可以有多个，支持层层嵌套。
Dubbo的Filter概念基本上符合我们正常的预期理解，而且Dubbo官方针对Filter做了很多的原生支持，目前大致有20来个吧，包括我们熟知的RpcContext，accesslog功能都是通过filter来实现了，下面一起详细看一下Filter的实现。
Dubbo的Filter实现入口是在ProtocolFilterWrapper，因为ProtocolFilterWrapper是Protocol的包装类，所以会在加载的Extension的时候被自动包装进来（理解这里的前提是理解Dubbo的SPI机制），然后我们看一下这个Filter链是如何构造的。
public <T> Invoker<T> refer(Class<T> type, URL url) throws RpcException {
//向注册中心引用服务的时候并不会进行filter调用链
if (Constants.REGISTRY_PROTOCOL.equals(url.getProtocol())) {
return protocol.refer(type, url);
}
return buildInvokerChain(protocol.refer(type, url), Constants.REFERENCE_FILTER_KEY, Constants.CONSUMER);
}
private static <T> Invoker<T> buildInvokerChain(final Invoker<T> invoker, String key, String group) {
Invoker<T> last = invoker;
//获得所有激活的Filter（已经排好序的）
List<Filter> filters = ExtensionLoader.getExtensionLoader(Filter.class).getActivateExtension(invoker.getUrl(), key, group);
if (filters.size() > 0) {
for (int i = filters.size() - 1; i >= 0; i --) {
final Filter filter = filters.get(i);
//复制引用，构建filter调用链
final Invoker<T> next = last;
//这里只是构造一个最简化的Invoker作为调用链的载体Invoker
last = new Invoker<T>() {
public Class<T> getInterface() {
return invoker.getInterface();
}
public URL getUrl() {
return invoker.getUrl();
}
public boolean isAvailable() {
return invoker.isAvailable();
}
public Result invoke(Invocation invocation) throws RpcException {
return filter.invoke(next, invocation);
}
public void destroy() {
invoker.destroy();
}
@Override
public String toString() {
return invoker.toString();
}
};
}
}
return last;
}
看到上面的内容，我们大致能明白实现是这样子的，通过获取所有可以被激活的Filter链，然后根据一定顺序构造出一个Filter的调用链，最后的调用链大致是这样子：Filter1->Filter2->Filter3->......->Invoker,这个构造Filter链的逻辑非常简单，重点就在于如何获取被激活的Filter链。
//将key在url中对应的配置值切换成字符串信息数组
public List<T> getActivateExtension(URL url, String key, String group) {
String value = url.getParameter(key);
return getActivateExtension(url, value == null || value.length() == 0 ? null : Constants.COMMA_SPLIT_PATTERN.split(value), group);
}
public List<T> getActivateExtension(URL url, String[] values, String group) {
List<T> exts = new ArrayList<T>();
//所有用户自己配置的filter信息（有些Filter是默认激活的，有些是配置激活的，这里这里的names就指的配置激活的filter信息）
List<String> names = values == null ? new ArrayList<String>(0) : Arrays.asList(values);
//如果这些名称里不包括去除default的标志(-default)，换言之就是加载Dubbo提供的默认Filter
if (! names.contains(Constants.REMOVE_VALUE_PREFIX + Constants.DEFAULT_KEY)) {
//加载extension信息
getExtensionClasses();
for (Map.Entry<String, Activate> entry : cachedActivates.entrySet()) {
//name指的是SPI读取的配置文件的key
String name = entry.getKey();
Activate activate = entry.getValue();
//group主要是区分实在provider端生效还是consumer端生效
if (isMatchGroup(group, activate.group())) {
T ext = getExtension(name);
//这里以Filter为例：三个判断条件的含义依次是：
//1.用户配置的filter列表中不包含当前ext
//2.用户配置的filter列表中不包含当前ext的加-的key
//3.如果用户的配置信息（url中体现）中有可以激活的配置key并且数据不为0,false,null，N/A，也就是说有正常的使用
if (! names.contains(name)
