Spring Cloud 源码学习之 Hystrix 入门

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Hystrix 功能非常多，本文仅对 Hystrix 源码做入门学习。为便于阅读，文中源码有较大删减，仅保留入门学习必要的源码，降低其他逻辑的干扰。

从 Hystrix 名字说起

Spring Cloud 众多组件，了解其名字背后的寓意也是一种乐趣。

下面是我拼的一张图，分别为：Hystrix、豪猪、刺猬。

Hystrix 译为 "豪猪"，豪猪以棘刺闻名，集肉用、药用、欣赏价值于一体。刺猬的小短刺和豪猪长矛比起来，根本不在同一个level。超市中70块一斤的猪肉指不定就是豪猪，当然，也可能是丁磊家的黑猪。

豪猪的棘刺能保护自己不受天敌伤害，代表了强大的防御能力。Netflix 将该组件取名为 Hystrix，宣言为 "defend your app"，寓意应该是：当系统受到伤害时，能够像豪猪的棘刺一样保护系统。

Spring Cloud Hystrix 基于 Netflix Hystrix 实现，具备服务降级、服务熔断、线程与信号隔离、请求缓存、请求合并以及服务监控等强大功能。

入门学习素材

本文使用下面的样例代码来做源码学习。

ServiceA 中 hello() 方法由 @HystrixCommand 注解标记，调用 ServiceB 的 hello() 接口。若调用失败，则执行 error() 方法。

@HystrixCommand(fallbackMethod = "error")
public String hello() {
    return restTemplate.getForEntity("http://serviceB/hello", String.class).getBody();
}

public String error() {
    return "error";
}

ServiceB hello() 抛出异常，以便 ServiceA执行 error() 方法。

@GetMapping("/hello")
public String hello() {
    throw new RuntimeException("error occurred");
}

样例代码表示的就是 服务降级，服务降级换些名词来描述就是：B计划、应急预案、备用方案、替补，以便在出现问题时，"预备队"可以立马顶上。

有时，技术名词晦涩难懂，但经验与智慧都来自于现实世界。

代码执行入口

Spring 中也有一种类似 Java SPI 的加载机制，允许在 META-INF/spring.factories 文件中配置接口实现类，Spring 会自动处理。开发人员仅需引入 jar 包，就能达到插拔式效果，十分方便。

引入 spring-cloud-starter-hystrix 依赖，spring-cloud-netflix-core 的 jar 包中包含 spring.factories 文件，其中有 Hytrix 和 其他组件相关配置。

在 HystrixCircuitBreakerConfiguration 中，注入了 HystrixCommandAspect。

@Bean
public HystrixCommandAspect hystrixCommandAspect() {
    return new HystrixCommandAspect();
}    

HystrixCommandAspect 用于处理被注解 @HystrixCommand 标记的方法。通过名字和下面代码可以知道，Hystrix 基于 AOP 机制实现，对目标方法做了代理，然后实现了自己一系列功能特性。

@Aspect
public class HystrixCommandAspect {
    @Pointcut("@annotation(...annotation.HystrixCommand)")
    public void hystrixCommandAnnotationPointcut() {
    }

    @Around("hystrixCommandAnnotationPointcut()")
    public Object methodsAnnotatedWithHystrixCommand(final ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
    }
}

处理逻辑就在 methodsAnnotatedWithHystrixCommand() 中。

处理逻辑

methodsAnnotatedWithHystrixCommand() 用来执行目标方法，Hystrix 将需要执行的Method(如ServiceA的hello() ) 最终封装成了 HystrixInvokable 来执行。

public Object methodsAnnotatedWithHystrixCommand(final ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
    // 被@HystrixCommand标记的hello()方法
    Method method = getMethodFromTarget(joinPoint);
    MetaHolderFactory metaHolderFactory = ...get(HystrixPointcutType.of(method));
    MetaHolder metaHolder = metaHolderFactory.create(joinPoint);
    // 准备各种材料后，创建HystrixInvokable
    HystrixInvokable invokable = HystrixCommandFactory.getInstance().create(metaHolder);

    Object result;
    try {
        if (!metaHolder.isObservable()) {
            // 利用工具CommandExecutor来执行
            result = CommandExecutor.execute(invokable, executionType, metaHolder);
        }
    } 
    return result;
}

HystrixInvokable 只是一个空接口，没有任何方法，只是用来标记具备可执行的能力。

那 HystrixInvokable 又是如何创建的？它具体的实现类又是什么？先看看 HystrixCommandFactory.getInstance().create() 的代码。

public HystrixInvokable create(MetaHolder metaHolder) {
    return new GenericCommand(...create(metaHolder));
}

实现类是 GenericCommand，我们看看类图。

三个抽象父类 AbstractHystrixCommand、HystrixCommand、AbstractCommand 帮助 GenericCommand 做了不少公共的事情，而 GenericCommand 负责执行具体的方法和fallback时的方法。

// 执行具体的方法，如：ServiceA的hello()
protected Object run() throws Exception {
    return process(new Action() {
        @Override
        Object execute() {
            return getCommandAction().execute(getExecutionType());
        }
    });
}
// 执行fallback方法，如：ServiceA的error()
protected Object getFallback() {
    final CommandAction commandAction = getFallbackAction();
        return process(new Action() {
            @Override
            Object execute() {
                MetaHolder metaHolder = commandAction.getMetaHolder();
                Object[] args = createArgsForFallback(...);
                return commandAction.executeWithArgs(..., args);
            }
        });
}

目标方法执行细节

执行过程想来应该很简单，即先执行目标方法，失败则执行fallback方法。

再来看看 methodsAnnotatedWithHystrixCommand() 的具体执行代码，它完成了 Hystrix 的整个执行过程。

Object result = CommandExecutor.execute(invokable, executionType, metaHolder);

CommandExecutor.execute() 首先将 invokable 转换为 HystrixExecutable，再执行 HystrixExecutable 的execute() 方法。

public static Object execute(HystrixInvokable invokable, ExecutionType executionType, MetaHolder metaHolder) throws RuntimeException {
    switch (executionType) {
        // 这里仅贴出这一种case  
        case SYNCHRONOUS: {
            // 转为 HystrixExecutable 并执行
            return castToExecutable(invokable, executionType).execute();
        }
    }
}

HystrixExecutable 的 execute() 方法由 HystrixCommand.execute() 实现，代码如下：

public R execute() {
    // 调用下面的queue()
    return queue().get();
}

public Future<R> queue() {
    final Future<R> delegate = toObservable().toBlocking().toFuture();
    final Future<R> f = new Future<R>() { ... };

    if (f.isDone()) {
        try {
            f.get();
            return f;
        }
    }

    return f;
}

利用 JUC 的 Future 来异步执行，通过 f.get() 来获取 hello() 方法的执行结果。Hystrix 结合了 RxJava 来实现异步编程，我做了下调试，看了stackframe，执行过程层层调用，略微恶心。RxJava 有点复杂，同时也需要了解响应式编程模型，这里直接跳过。

ServiceA 的 hello() 还是由 GenericCommand 来执行的，如下图，getCommandAction() 这个 CommandAction 指的就是被执行的hello()方法，利用Java反射机制来执行。

上图右边部分标记出来的就是 RxJava 中的部分调用链，下面的截图简单展示下最后的调用。

OnSubscribeDefer.call() -> HystrixCommand.getExecutionObservable() -> GenericCommand.run()。

小结

本文只是一个简单小例子，没有涉及到 Hystrix 的其他特性，后面将接着学习。另，Hystrix 的官方 Wiki 是非常好的学习材料。

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