SpringCloud升级之路2020.0.x版-26.OpenFeign的组件

本系列代码地址：https://github.com/JoJoTec/spring-cloud-parent

首先，我们给出官方文档中的组件结构图：

官方文档中的组件，是以实现功能为维度的，我们这里是以源码实现为维度的（因为之后我们使用的时候，需要根据需要定制这些组件，所以需要从源码角度去拆分分析），可能会有一些小差异。

负责解析类元数据的 Contract

OpenFeign 是通过代理类元数据来自动生成 HTTP API 的，那么到底解析哪些类元数据，哪些类元数据是有效的，是通过指定 Contract 来实现的，我们可以通过实现这个 Contract 来自定义一些类元数据的解析，例如，我们自定义一个注解：

//仅可用于方法上
@java.lang.annotation.Target(METHOD)
//指定注解保持到运行时
@Retention(RUNTIME)
@interface Get {
    //请求 uri
    String uri();
}

这个注解很简单，标注了这个注解的方法会被自动封装成 GET 请求，请求 uri 为 uri() 的返回。

然后，我们自定义一个 Contract 来处理这个注解。由于 MethodMetadata 是 final 并且是 package private 的，所以我们只能继承 Contract.BaseContract 去自定义注解解析：

//外部自定义必须继承 BaseContract，因为里面生成的 MethodMetadata 的构造器是 package private 的
static class CustomizedContract extends Contract.BaseContract {
    @Override
    protected void processAnnotationOnClass(MethodMetadata data, Class<?> clz) {
        //处理类上面的注解，这里没用到
    }
    @Override
    protected void processAnnotationOnMethod(MethodMetadata data, Annotation annotation, Method method) {
        //处理方法上面的注解
        Get get = method.getAnnotation(Get.class);
        //如果 Get 注解存在，则指定方法 HTTP 请求方式为 GET，同时 uri 指定为注解 uri() 的返回
        if (get != null) {
            data.template().method(Request.HttpMethod.GET);
            data.template().uri(get.uri());
        }
    }
    @Override
    protected boolean processAnnotationsOnParameter(MethodMetadata data, Annotation[] annotations, int paramIndex) {
        //处理参数上面的注解，这里没用到
        return false;
    }
}

然后，我们来使用这个 Contract：

interface HttpBin {
    @Get(uri = "/get")
    String get();
}

public static void main(String[] args) {
    HttpBin httpBin = Feign.builder()
            .contract(new CustomizedContract())
            .target(HttpBin.class, "http://www.httpbin.org");
    //实际上就是调用 http://www.httpbin.org/get
    String s = httpBin.get();
}

一般的，我们不会使用这个 Contract，因为我们业务上一般不会自定义注解。这是底层框架需要用的功能。比如在 spring-mvc 环境下，我们需要兼容 spring-mvc 的注解，这个实现类就是 SpringMvcContract。

编码器 Encoder 与解码器 Decoder

编码器与解码器接口定义：

public interface Decoder {
  Object decode(Response response, Type type) throws IOException, DecodeException, FeignException;
}
public interface Encoder {
  void encode(Object object, Type bodyType, RequestTemplate template) throws EncodeException;
}

OpenFeign 可以自定义编码解码器，我们这里使用 FastJson 自定义实现一组编码与解码器，来了解其中使用的原理。

/**
 * 基于 FastJson 的反序列化解码器
 */
static class FastJsonDecoder implements Decoder {
    @Override
    public Object decode(Response response, Type type) throws IOException, DecodeException, FeignException {
        //读取 body
        byte[] body = response.body().asInputStream().readAllBytes();
        return JSON.parseObject(body, type);
    }
}

/**
 * 基于 FastJson 的序列化编码器
 */
static class FastJsonEncoder implements Encoder {
    @Override
    public void encode(Object object, Type bodyType, RequestTemplate template) throws EncodeException {
        if (object != null) {
            //编码 body
            template.header(CONTENT_TYPE, ContentType.APPLICATION_JSON.getMimeType());
            template.body(JSON.toJSONBytes(object), StandardCharsets.UTF_8);
        }
    }
}