&& ! names.contains(Constants.REMOVE_VALUE_PREFIX + name)
&& isActive(activate, url)) {
exts.add(ext);
}
}
}
//根据Activate注解上的order排序
Collections.sort(exts, ActivateComparator.COMPARATOR);
}
//进行到此步骤的时候Dubbo提供的原生的Filter已经被添加完毕了，下面处理用户自己扩展的Filter
List<T> usrs = new ArrayList<T>();
for (int i = 0; i < names.size(); i ++) {
String name = names.get(i);
//如果单个name不是以-开头并且所有的key里面并不包含-'name'（也就是说如果配置成了"dubbo,-dubbo"这种的可以，这个if是进不去的）
if (! name.startsWith(Constants.REMOVE_VALUE_PREFIX)
&& ! names.contains(Constants.REMOVE_VALUE_PREFIX + name)) {
//可以通过default关键字替换Dubbo原生的Filter链，主要用来控制调用链顺序
if (Constants.DEFAULT_KEY.equals(name)) {
if (usrs.size() > 0) {
exts.addAll(0, usrs);
usrs.clear();
}
} else {
//加入用户自己定义的扩展Filter
T ext = getExtension(name);
usrs.add(ext);
}
}
}
if (usrs.size() > 0) {
exts.addAll(usrs);
}
return exts;
}
基本上到这里就能看到Filter链是如何被加载进来的，这里设计的非常灵活，忍不住要感叹一下：通过简单的配置‘-’可以手动剔除Dubbo原生的一定加载Filter，通过default来代替Dubbo原生的一定会加载的Filter从而来控制顺序。这些设计虽然都是很小的功能点，但是总体的感觉是十分灵活，考虑的比较周到，非常值得我这种菜鸟学习。
知道了Filter构造的过程之后，我们就详细看几个比较重要的Filter信息。
Filter在作用端区分的话主要是区分为consumer和provider，下面我们就以这个为区分来分别介绍一些重点的Filter。
Cunsumer
ConsumerContextFilter （默认触发）
public Result invoke(Invoker<?> invoker, Invocation invocation) throws RpcException {
//在当前的RpcContext中记录本地调用的一次状态信息
RpcContext.getContext()
.setInvoker(invoker)
.setInvocation(invocation)
.setLocalAddress(NetUtils.getLocalHost(), 0)
.setRemoteAddress(invoker.getUrl().getHost(),
invoker.getUrl().getPort());
if (invocation instanceof RpcInvocation) {
((RpcInvocation)invocation).setInvoker(invoker);
}
try {
return invoker.invoke(invocation);
} finally {
RpcContext.getContext().clearAttachments();
}
}
其实简单来看这个Filter的话是十分简单，它又是怎么将客户端设置的隐式参数传递给服务端呢？载体就是Invocation对象，在客户端调用Invoker.invoke方法时候，会去取当前状态记录器RpcContext中的attachments属性，然后设置到RpcInvocation对象中，在RpcInvocation传递到provider的时候会通过另外一个过滤器ContextFilter将RpcInvocation对象重新设置回RpcContext中供服务端逻辑重新获取隐式参数。这就是为什么RpcContext只能记录一次请求的状态信息，因为在第二次调用的时候参数已经被新的RpcInvocation覆盖掉，第一次的请求信息对于第二次执行是不可见的。
ActiveLimitFilter （当配置了actives并且值不为0的时候触发）
ActiveLimitFilte主要用于限制同一个客户端对于一个服务端方法的并发调用量。(客户端限流)
public Result invoke(Invoker<?> invoker, Invocation invocation) throws RpcException {
URL url = invoker.getUrl();
String methodName = invocation.getMethodName();
int max = invoker.getUrl().getMethodParameter(methodName, Constants.ACTIVES_KEY, 0);
//主要记录每台机器针对某个方法的并发数量
RpcStatus count = RpcStatus.getStatus(invoker.getUrl(), invocation.getMethodName());
if (max > 0) {
long timeout = invoker.getUrl().getMethodParameter(invocation.getMethodName(), Constants.TIMEOUT_KEY, 0);
long start = System.currentTimeMillis();
long remain = timeout;
int active = count.getActive();
if (active >= max) {
synchronized (count) {
//这个while循环是必要的，因为在一次wait结束后，可能线程调用已经结束了，腾出来consumer的空间
while ((active = count.getActive()) >= max) {
try {
count.wait(remain);
} catch (InterruptedException e) {
}
//如果wait方法被中断的话，remain这时候有可能大于0
