dubbo 超時設置和源碼分析

在工作中碰到一個業務接口時間比較長，需要修改超時時間，不知道原理，在網上搜索，看到有人說如果你覺得自己瞭解了dubbo的超時機制，那麼問問自己以下問題：

超時是針對消費端還是服務端？
超時在哪設置？
超時設置的優先級是什麼？
超時的實現原理是什麼？
超時解決的是什麼問題？

如果連這些都回答不上了，那隻能說明還沒有完全掌握 dubbo的超時機制。

於是索性就自己本地搭了個環境，研究了一下源碼。先來說一說結論：

超時是針對消費端的，消費端會拋出TimeoutException 而服務器端僅僅是一個 warn日誌
超時在消費端、服務器端設置，dubbo會合並這兩個設置
consumer方法級別 > provider 方法級別 > consumer 接口級別 > provider 接口級別 > consumer 全局級別 > provider 全局級別。如果都沒配置，那麼就是dubbo默認的1秒
見下面分析
最主要是寶貴的線程，客戶端的用戶線程不能因爲服務端超時而一直類似wait，導致無法正常響應其他業務。

一、超時時間設置

全局超時配置

<dubbo:consumer timeout="5000" />

指定接口以及特定方法超時配置

    <dubbo:service interface="me.kimi.samples.dubbo.facade.QuestionFacade" ref="questionFacade" timeout="6000">
        <dubbo:method name="getQuestionById" timeout="7000"/>
    </dubbo:service>

觀察控制檯打印的註冊URL:

consumer://172.16.71.30/me.kimi.samples.dubbo.facade.QuestionFacade?application=demo-consumer&category=providers,configurators,routers&check=false&default.proxy=jdk&default.timeout=5000&dubbo=2.6.2&getQuestionById.timeout=7000&interface=me.kimi.samples.dubbo.facade.QuestionFacade&logger=log4j&methods=getQuestionById&pid=13884&side=consumer&timeout=6000&timestamp=1536630294523

可以看到：

default.timeout=5000
timeout=6000
getQuestionById.timeout=7000

分別對應了全局、類級別、方法級別的超時設置。

省略一部分調用鏈，最終會來到這裏 DubboInvoker，讀取超時時間：

com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.dubbo.DubboInvoker

    @Override
    protected Result doInvoke(final Invocation invocation) throws Throwable {
        RpcInvocation inv = (RpcInvocation) invocation;
        final String methodName = RpcUtils.getMethodName(invocation);
        inv.setAttachment(Constants.PATH_KEY, getUrl().getPath());
        inv.setAttachment(Constants.VERSION_KEY, version);

        ExchangeClient currentClient;
        if (clients.length == 1) {
            currentClient = clients[0];
        } else {
            currentClient = clients[index.getAndIncrement() % clients.length];
        }
        try {
            boolean isAsync = RpcUtils.isAsync(getUrl(), invocation);
            boolean isOneway = RpcUtils.isOneway(getUrl(), invocation);
            // 讀取超時時間，這裏dubbo已經把服務端的timeout參數和消費端的timeout參數合併
            int timeout = getUrl().getMethodParameter(methodName, Constants.TIMEOUT_KEY, Constants.DEFAULT_TIMEOUT);
            if (isOneway) {
                boolean isSent = getUrl().getMethodParameter(methodName, Constants.SENT_KEY, false);
                currentClient.send(inv, isSent);
                RpcContext.getContext().setFuture(null);
                return new RpcResult();
            } else if (isAsync) {
                ResponseFuture future = currentClient.request(inv, timeout);
                RpcContext.getContext().setFuture(new FutureAdapter<Object>(future));
                return new RpcResult();
            } else {
                RpcContext.getContext().setFuture(null);
                // 返回 DefaultFuture
                // get()在沒返回值之前會 阻塞 await
                return (Result) currentClient.request(inv, timeout).get();
            }
        } catch (TimeoutException e) {
            throw new RpcException(RpcException.TIMEOUT_EXCEPTION, "Invoke remote method timeout. method: " + invocation.getMethodName() + ", provider: " + getUrl() + ", cause: " + e.getMessage(), e);
        } catch (RemotingException e) {
            throw new RpcException(RpcException.NETWORK_EXCEPTION, "Failed to invoke remote method: " + invocation.getMethodName() + ", provider: " + getUrl() + ", cause: " + e.getMessage(), e);
        }
    }