然后，我们通过 http://httpbin.org/anything 来测试，这个链接会返回我们发送的请求的一切元素。

interface HttpBin {
    @RequestLine("POST /anything")
    Object postBody(Map<String, String> body);
}

public static void main(String[] args) {
    HttpBin httpBin = Feign.builder()
            .decoder(new FastJsonDecoder())
            .encoder(new FastJsonEncoder())
            .target(HttpBin.class, "http://www.httpbin.org");
    Object o = httpBin.postBody(Map.of("key", "value"));
}

查看响应，可以看到我们发送的 json body 被正确的接收到了。

目前，OpenFeign 项目中的编码器以及解码器主要实现包括：

序列化	需要额外添加的依赖	实现类
直接转换成字符串，默认的编码解码器	无	feign.codec.Encoder.Default 和 feign.codec.Decoder.Default
gson	feign-gson	feign.gson.GsonEncoder 和 feign.gson.GsonDecoder
xml	feign-jaxb	feign.jaxb.JAXBEncoder 和 feign.jaxb.JAXBDecoder
json (jackson)	feign-jackson	feign.jackson.JacksonEncoder 和 feign.jackson.JacksonDecoder

我们在 Spring Cloud 环境中使用的时候，在 Spring MVC 中是有统一的编码器以及解码器的，即 HttpMessageConverters，并且通过胶水项目做了兼容，所以我们统一用 HttpMessageConverters 指定自定义编码解码器就好。

请求拦截器 RequestInterceptor

RequestInterceptor 的接口定义：

public interface RequestInterceptor {
  void apply(RequestTemplate template);
}

可以从接口看出，RequestInterceptor 其实就是对于 RequestTemplate 进行额外的操作。对于每次请求，都会经过所有的 RequestInterceptor 处理。

举个例子，我们可以对于每个请求加上特定的 Header：

interface HttpBin {
    //发到这个链接的所有请求，响应会返回请求中的所有元素
    @RequestLine("GET /anything")
    String anything();
}

static class AddHeaderRequestInterceptor implements RequestInterceptor {
    @Override
    public void apply(RequestTemplate template) {
        //添加 header
        template.header("test-header", "test-value");
    }
}

public static void main(String[] args) {
    HttpBin httpBin = Feign.builder()
            .requestInterceptor(new AddHeaderRequestInterceptor())
            .target(HttpBin.class, "http://www.httpbin.org");
    String s = httpBin.anything();
}

执行程序，可以在响应中看到我们发送请求中添加的 header。

Http 请求客户端 Client

OpenFeign 底层的 Http 请求客户端是可以自定义的，OpenFeign 针对不同的 Http 客户端都有封装，默认的是通过 Java 内置的 Http 请求 API。我们来看下 Client 的接口定义源码：

public interface Client {
  /**
   * 执行请求
   * @param request HTTP 请求
   * @param options 配置选项
   * @return
   * @throws IOException
   */
  Response execute(Request request, Options options) throws IOException;
}

Request 是 feign 中对于 Http 请求的定义，Client 的实现需要将 Request 转换成对应底层的 Http 客户端的请求并调用合适的方法进行请求。Options 是一些请求通用配置，包括：

public static class Options {
    //tcp 建立连接超时
    private final long connectTimeout;
    //tcp 建立连接超时时间单位
    private final TimeUnit connectTimeoutUnit;
    //请求读取响应超时
    private final long readTimeout;
    //请求读取响应超时时间单位
    private final TimeUnit readTimeoutUnit;
    //是否跟随重定向
    private final boolean followRedirects;
}