//如果其中一个线程运行结束自后调用notify方法的话，也有可能remain大于0
long elapsed = System.currentTimeMillis() - start;
remain = timeout - elapsed;
if (remain <= 0) {
throw new RpcException("...");
}
}
}
}
}
try {
//调用开始和结束后增减并发数量
long begin = System.currentTimeMillis();
RpcStatus.beginCount(url, methodName);
try {
Result result = invoker.invoke(invocation);
RpcStatus.endCount(url, methodName, System.currentTimeMillis() - begin, true);
return result;
} catch (RuntimeException t) {
RpcStatus.endCount(url, methodName, System.currentTimeMillis() - begin, false);
throw t;
}
} finally {
//这里很关键，因为一个调用完成后要通知正在等待执行的队列
if(max>0){
synchronized (count) {
count.notify();
}
}
}
}
FutureFilter
Future主要是处理事件信息，主要有以下几个事件：
- oninvoke 在方法调用前触发（如果调用出现异常则会直接触发onthrow方法）
- onreturn 在方法返回会触发（如果调用出现异常则会直接触发onthrow方法）
- onthrow 调用出现异常时候触发
public Result invoke(final Invoker<?> invoker, final Invocation invocation) throws RpcException {
final boolean isAsync = RpcUtils.isAsync(invoker.getUrl(), invocation);
// 这里主要处理回调逻辑，主要区分三个时间：oninvoke：调用前触发，onreturn：调用后触发 onthrow：出现异常情况时候触发
fireInvokeCallback(invoker, invocation);
//需要在调用前配置好是否有返回值，已供invoker判断是否需要返回future.
Result result = invoker.invoke(invocation);
if (isAsync) {
asyncCallback(invoker, invocation);
} else {
syncCallback(invoker, invocation, result);
}
return result;
}
private void fireInvokeCallback(final Invoker<?> invoker, final Invocation invocation) {
final Method onInvokeMethod = (Method)StaticContext.getSystemContext().get(StaticContext.getKey(invoker.getUrl(), invocation.getMethodName(), Constants.ON_INVOKE_METHOD_KEY));
final Object onInvokeInst = StaticContext.getSystemContext().get(StaticContext.getKey(invoker.getUrl(), invocation.getMethodName(), Constants.ON_INVOKE_INSTANCE_KEY));
if (onInvokeMethod == null && onInvokeInst == null ){
return ;
}
if (onInvokeMethod == null || onInvokeInst == null ){
throw new IllegalStateException("service:" + invoker.getUrl().getServiceKey() +" has a onreturn callback config , but no such "+(onInvokeMethod == null ? "method" : "instance")+" found. url:"+invoker.getUrl());
}
//由于JDK的安全检查耗时较多.所以通过setAccessible(true)的方式关闭安全检查就可以达到提升反射速度的目的
if (onInvokeMethod != null && ! onInvokeMethod.isAccessible()) {
onInvokeMethod.setAccessible(true);
}
//从之类可以看出oninvoke的方法参数要与调用的方法参数一致
Object[] params = invocation.getArguments();
try {
onInvokeMethod.invoke(onInvokeInst, params);
} catch (InvocationTargetException e) {
fireThrowCallback(invoker, invocation, e.getTargetException());
} catch (Throwable e) {
fireThrowCallback(invoker, invocation, e);
}
}
//fireReturnCallback的逻辑与fireThrowCallback基本一样，所以不用看了
private void fireThrowCallback(final Invoker<?> invoker, final Invocation invocation, final Throwable exception) {
final Method onthrowMethod = (Method)StaticContext.getSystemContext().get(StaticContext.getKey(invoker.getUrl(), invocation.getMethodName(), Constants.ON_THROW_METHOD_KEY));
