SpringCloud 源码学习笔记2——Feign声明式http客户端源码分析

一丶Feign是什么

Feign是一种声明式、模板化的HTTP客户端。在Spring Cloud中使用Feign,可以做到使用HTTP请求访问远程服务，就像调用本地方法一一样的，开发者完全感知不到这是在调用远程方法，更感知不到在访问HTTP请求。接下来介绍一下Feign的特性，具体如下:

可插拔的注解支持，和SpringBoot结合后还支持SpringMvc中的注解
支持可插拔的HTTP编码器和解码器。
支持Hystrix和它的Fallback。
支持Ribbon的负载均衡。
支持HTTP请求和响应的压缩。

Feign是一个声明式的Web Service客户端，它的目的就是让Web Service 调用更加简单。它整合了Ribbon和Hystrix,从而不需要开发者针对Feign对其进行整合。Feign 还提供了HTTP请求的模板，通过编写简单的接口和注解，就可以定义好HTTP请求的参数、格式、地址等信息。Feign 会完全代理HTTP的请求，在使用过程中我们只需要依赖注人Bean,然后调用对应的方法传递参数即可。

二丶@EnableFeignClients ——Feign Client扫描与注册

通常这个注解标注在 SpringBoot项目启动类，或者配置类，其本质是@Import(FeignClientsRegistrar.class) 。在 SpringBoot源码学习1——SpringBoot自动装配源码解析+Spring如何处理配置类的中我们讲到过，spring中的ConfigurationClassPostProcessor中会使用ConfigurationClassParser解析配置类，对于@Import注解根据注解导入的类有如下处理

导入的类是ImportSelector类型

反射实例化ImportSelector

如果此ImportSelector实现了BeanClassLoaderAware,BeanFactoryAware，EnvironmentAware,EnvironmentAware,ResourceLoaderAware会回调对应的方法

调用当前ImportSelector的selectImports，然后递归执行处理@Import注解的方法，也就是说可以导入一个具备@Import的类，如果没有``@Import`那么当中配置类解析
导入的类是ImportBeanDefinitionRegistrar类型

反射实例化ImportBeanDefinitionRegistrar,然后加入到importBeanDefinitionRegistrars集合中后续会回调其registerBeanDefinitions
既不是ImportBeanDefinitionRegistrar也不是ImportSelector，将导入的类当做配置类处理，后续会判断条件注解是否满足，然后解析导入的类，并且解析其父类

这里导入FeignClientsRegistrar 是一个ImportBeanDefinitionRegistrar，因而会回调其registerBeanDefinitions

这里我们关注下 registerFeignClients 此方法会扫描标记有@FeignClient注解的接口，包装成BeanDefinition 注册到BeanDefinitionRegistry,后续在feignClient被依赖注入的时候，根据此BeanDefinition进行实例化

1.扫描FeignClient

如果我们在@EnableFeignClients注解中的clients 指定了类，那么只会将这些FeignClient 包装成AnnotatedGenericBeanDefinition
否则使用ClassPathScanningCandidateComponentProvider 扫描生成BeanDefinition

ClassPathScanningCandidateComponentProvider 允许重写isCandidateComponent方法自定义什么样的BeanDefinition是我们的候选者，以及添加TypeFilter来进行限定（其addExcludeFilter,addIncludeFilter可以设置排除什么，包含什么）

这个getScanner方法，对isCandidateComponent进行了重写，限定不能是内部类且不能是注解
哪些包下的类需要扫描

如果@EnableFeignClients指定了value，basePackages,basePackageClasses,那么优先扫描指定的包，如果没有，那么扫描@EnableFeignClients标注配置类所在的包
如何扫描

调用ClassPathScanningCandidateComponentProvider#findCandidateComponents进行扫描

底层还是基于ClassLoader#getResources获取资源

2.处理每一个FeignClient 接口的 BeanDefinition

注册每一个FeignClient的个新化配置

openFeign 支持每一个 FeignClient接口使用个新化的配置，基于父子容器实现，这点我们在后续进行分析
注册FeignClient 的BeanDefinition