目前，Client 的实现包括以下这些：

底层 HTTP 客户端	需要添加的依赖	实现类
Java HttpURLConnection	无	feign.Client.Default
Java 11 HttpClient	feign-java11	feign.http2client.Http2Client
Apache HttpClient	feign-httpclient	feign.httpclient.ApacheHttpClient
Apache HttpClient 5	feign-hc5	feign.hc5.ApacheHttp5Client
Google HTTP Client	feign-googlehttpclient	feign.googlehttpclient.GoogleHttpClient
Google HTTP Client	feign-googlehttpclient	feign.googlehttpclient.GoogleHttpClient
jaxRS	feign-jaxrs2	feign.jaxrs2.JAXRSClient
OkHttp	feign-okhttp	feign.okhttp.OkHttpClient
Ribbon	feign-ribbon	feign.ribbon.RibbonClient

错误解码器相关

可以指定错误解码器 ErrorDecoder，同时还可以指定异常抛出策略 ExceptionPropagationPolicy.

ErrorDecoder 是读取 HTTP 响应判断是否有错误需要抛出异常使用的：

public interface ErrorDecoder {
    public Exception decode(String methodKey, Response response);
}

只有响应码不为 2xx 的时候，才会调用配置的 ErrorDecoder 的 decode 方法。默认的 ErrorDecoder 的实现是：

public static class Default implements ErrorDecoder {

    @Override
    public Exception decode(String methodKey, Response response) {
      //将不同响应码包装成不同的异常
      FeignException exception = errorStatus(methodKey, response);
      //提取 Retry-After 这个 HTTP 响应头，如果存在这个响应头则将异常封装为 RetryableException
      //对于 RetryableException，在后面的分析我们会知道如果抛出这个异常会触发重试器的重试
      Date retryAfter = retryAfterDecoder.apply(firstOrNull(response.headers(), RETRY_AFTER));
      if (retryAfter != null) {
        return new RetryableException(
            response.status(),
            exception.getMessage(),
            response.request().httpMethod(),
            exception,
            retryAfter,
            response.request());
      }
      return exception;
    }
  }

可以看出， ErrorDecoder 是可能给异常封装一层异常的，这有时候对于我们在外层捕捉会造成影响，所以可以通过指定 ExceptionPropagationPolicy 来拆开这层封装。ExceptionPropagationPolicy 是一个枚举类：

public enum ExceptionPropagationPolicy {
  //什么都不做
  NONE,
  //是否将 RetryableException 的原始 exception 提取出来作为异常抛出
  //目前只针对 RetryableException 生效，调用 exception 的 getCause，如果不为空就返回这个 cause，否则返回原始 exception
  UNWRAP,
  ;
}

接下来看个例子：

interface TestHttpBin {
    //请求一定会返回 500
    @RequestLine("GET /status/500")
    Object get();
}

static class TestErrorDecoder implements ErrorDecoder {
    @Override
    public Exception decode(String methodKey, Response response) {
        //获取错误码对应的 FeignException
        FeignException exception = errorStatus(methodKey, response);
        //封装为 RetryableException
        return new RetryableException(
                response.status(),
                exception.getMessage(),
                response.request().httpMethod(),
                exception,
                new Date(),
                response.request());
    }
}

public static void main(String[] args) {
    TestHttpBin httpBin = Feign.builder()
            .errorDecoder(new TestErrorDecoder())
            //如果这里没有指定为 UNWRAP 那么下面抛出的异常就是 RetryableException，否则就是 RetryableException 的 cause 也就是 FeignException
            .exceptionPropagationPolicy(ExceptionPropagationPolicy.UNWRAP)
            .target(TestHttpBin.class, "http://httpbin.org");
    httpBin.get();
}

执行后可以发现抛出了 feign.FeignException$InternalServerError: [500 INTERNAL SERVER ERROR] during [GET] to [http://httpbin.org/status/500] [TestHttpBin#get()]: [] 这个异常。

