微服务RPC框架-Feign

    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，好比：基于http协议的feign，基于私有tcp协议的dubbo。本文内容介绍feign。

1、What?

若是不使用rpc框架，那么调用服务须要走http的话，配置请求head、body，而后才能发起请求。得到响应体后，还需解析等操做，十分繁琐。

Feign是一个http请求调用的轻量级框架，能够以Java接口注解的方式调用Http请求。Feign经过处理注解，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。

2、How?

feign底层基于http协议，适应绝大部份内外部API调用的应用场景，而且SpringCloud对feign已经有了比较好的封装。使用上能够依赖于SpringCloud封装过的feign：

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

Feign在默认状况下使用的是JDK原生的URLConnection发送HTTP请求，没有链接池，可是对每一个地址会保持一个长链接，即利用HTTP的
persistence connection。建议替换为Apache HttpClient，做为底层的http client包，从而获取链接池、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，若是该字段位true，会调用decoder进行解码，不然抛出FeignException
    boolean decode404() default false;
    // Feign配置类，能够自定义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，经过这个属性咱们能够实现每一个接口通用的容错逻辑，减小重复的代码
    Class<?> fallbackFactory() default void.class;
    // 定义当前FeignClient的统一前缀，相似于controller类上的requestMapping
    String path() default "";

    boolean primary() default true;
}

3、Why?

• 启动时，程序会进行包扫描，扫描全部包下全部@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，经过JDK的动态代理来生成RequestTemplate。RequestTemplate中包含请求的全部信息，如请求参数，请求URL等。
• RequestTemplate声场Request，而后将Request交给client处理，client默认是JDK的HTTPUrlConnection，也能够是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。

一、启用

启动配置上检查是否有@EnableFeignClients注解，若是有该注解，则开启包扫描，扫描被@FeignClient注解的接口。扫描出该注解后，
经过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处理过程当中，这个Import会在解析Configuration的时候当作提供了其余的bean definition的扩展，Spring经过调用其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。

二、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，同时为接口的每一个方法生成一个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，若是中间有结果，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来作的：

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);
        }
    }
}

默认底层经过JDK的java.net.HttpURLConnection实现了feign.Client接口类。在每次发送请求的时候，都会建立新的HttpURLConnection连接，这样的话默认状况下Feign的性能不好，通常扩展该接口，好比使用Apache的HttpClient或者OkHttp3等基于链接池的高性能Http客户端。

注意：SynchronousMethodHandler并非直接完成远程URL的请求，而是经过负载均衡机制，定位到合适的远程server服务器，而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。

三、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当中，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。能够从这个方面着手分析系统的性能提高点。