这里非常关键，因为我们的FeignClient 接口的BeanDefinition 其记录的class 是一个接口，spring无法实例化，这里要设置为FactoryBean，然后后续才能调用FactoryBean#getObject，生成接口的动态代理类，从而让动态代理类对象实现发送Http请求的功能
```
BeanDefinitionBuilder definition = BeanDefinitionBuilder

      .genericBeanDefinition(FeignClientFactoryBean.class);
```
其中会生成一个FeignClientFactoryBean的BeanDefinition，并且将@FeignClient中的url,path,name,contextId等都调用BeanDefinition.addPropertyValue进行设置，这样spring在实例化的使用会据此来对FeignClientFactoryBean对象的属性进行填充

其中最关键的是，记录了原FeignClient接口的类型，因为FeignClientFactoryBean使用的是Jdk动态代理，需要接口类型。

至此feignClient类型的bean都被加载并注册到BeanDefinitionRegistry，后续在Spring容器刷新时便会触发FeignClient的实例化

三丶FeignClient 是如何实例化动态代理对象的

在其他spring bean需要注入FeignClient 的时候，将触发FeignClient 的实例化。会先实例化FeignClientFactoryBean,并且进行属性填充（之前将@FeignClient注解中的内容，使用BeanDefinition.addPropertyValue进行了绑定，后面由spring据此进行属性填充），然后调用getObject方法实例化出原本FeignClient 接口实现类

下面我们看下FeignClient是如何生成代理类的（这里设计到编码器，解码器等组件，这部分内容再发送请求的章节进行解释，这一章节关注于FeignClient是如何生成代理对象的）

1.Feign个性化配置上下文

FeignContext是Feign允许每一个FeignClient进行个性化配置的关键。

FeignContext是Spring上下文中的一个Bean，其内部使用一个Map保存每一个Feign对应的个性化配置ApplicationContext

1.1.何为Feign的个性化配置ApplicationContext

如上图这种使用方式，可以为一个FeignClient指定特定的配置类，然后再这个配置类中使用@Bean注入特定的Encoder（将FeignClient入参转化Http报文的一部分的一个组件），Decoder(将Http请求解析为接口出参的一个组件)等。

上图中AClientConfig会被注册到A这个FeignClient的个性化ApplicationContext（下图的黄色部分）

1.2 FeignClient 个性化配置ApplicationContext的父ApplicationContext是Spring容器

上图中，我们标注了AClient个性化配置ApplicationContext的父容器时Spring上下文（SpringBoot启动后创建的上下文，最大的上下文）。这样设计的目的是，如果当前个性化配置中没有指定Decoder 那么使用默认的容器中的Decoder，如果指定了那么使用个性化的配置。

2.构建Feign创建者，并选择使用的Decoder，Encoder

2.1 获取个性化配置，或者使用默认配置

上图中，获取Encoder，Decoder等都使用get方法，get方法内容如下

利用了AnnotationConfigApplicationContext#getBean会去父容器找的特点，实现个性化配置不存在，使用默认配置，具体逻辑在DefaultListableBeanFactory中，如下

2.2 configureFeign根据配置文件进一步进行配置

feign还支持我们在配置文件中，进行若干配置，下面展示一部分配置

这些配置都将映射FeignClientProperties中

3.生成动态代理对象

3.1 对于@FeignClient指定url的特殊处理

如果@FeignClient注解指定了url，将无法进行负载，比如我们业务系统，指定请求外部系统的API，这个API和我们并不在同一个注册中心，那么便无从进行负载均衡。这里会将原本的LoadBalanceFeignClient中的delegate拿出来（这个delegate被LoadBalanceFeignClient装饰，再请求之前会先根据注册中心和负载均衡选择一个实例，然后重构url，然后再使用delegate发送请求）

最终生成代理对象的逻和指定服务名的FeignClient殊途同归

3.2 对于指定应用名称的FeignClient

生成动态代理对象最终调用到Feign(实现类ReflectiveFeign)#newInstance

3.2.1 SpringMvcContract 解析方法生成MethodHandler

其中生成的MethodHandler这一步将根据SpringMvcContract(springmvc合约)去解析接口方法上的注解，最关键的是构建出RequestTemplate对象，它是请求的模板，后续Http请求对象由它转化而来。

这一步还会解析@RequestMapping注解（包括@PostMapping这种复合注解）

解析类上和方法上的value，解析出请求的目的地址，存储到RequestTemplate
解析@RequestMapping中的heads，会根据环境变量中的内容得到对应的值，在请求的时候自动携带对应的头
解析@RequestMapping的生产produces，报文Accept携带这部分内容
解析@RequestMapping的消费consumes,报文头Content-Type携带这部分内容