针对 RetryableException 的重试器 Retryer

在调用发生异常的时候，我们可能希望按照一定策略进行重试，抽象这种重试策略一般包括：

• 对于哪些异常会重试
• 什么时候重试，什么时候结束重试，例如重试 n 次以后

对于那些异常会重试，这个由 ErrorDecoder 决定。如果异常需要被重试，就把它封装成 RetryableException，这样 Feign 就会使用 Retryer 进行重试。对于什么时候重试，什么时候结束重试，这些就是 Retryer 需要考虑的事情：

public interface Retryer extends Cloneable {
  /**
    * 判断继续重试，或者抛出异常结束重试
    */
  void continueOrPropagate(RetryableException e);
  /**
    * 对于每次请求，都会调用这个方法创建一个新的同样配置的 Retryer 对象
    */
  Retryer clone();
}

我们来看一下 Retryer 的默认实现：

class Default implements Retryer {
	//最大重试次数
    private final int maxAttempts;
	//初始重试间隔
    private final long period;
	//最大重试间隔
    private final long maxPeriod;
	//当前重试次数
    int attempt;
	//当前已经等待的重试间隔时间和
    long sleptForMillis;

    public Default() {
	  //默认配置，初始重试间隔为 100ms，最大重试间隔为 1s，最大重试次数为 5
      this(100, SECONDS.toMillis(1), 5);
    }

    public Default(long period, long maxPeriod, int maxAttempts) {
      this.period = period;
      this.maxPeriod = maxPeriod;
      this.maxAttempts = maxAttempts;
	  //当前重试次数从 1 开始，因为第一次进入 continueOrPropagate 之前就已经发生调用但是失败了并抛出了 RetryableException
      this.attempt = 1;
    }

    // visible for testing;
    protected long currentTimeMillis() {
      return System.currentTimeMillis();
    }

    public void continueOrPropagate(RetryableException e) {
	  //如果当前重试次数大于最大重试次数则
      if (attempt++ >= maxAttempts) {
        throw e;
      }

      long interval;
	  //如果指定了 retry-after，则以这个 header 为准决定等待时间
      if (e.retryAfter() != null) {
        interval = e.retryAfter().getTime() - currentTimeMillis();
        if (interval > maxPeriod) {
          interval = maxPeriod;
        }
        if (interval < 0) {
          return;
        }
      } else {
		//否则，通过 nextMaxInterval 计算
        interval = nextMaxInterval();
      }
      try {
        Thread.sleep(interval);
      } catch (InterruptedException ignored) {
        Thread.currentThread().interrupt();
        throw e;
      }
	  //记录一共等待的时间
      sleptForMillis += interval;
    }

	//每次重试间隔增长 50%，直到最大重试间隔
    long nextMaxInterval() {
      long interval = (long) (period * Math.pow(1.5, attempt - 1));
      return interval > maxPeriod ? maxPeriod : interval;
    }

    @Override
    public Retryer clone() {
	  //复制配置
      return new Default(period, maxPeriod, maxAttempts);
    }
}

默认的 Retryer 功能也比较丰富，用户可以参考这个实现更适合自己业务场景的重试器。

每个 HTTP 请求的配置 Options

无论是哪种 HTTP 客户端，都需要如下几个配置：

• 连接超时：这个是 TCP 连接建立超时时间
• 读取超时：这个是收到 HTTP 响应之前的超时时间
• 是否跟随重定向
  
  OpenFeign 可以通过 Options 进行配置：

public static class Options {
    private final long connectTimeout;
    private final TimeUnit connectTimeoutUnit;
    private final long readTimeout;
    private final TimeUnit readTimeoutUnit;
    private final boolean followRedirects;
}

例如我们可以这么配置一个连接超时为 500ms，读取超时为 6s，跟随重定向的 Feign：

Feign.builder().options(new Request.Options(
    500, TimeUnit.MILLISECONDS, 6, TimeUnit.SECONDS, true
))

我们这一节详细介绍了 OpenFeign 的各个组件，有了这些知识，其实我们自己就能实现 Spring-Cloud-OpenFeign 里面的胶水代码。其实 Spring-Cloud-OpenFeign 就是将这些组件以 Bean 的形式注册到 NamedContextFactory 中，供不同微服务进行不同的配置。

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