Android进阶:七、Retrofit2.0原理解析之最简流程

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retrofit 已经流行很久了,它是Square开源的一款优秀的网络框架,这个框架对okhttp进行了封装,让我们使用okhttp做网路请求更加简单。但是光学会使用只是让我们多了一个技能,学习其源码才能让我们更好的成长。

本篇文章是在分析retrofit的源码流程,有大量的代码,读者最好把源码下载下来导入IDE,然后跟着一起看,效果会更好

一.retrofit入门

  • 定义网络请求的API接口:

    interface GithubApiService { @GET("users/{name}/repos") Call searchRepoInfo(@Path("name") String name); }

使用了注解表明请求方式,和参数类型,这是retrofit的特性,也正是简化了我们的网络请求过程的地方!

  • 初始化一个retrofit的实例:

    Retrofit retrofit = new Retrofit.Builder() .baseUrl("api.github.com/") .build();

retrofit的实例化很简单,采用链式调用的设计,把需要的参数传进去即可,复杂的参数我们这里就不举例了。

  • 生成接口实现类:

    GithubApiService githubService = retrofit.create(service) Call call = githubService.searchRepoInfo("changmu175");

我们调用retrofit的create方法就可以把我们定义的接口转化成实现类,我们可以直接调用我们定义的方法进行网络请求,但是我们只定义了一个接口方法,也没有方法体,请求方式和参数类型都是注解,create是如何帮我们整理参数,实现方法体的呢?一会我们通过源码解析再去了解。

  • 发起网络请求

    //同步请求方式 call.request(); //异步请求方式 call.enqueue(new Callback() { @Override public void onResponse(Call call, Response response) { //请求成功回调 }

            @Override
            public void onFailure(Call<ResponseBody> call, Throwable t) {
                //请求与失败回调
            }
        });
    

至此,retrofit的一次网络请求示例已经结束,基于对okhttp的封装,让网络请求已经简化了很多。当然retrofit最适合的还是REST API类型的接口,方便简洁。

下面我们就看看retrofit的核心工作是如何完成的!

二.retrofit初始化

retrofit的初始化采用了链式调用的设计

Retrofit retrofit = new Retrofit.Builder()
                       .baseUrl("https://api.github.com/")
                       .build();

很明显这个方法是在传一些需要的参数,我们简单的跟踪一下:

首先看看Builder()的源码:

public Builder() {
      this(Platform.get());
    }

这句代码很简单就是调用了自己的另一个构造函数:

Builder(Platform platform) {
      this.platform = platform;
    }

这个构造函数也很简单,就是一个赋值,我们把之前的Platform.get()点开,看看里面做在什么:

private static final Platform PLATFORM = findPlatform();

static Platform get() {
    return PLATFORM;
  }

我们发现这里使用使用了一个饿汉式单例,使用Platform.get()返回一个实例,这样写的好处是简单,线程安全,效率高,不会生成多个实例!

我们再看看findPlatform() 里做了什么:

 private static Platform findPlatform() {
    try {
      Class.forName("android.os.Build");
      if (Build.VERSION.SDK_INT != 0) {
        return new Android();
      }
    } catch (ClassNotFoundException ignored) {
    }

    ....省略部分代码...
 }

所以是判断了一下系统,然后根据系统实例化一个对象。这里面应该做了一些和Android平台相关的事情,属于细节,我们追究,感兴趣的可以只看看。
再看看baseUrl(url)的源码

public Builder baseUrl(String baseUrl) {
      checkNotNull(baseUrl, "baseUrl == null");
      HttpUrl httpUrl = HttpUrl.parse(baseUrl);
      ....
      return baseUrl(httpUrl);
    }

public Builder baseUrl(HttpUrl baseUrl) {
      checkNotNull(baseUrl, "baseUrl == null");
      ....
      this.baseUrl = baseUrl;
      return this;
    }

这两段代码也很简单,校验URL,生成httpUrl对象,然后赋值给baseUrl

看看build() 方法在做什么
参数基本设置完了,最后就要看看build() 这个方法在做什么:

 public Retrofit build() {
      if (baseUrl == null) {
        throw new IllegalStateException("Base URL required.");
      }

      okhttp3.Call.Factory callFactory = this.callFactory;
      if (callFactory == null) {
        callFactory = new OkHttpClient();
      }
      ....

      return new Retrofit(callFactory, baseUrl, unmodifiableList(converterFactories),
          unmodifiableList(callAdapterFactories), callbackExecutor, validateEagerly);
    }
  }
}

代码中有大量的参数校验,有些复杂的参数我们没有传,所以我就把那些代码删除了。简单看一下也能知道,这段代码就是做一些参数校验,baseUrl不能为空否则会抛异常,至于其他的参数如果为null则会创建默认的对象。其中callFactory就是okhttp的工厂实例,用于网络请求的。
最后我们看到,这个方法最终返回的是一个Retrofit的对象,初始化完成。