这一步还会解析以下三个方法上的注解：

将@RequestParam标注的参数，添加到RequestTemplate的Map<String, Collection<String>> queries，最终会表单的格式加入到Http报文的body
将@PathVariable标注的参数，添加到List<String> formParams，最终会以路径参数的形式加入到Http路径请求中
将@RequestHead标注的参数，添加到Map<String, Collection<String>> headers,最终会加入到http请求报文的头部

解析的操作交由AnnotatedParameterProcessor#processArgument处理

3.2.2使用`InvocationHandlerFactory`构建出`InvocationHandler`并进行jdk动态代理。

这里产生的InvocationHandler(一般为ReflectiveFeign.FeignInvocationHandler，如果由熔断配置那么是HystrixInvocationHandler，此类会在调用失败的时候，回调FeignClient对应的fallBack)

最后使用JDK动态代理生成代理对象。

至此FeignClient接口的动态代理对象生成，那么如何发送请求呢，如果将入参转化为http请求报文，如何将http响应转换为实体对象呢？

四丶Feign 如何发送请求

上面我们已经分析了FeignClient是如何被扫描，被包装成BeanDefinition注册到BeanDefinitionRegistry中，也看了FeignClientFactoryBean是如何生成FeignClient接口代理类的，至此我们可用知道的我们平时依赖注入的接口其实是FeignClientFactoryBean#getObject生成的动态代理对象。那么这个代理对象是如何发送请求的昵？

1.InvocationHandlerFactory 生成InvocationHandler

这一步使用工厂模式生成InvocationHandler，如果没有hystrix熔断的配置，那么这里生成的是ReflectiveFeign.FeignInvocationHandler,反之生成的是HystrixInvocationHandler

2.ReflectiveFeign.FeignInvocationHandler

这里是从dispatch根据Method 获取到MethodHandler（通常是SynchronousMethodHandler）

3.SynchronousMethodHandler 发现请求

3.1根据参数构造RequestTemplate

这里使用RequestTemplate.Factory（请求模板对象）生成RquestTemplate,比较关键的点是：

将http请求头，表单参数，路径参数，根据参数的值设置到RequestTemplate

3.2.1中，我们知道Feign会使用AnnotatedParameterProcessor解析参数注解内容，并解析@RequestMapping注解的内容，放在对应的数据结构中，然后当真正调用的时候，它会根据之前解析的内容，将参数中的值设置到RequestTemplate中，这部分会填充url，表单参数，请求头等。
使用Encoder对@RequestBody注解标注的参数解析到RequestTemplate

Encoder会被回调encoder方法，其中最重要的是SpringEncoder,它负责解析

这里并没有说必须标注@RequestBody注解，即使不标注，且没有标注@RequestParam，@RequestHead,@PathVariable,都会一股脑，进行序列化写入到body，看来是不支持@RequestPart这种multipart/form-data格式的参数。

3.2 使用Retryer控制重试

重试器提供两个方法

clone：拷贝，注意如果使用浅拷贝，需要考虑多线程情况下的并发问题
continueOrPropagate：继续，还是传播（即抛出）异常，如果抛出异常，代表不在重试，反之继续重试

我们可以通过在容器中，或者FeignClient个性化配置类中，注入Retryer实现重试逻辑，如果不注入使用的是默认的实现Retryer.Default。这里需要注意

Feign默认配置是不走重试策略的，当发生RetryableException异常时直接抛出异常。
并非所有的异常都会触发重试策略，只有发送请求的过程中抛出 RetryableException 异常才会触发异常策略。
在默认Feign配置情况下，只有在网络调用时发生 IOException 异常时，才会抛出RetryableException，也是就是说链接超时、读超时等不不会触发此异常。

下面是Feign默认的重试策略，总结就是，请求失败后获取间隔多久重试（响应头可指定，或者使用1.5的幂次计算），然后让当前线程休眠，后发起重试

3.3 发送请求并解码

发送请求并解码的逻辑在executeAndDecoder方法中，这个方法外层是一个while(true)的死循环，如果抛出的异常是RetryableExecption那么交由Retryer来控制是重试，还是抛出异常结束重试。如果抛出的不是重试异常那么将直接结束，不进行重试。