看一下參數獲取的方法：

public int getMethodParameter(String method, String key, int defaultValue) {
    // 首先查 getQuestionById.timeout
    String methodKey = method + "." + key;
    // 從數字緩存中先獲取，不需要每次都 parseInt
    Number n = getNumbers().get(methodKey);
    if (n != null) {
        return n.intValue();
    }
    // 沒得話，去取字符串值
    String value = getMethodParameter(method, key);
    if (value == null || value.length() == 0) {
        // 三個地方都沒配置，返回默認值，默認是1秒
        return defaultValue;
    }
    // 放入緩存中
    int i = Integer.parseInt(value);
    getNumbers().put(methodKey, i);
    return i;
}

public String getMethodParameter(String method, String key) {
    // 首先查 getQuestionById.timeout
    String value = parameters.get(method + "." + key);
    if (value == null || value.length() == 0) {
        // 沒有設定方法級別的，去查接口級別或全局的
        return getParameter(key);
    }
    return value;
}

public String getParameter(String key) {
    // 接口級別去查 timeout 
    String value = parameters.get(key);
    if (value == null || value.length() == 0) {
        // 沒的話查詢全局級別 default.timeout
        value = parameters.get(Constants.DEFAULT_KEY_PREFIX + key);
    }
    return value;
}

從代碼中可以看出超時時間的設置：方法級別 > 接口級別 > 全局級別。

這裏要特殊提一點，就是dubbo會合並服務端客戶端的設置。

修改客戶端配置，只留下全局設置：

<dubbo:consumer timeout="2000" proxy="jdk"/>
    <dubbo:service interface="me.kimi.samples.dubbo.facade.QuestionFacade" ref="questionFacade"/>

服務端配置如下：

    <dubbo:provider timeout="10000" accepts="500"/>
    <!-- service implementation, as same as regular local bean -->
    <bean id="questionFacade" class="me.kimi.samples.dubbo.provider.service.QuestionFacadeImpl"/>
    <!-- declare the service interface to be exported -->
    <dubbo:service interface="me.kimi.samples.dubbo.facade.QuestionFacade" ref="questionFacade" timeout="9000"/>

最後在客戶端調用的時候，發現timeout是9000ms, debug發現客戶端合併了url, 合併結果如下：

dubbo://172.16.71.30:20880/me.kimi.samples.dubbo.facade.QuestionFacade?anyhost=true&application=demo-provider&default.accepts=500&default.timeout=10000&dubbo=2.6.2&generic=false&interface=me.kimi.samples.dubbo.facade.QuestionFacade&logger=log4j&methods=getQuestionById&pid=17508&side=provider&timeout=9000&timestamp=1536660132286

查看源碼 com.alibaba.dubbo.registry.integration.RegistryDirectory#mergeUrl：

private URL mergeUrl(URL providerUrl) {
    providerUrl = ClusterUtils.mergeUrl(providerUrl, queryMap); // Merge the consumer side parameters

    List<Configurator> localConfigurators = this.configurators; // local reference
    if (localConfigurators != null && !localConfigurators.isEmpty()) {
        for (Configurator configurator : localConfigurators) {
            providerUrl = configurator.configure(providerUrl);
        }
    }

    providerUrl = providerUrl.addParameter(Constants.CHECK_KEY, String.valueOf(false)); // Do not check whether the connection is successful or not, always create Invoker!