final Object onthrowInst = StaticContext.getSystemContext().get(StaticContext.getKey(invoker.getUrl(), invocation.getMethodName(), Constants.ON_THROW_INSTANCE_KEY));
if (onthrowMethod == null && onthrowInst == null ){
return ;
}
if (onthrowMethod == null || onthrowInst == null ){
throw new IllegalStateException("service:" + invoker.getUrl().getServiceKey() +" has a onthrow callback config , but no such "+(onthrowMethod == null ? "method" : "instance")+" found. url:"+invoker.getUrl());
}
if (onthrowMethod != null && ! onthrowMethod.isAccessible()) {
onthrowMethod.setAccessible(true);
}
Class<?>[] rParaTypes = onthrowMethod.getParameterTypes() ;
if (rParaTypes[0].isAssignableFrom(exception.getClass())){
try {
//因为onthrow方法的参数第一个值必须为异常信息，所以这里需要构造参数列表
Object[] args = invocation.getArguments();
Object[] params;
if (rParaTypes.length >1 ) {
//原调用方法只有一个参数而且这个参数是数组（单独拎出来计算的好处是这样可以少复制一个数组）
if (rParaTypes.length == 2 && rParaTypes[1].isAssignableFrom(Object[].class)){
params = new Object[2];
params[0] = exception;
params[1] = args ;
}else {//原调用方法有多于一个参数
params = new Object[args.length + 1];
params[0] = exception;
System.arraycopy(args, 0, params, 1, args.length);
}
} else {//原调用方法没有参数
params = new Object[] { exception };
}
onthrowMethod.invoke(onthrowInst,params);
} catch (Throwable e) {
logger.error(invocation.getMethodName() +".call back method invoke error . callback method :" + onthrowMethod + ", url:"+ invoker.getUrl(), e);
}
} else {
logger.error(invocation.getMethodName() +".call back method invoke error . callback method :" + onthrowMethod + ", url:"+ invoker.getUrl(), exception);
}
}
同步异步的主要处理区别就是同步调用的话，事件触发是直接调用的，没有任何逻辑；异步的话就是首先获取到调用产生的Future对象，然后复写Future的done（）方法，将fireThrowCallback和fireReturnCallback逻辑引入即可。
Provider
ContextFilter
ContextFilter和ConsumerContextFilter是结合使用的，之前的介绍中已经看了ConsumerContextFilter，下面再简单看一下ContextFilter，来验证刚才讲到的逻辑。
public Result invoke(Invoker<?> invoker, Invocation invocation) throws RpcException {
Map<String, String> attachments = invocation.getAttachments();
if (attachments != null) {
//隐式参数重剔除一些核心消息
attachments = new HashMap<String, String>(attachments);
attachments.remove(Constants.PATH_KEY);
attachments.remove(Constants.GROUP_KEY);
attachments.remove(Constants.VERSION_KEY);
attachments.remove(Constants.DUBBO_VERSION_KEY);
attachments.remove(Constants.TOKEN_KEY);
attachments.remove(Constants.TIMEOUT_KEY);
}
//这里又重新将invocation和attachments信息设置到RpcContext，这里设置以后provider的代码就可以获取到consumer端传递的一些隐式参数了
RpcContext.getContext()
.setInvoker(invoker)
.setInvocation(invocation)
.setAttachments(attachments)
.setLocalAddress(invoker.getUrl().getHost(),
invoker.getUrl().getPort());
if (invocation instanceof RpcInvocation) {
((RpcInvocation)invocation).setInvoker(invoker);
}
try {
return invoker.invoke(invocation);
} finally {
RpcContext.removeContext();
}
}
EchoFilter
回响测试主要用来检测服务是否正常（网络状态），单纯的检测网络情况的话其实不需要执行真正的业务逻辑的，所以通过Filter验证一下即可.