整个excuteAndDecode 可用分为三步：

回调RequestInterceptor，并将RequestTemplate转化为Request

RequestInterceptor的apply方法在此被回调，我们可自定义自己的RequestIntereptor实现token透传等操作

RequestTemplate（请求模板）转化为Request（请求对象）,这里可理解为什么叫请求模板，在FeignClient被动态代理前，就对接口中方法进行了扫描，为每一个方法要发送怎样的报文制定了模板（RequestTemplate）后面针对参数的不同来补充模板，然后用模板生成请求对象，这何尝不是一种单一职责的体验！下面是RequestTemplate如何转变为Request对象
使用Client发送请求

Client具备两个重要的实现：Default（使用jdk自带的HttpConnection发送http请求，也支持Https）LoadBalancerFeignClient（基于Ribbon实现负载均衡功能增强的装饰器）

LoadBalancerFeignClient本质是一个装饰器，内部持有了一个Client实现类实例，使用Ribbon根据请求应用名和负载均衡策略选择合适的实例，然后重构url（替换成实际的域名或者ip）然后再使用Client发送http请求。

Feign默认使用的就是 LoadBalancerFeignClient装饰后的Default（没有连接池，对每一个请求都保持一个长连接），建议替换成其他的Http组件，如OkHttp，Apache的HttpClient等。
使用Decoder对响应进行解码
- 如果FeignClient接口方法返回值类型为Response,那么将直接返回Response,而不会进行解码。
- 如果请求码为[200,300)的范围，那么将使用Decoder进行解码，解析成接口方法指定的类型
- 如果请求为404，且指定了需要解码404，那么同使用Decoder进行解码
- 其余情况使用ErrorDecoder进行解码，根据响应信息决定抛出异常（如果抛出RetryException 将由Retryer控制重试，还是结束）

3.3.1 Decoder解码

可看到只要是非FeignException的RuntimeExeption会被包装成DecoderExeption抛出。下面我们看下Decoder的实现类

Default

主要是对Byte数组的支持
StringDecoder

主要是将body转成字符串
SpringDecoder

底层使用HttpMessageConverter对body进行装换，会从响应头中拿出Content-Type决定使用什么策略，通常返回json这里将使用基于Jackson的MappingJackson2HttpMessageConverter进行转换。（这部分在springmvc源码中有过介绍，不再赘述）
ResponeEntityDecoder

一个Decoder装饰器实现对ResponeEntity的支持

3.3.2 ErrorDecoder

ErrorDecoder存在一个实现类Default,它会根据响应头中的Retry-After抛出重试异常，反之抛出FeignExeption，如果是重试异常那么，由Retryer控制重试还是结束

但是遗憾的是，这个重试通常是不生效的，它需要服务提供方返回重试时间塞到Retry-After的头中，且会使用下面这个SimpleDateFormat加锁进行序列化，序列化为Date，咱中国人的服务估计不是这样的时间格式，且现在企业级的服务都是返回code,data,message这样的响应体，http响应状态码基本上都是200，所以想实现这种重试，需要我们自定义Decoder（不是ErrorDecoder）去实现

五丶对Feign进行扩展

可看到Feign是很模块的化的,也提供了很多扩展的接口让我们做自定义，以下是笔者做过（或者见过）的一些扩展。

1.自定义`RequestIntercptor`实现认证信息的透传

class AService{

    void process(){

        feign.getSomething(xxxx);

    }

}

我们服务中，需要AService调用process的时候，将认证信息透传到微服务提供方，我们自定义RequestIntercptor拿到当前的请求信息，然后获取其中的认证信息通过apply方法写入到RequestTemplate的head中。

2.SpringMVC 统一返回结果集解包装

基于SpringBoot的服务，通过使用SpringMVC ResponseAdvice实现统一包装集，即使业务逻辑抛出异常，也通过ExeptionHandler进行统一包装，包装形式如下

{

   "code":"业务错误码",

    "data": "业务数据",

    "message":"错误信息"

}

这就导致，我们微服务调用方，使用feign的时候，结果返回值也是这种统一返回结果集形式的对象，需要自己对code进行校验，然后选择抛出异常，还是反序列化为目标对象。

我们可以实现自己的Decoder结果这一问题！在Decoder中对code进行判断，决定抛出异常，还是序列化data。但是需要注意Decoder抛出的异常，都将被包装为FeignExeption或者DecodeExption,所以调用方还需要针对这两种异常配置ExeptionHandler

3.自定义`RequestIntercptor`实现分布式链路追踪

原理同一，只不过拿的是调用方请求中的 traceId，将traceId，写到RequestTemplate的head中。