    // 這裏就是合併服務器端的參數，所以除了timeout參數，其他很多參數也是這樣的
    // 即已客戶端優先
    this.overrideDirectoryUrl = this.overrideDirectoryUrl.addParametersIfAbsent(providerUrl.getParameters()); 

    if ((providerUrl.getPath() == null || providerUrl.getPath().length() == 0)
            && "dubbo".equals(providerUrl.getProtocol())) { // Compatible version 1.0
        //fix by tony.chenl DUBBO-44
        String path = directoryUrl.getParameter(Constants.INTERFACE_KEY);
        if (path != null) {
            int i = path.indexOf('/');
            if (i >= 0) {
                path = path.substring(i + 1);
            }
            i = path.lastIndexOf(':');
            if (i >= 0) {
                path = path.substring(0, i);
            }
            providerUrl = providerUrl.setPath(path);
        }
    }
    return providerUrl;
}

所以綜合，超時時間的優先級爲：

consumer方法級別 > provider 方法級別 > consumer 接口級別 > provider 接口級別 > consumer 全局級別 > provider 全局級別。

二、超時實現

有了超時時間，那麼dubbo是怎麼實現超時的呢？

再看上面的DubboInvoker，對於一般的有返回值的調用，最終調用：

return (Result) currentClient.request(inv, timeout).get();

先看一下request方法，來到 com.alibaba.dubbo.remoting.exchange.support.header.HeaderExchangeChannel的Request方法：

    @Override
    public ResponseFuture request(Object request, int timeout) throws RemotingException {
        if (closed) {
            throw new RemotingException(this.getLocalAddress(), null, "Failed to send request " + request + ", cause: The channel " + this + " is closed!");
        }
        // create request.
        Request req = new Request();
        req.setVersion("2.0.0");
        req.setTwoWay(true);
        req.setData(request);
       
        DefaultFuture future = new DefaultFuture(channel, req, timeout);
        try {
            channel.send(req);
        } catch (RemotingException e) {
            future.cancel();
            throw e;
        }
        return future;
    }

重點是 DefaultFuture：

static {
    Thread th = new Thread(new RemotingInvocationTimeoutScan(), "DubboResponseTimeoutScanTimer");
    th.setDaemon(true);
    th.start();
}

類加載的時候會啓動一個超時掃描線程：

public DefaultFuture(Channel channel, Request request, int timeout) {
    this.channel = channel;
    this.request = request;
    this.id = request.getId();
    this.timeout = timeout > 0 ? timeout : channel.getUrl().getPositiveParameter(Constants.TIMEOUT_KEY, Constants.DEFAULT_TIMEOUT);
    // 每個 DefaultFuture 都有一個 id, 對應當前請求id, 然後被放到 靜態Map中。
    FUTURES.put(id, this);
    // id 對應的 Channel 也存起來，後續超時需要處理
    CHANNELS.put(id, channel);
}

再看下get方法：

@Override
public Object get() throws RemotingException {
    return get(timeout);
}

@Override
public Object get(int timeout) throws RemotingException {
    if (timeout <= 0) {
        timeout = Constants.DEFAULT_TIMEOUT;
    }
    if (!isDone()) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        lock.lock();
        try {
            while (!isDone()) {
                // 這裏可以看到在調用的時候需要等待
                done.await(timeout, TimeUnit.MILLISECONDS);
                if (isDone() || System.currentTimeMillis() - start > timeout) {
                    break;
                }
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
        
        if (!isDone()) {
            throw new TimeoutException(sent > 0, channel, getTimeoutMessage(false));
        }
    }
    // 處理返回值
    // 線程掃描超時，正常返回都在這裏
    return returnFromResponse();
}

從上面代碼上可以看到，get方法，會使當前線程掛起等待。那麼什麼時候會被恢復呢，可以想到兩類情況：

超時
服務端正常返回

那麼回過頭來看看超時掃描線程，看一下掃描線程做了什麼事情：

private static class RemotingInvocationTimeoutScan implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    // 就是去掃描DefaultFuture列表
                    for (DefaultFuture future : FUTURES.values()) {
                        if (future == null || future.isDone()) {
                            continue;
                        }
                        // 如果future未完成，且超時
                        if (System.currentTimeMillis() - future.getStartTimestamp() > future.getTimeout()) {
                            // 創建一個異常的Response
                            Response timeoutResponse = new Response(future.getId());
                            // set timeout status.
                            timeoutResponse.setStatus(future.isSent() ? Response.SERVER_TIMEOUT : Response.CLIENT_TIMEOUT);
                            timeoutResponse.setErrorMessage(future.getTimeoutMessage(true));
                            // 處理異常
                            DefaultFuture.received(future.getChannel(), timeoutResponse);
                        }
                    }
                    Thread.sleep(30);
                } catch (Throwable e) {
                    logger.error("Exception when scan the timeout invocation of remoting.", e);
                }
            }
        }
    }