public Result invoke(Invoker<?> invoker, Invocation inv) throws RpcException {
if(inv.getMethodName().equals(Constants.$ECHO) && inv.getArguments() != null && inv.getArguments().length == 1 )
return new RpcResult(inv.getArguments()[0]);
return invoker.invoke(inv);
}
ExecuteLimitFilter
服务端接口限制限流的具体执行逻辑就是在ExecuteLimitFilter中，因为服务端不需要考虑重试等待逻辑，一旦当前执行的线程数量大于指定数量，就直接返回失败了，所以实现逻辑相对于ActiveLimitFilter倒是简便了不少。
public Result invoke(Invoker<?> invoker, Invocation invocation) throws RpcException {
URL url = invoker.getUrl();
String methodName = invocation.getMethodName();
int max = url.getMethodParameter(methodName, Constants.EXECUTES_KEY, 0);
if (max > 0) {
RpcStatus count = RpcStatus.getStatus(url, invocation.getMethodName());
if (count.getActive() >= max) {
throw new RpcException("...");
}
}
long begin = System.currentTimeMillis();
boolean isException = false;
RpcStatus.beginCount(url, methodName);
try {
Result result = invoker.invoke(invocation);
return result;
} catch (Throwable t) {
isException = true;
if(t instanceof RuntimeException) {
throw (RuntimeException) t;
}
else {
throw new RpcException("unexpected exception when ExecuteLimitFilter", t);
}
}
finally {
RpcStatus.endCount(url, methodName, System.currentTimeMillis() - begin, isException);
}
}
ExceptionFilter
Dubbo 对于异常的处理有自己的一套规则：
- 如果是checked异常则直接抛出
- 如果是unchecked异常但是在接口上有声明，也会直接抛出
- 如果异常类和接口类在同一jar包里，直接抛出
- 如果是JDK自带的异常，直接抛出
- 如果是Dubbo的异常，直接抛出
- 其余的都包装成RuntimeException然后抛出（避免异常在Client出不能反序列化问题）
public Result invoke(Invoker<?> invoker, Invocation invocation) throws RpcException {
try {
Result result = invoker.invoke(invocation);
if (result.hasException() && GenericService.class != invoker.getInterface()) {
try {
Throwable exception = result.getException();
// 如果是checked异常，直接抛出
if (! (exception instanceof RuntimeException) && (exception instanceof Exception)) {
return result;
}
// 运行时异常，并且在方法签名上有声明，直接抛出
try {
Method method = invoker.getInterface().getMethod(invocation.getMethodName(), invocation.getParameterTypes());
Class<?>[] exceptionClassses = method.getExceptionTypes();
for (Class<?> exceptionClass : exceptionClassses) {
if (exception.getClass().equals(exceptionClass)) {
return result;
}
}
} catch (NoSuchMethodException e) {
return result;
}
// 未在方法签名上定义的异常，在服务器端打印ERROR日志
logger.error("Got unchecked and undeclared exception which called by " + RpcContext.getContext().getRemoteHost()
+ ". service: " + invoker.getInterface().getName() + ", method: " + invocation.getMethodName()
+ ", exception: " + exception.getClass().getName() + ": " + exception.getMessage(), exception);
// 异常类和接口类在同一jar包里，直接抛出
String serviceFile = ReflectUtils.getCodeBase(invoker.getInterface());
String exceptionFile = ReflectUtils.getCodeBase(exception.getClass());
if (serviceFile == null || exceptionFile == null || serviceFile.equals(exceptionFile)){
return result;
}
// 是JDK自带的异常，直接抛出
String className = exception.getClass().getName();
if (className.startsWith("java.") || className.startsWith("javax.")) {
return result;
}
// 是Dubbo本身的异常，直接抛出
if (exception instanceof RpcException) {
return result;
}
// 否则，包装成RuntimeException抛给客户端
return new RpcResult(new RuntimeException(StringUtils.toString(exception)));
} catch (Throwable e) {
logger.warn("Fail to ExceptionFilter when called by " + RpcContext.getContext().getRemoteHost()
+ ". service: " + invoker.getInterface().getName() + ", method: " + invocation.getMethodName()
+ ", exception: " + e.getClass().getName() + ": " + e.getMessage(), e);
return result;
}
}
return result;
} catch (RuntimeException e) {
logger.error("Got unchecked and undeclared exception which called by " + RpcContext.getContext().getRemoteHost()
+ ". service: " + invoker.getInterface().getName() + ", method: " + invocation.getMethodName()
+ ", exception: " + e.getClass().getName() + ": " + e.getMessage(), e);
throw e;
}
}
基本到这里的话把比较重要的Filter内容都有讲解到了，我们可以根据自己的需求非常轻易地扩展适合自己业务使用的Filter。
本文最后，还是习惯性的撒花～～～～