看下 received方法

public static void received(Channel channel, Response response) {
    try {
        DefaultFuture future = FUTURES.remove(response.getId());
        if (future != null) {
            future.doReceived(response);
        } else {
            logger.warn("The timeout response finally returned at "
                    + (new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH🇲🇲ss.SSS").format(new Date()))
                    + ", response " + response
                    + (channel == null ? "" : ", channel: " + channel.getLocalAddress()
                    + " -> " + channel.getRemoteAddress()));
        }
    } finally {
        CHANNELS.remove(response.getId());
    }
}

private void doReceived(Response res) {
    lock.lock();
    try {
        // 設置響應
        // 這樣isDone就是true了
        response = res;
        if (done != null) {
            // 恢復掛起的線程 
            done.signal();
        }
    } finally {
        lock.unlock();
    }
    if (callback != null) {
        invokeCallback(callback);
    }
}

顯然這裏掃描線程把用戶請求線程恢復了。恢復以後，順着剛纔的 DefaultFuture 的get方法，來到 returnFromResponse方法：

private Object returnFromResponse() throws RemotingException {
    Response res = response;
    if (res == null) {
        throw new IllegalStateException("response cannot be null");
    }
    // 正常返回，返回 Result 對象
    if (res.getStatus() == Response.OK) {
        return res.getResult();
    }
    // 超時處理
    if (res.getStatus() == Response.CLIENT_TIMEOUT || res.getStatus() == Response.SERVER_TIMEOUT) {
        // 重新拋出異常
        throw new TimeoutException(res.getStatus() == Response.SERVER_TIMEOUT, channel, res.getErrorMessage());
    }
    throw new RemotingException(channel, res.getErrorMessage());
}

超時掃描線程，構建了一個超時 Response, 在這裏拋出超時異常。

超時拋異常是看見了，那麼正常返回是怎麼處理的呢，因爲 done還 await在那裏。這裏暫時不細說dubbo其他組件的原理，只要知道在網絡事件完成（即服務器端在規定時間內正常返回）的時候，會有個回調，在整個回調過程中，最終會回調到 com.alibaba.dubbo.remoting.exchange.support.header.HeaderExchangeHandler 的 received 方法，看下代碼：

@Override
public void received(Channel channel, Object message) throws RemotingException {
    channel.setAttribute(KEY_READ_TIMESTAMP, System.currentTimeMillis());
    ExchangeChannel exchangeChannel = HeaderExchangeChannel.getOrAddChannel(channel);
    try {
        if (message instanceof Request) {
            // handle request.
            Request request = (Request) message;
            if (request.isEvent()) {
                handlerEvent(channel, request);
            } else {
                if (request.isTwoWay()) {
                    Response response = handleRequest(exchangeChannel, request);
                    channel.send(response);
                } else {
                    handler.received(exchangeChannel, request.getData());
                }
            }
        } else if (message instanceof Response) {
            // 請求會回調到這裏
            handleResponse(channel, (Response) message);
        } else if (message instanceof String) {
            if (isClientSide(channel)) {
                Exception e = new Exception("Dubbo client can not supported string message: " + message + " in channel: " + channel + ", url: " + channel.getUrl());
                logger.error(e.getMessage(), e);
            } else {
                String echo = handler.telnet(channel, (String) message);
                if (echo != null && echo.length() > 0) {
                    channel.send(echo);
                }
            }
        } else {
            handler.received(exchangeChannel, message);
        }
    } finally {
        HeaderExchangeChannel.removeChannelIfDisconnected(channel);
    }
}

處理響應：

static void handleResponse(Channel channel, Response response) throws RemotingException {
    // 不是心跳包，是正常的業務返回
    if (response != null && !response.isHeartbeat()) {
        DefaultFuture.received(channel, response);
    }
}

這裏看到，最終調用也是 DefaultFuture.received 的方法，和超時掃描的入口一樣, 最終會恢復用戶請求線程。唯一有區別的就是，這裏是一個ok的Response, 而那邊是timeout的response.

dubbo 超時設置和源碼分析

一、超時時間設置

二、超時實現

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