三.生成接口实现类

刚才我们就讲过retrofit.create这个方法很重要,它帮我们生成了接口实现类,并完成了方法体的创建,省去了我们很多工作量。那我们来看看它是如何帮我们实现接口的。

public <T> T create(final Class<T> service) {

    ...

    return (T) Proxy.newProxyInstance(service.getClassLoader(), new Class<?>[] { service },
        new InvocationHandler() {
          private final Platform platform = Platform.get();

          @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, @Nullable Object[] args)
              throws Throwable {
            // If the method is a method from Object then defer to normal invocation.
            if (method.getDeclaringClass() == Object.class) {
              return method.invoke(this, args);
            }
            if (platform.isDefaultMethod(method)) {
              return platform.invokeDefaultMethod(method, service, proxy, args);
            }
            ServiceMethod<Object, Object> serviceMethod =
                (ServiceMethod<Object, Object>) loadServiceMethod(method);
            OkHttpCall<Object> okHttpCall = new OkHttpCall<>(serviceMethod, args);
            return serviceMethod.adapt(okHttpCall);
          }
        });
  }

这段代码实际上是使用了动态代理的设计模式,而且这个方法封装的非常好,我们只需要调用 方法就可以获得我们需要的实现类,遵循了迪米特法则(最少知道原则)。

了解动态代理的人都知道我们要重写Object invoke(Object proxy, Method method,[@Nullable](https://xiaozhuanlan.com/u/undefined) Object[] args) 方法,这个方法会传入我们需要的实现的方法,和参数,并返回我们需要的返回值。

retrofit在重写这个方法的时候做了三件事:

  • 先判断了这个方法的类是不是一个Object.class),就直接返回方法原有的返回值。
  • 判断这个方法是不是DefaultMethod,大家都知道这个方法是Java 8出来的新属性,表示接口的方法体。
  • 构建一个ServiceMethod<Object, Object>对象和OkHttpCall对象,并调用
    serviceMethod.adapt(okHttpCall)方法将二者绑定。

    我们看看这个方法的源码:

    T adapt(Call<R> call) {
        return callAdapter.adapt(call);
      }
    

    这个callAdapter我们在初始化retrofit的时候没有使用:
    addCallAdapterFactory(CallAdapterFactory)传值,所以这里是默认的DefaultCallAdapterFactory

    那我们再看看DefaultCallAdapterFactory里的adapt(call)方法:

    @Override public Call<Object> adapt(Call<Object> call) {
            return call;
          }
    

    直接返回参数,也就是OkHttpCall的对象。所以如果没有自定义callAdapter的时候,我们定义接口的时候返回值类型应该是个Call类型的。
    那么,至此这个create方法已经帮我们实现了我们定义的接口,并返回我们需要的值。

    四.请求参数整理

    我们定义的接口已经被实现,但是我们还是不知道我们注解的请求方式,参数类型等是如何发起网络请求的呢?
    这时我们可能应该关注一下ServiceMethod<Object, Object>对象的构建了

      ServiceMethod<Object, Object> serviceMethod =
                    (ServiceMethod<Object, Object>) loadServiceMethod(method);
    

    主要的逻辑都在这个loadServiceMethod(method)里面,我们看看方法体:

    ServiceMethod<?, ?> loadServiceMethod(Method method) {
        ServiceMethod<?, ?> result = serviceMethodCache.get(method);
        if (result != null) return result;
    
        synchronized (serviceMethodCache) {
          result = serviceMethodCache.get(method);
          if (result == null) {
            result = new ServiceMethod.Builder<>(this, method).build();
            serviceMethodCache.put(method, result);
          }
        }
        return result;
      }
    

    逻辑很简单,就是先从一个 serviceMethodCache中取ServiceMethod<?, ?>对象,如果没有,则构建ServiceMethod<?, ?>对象,然后放进去serviceMethodCache中,这个serviceMethodCache是一个HashMap:

    private final Map<Method, ServiceMethod<?, ?>> serviceMethodCache = new ConcurrentHashMap<
    >();
    

    所以构建ServiceMethod<?, ?>对象的主要逻辑还不在这个方法里,应该在new ServiceMethod.Builder<>(this, method).build();里面。这也是个链式调用,一般都是参数赋值,我们先看看Builder<>(this, method)方法:

    Builder(Retrofit retrofit, Method method) {
          this.retrofit = retrofit;
          this.method = method;
          this.methodAnnotations = method.getAnnotations();
          this.parameterTypes = method.getGenericParameterTypes();
          this.parameterAnnotationsArray = method.getParameterAnnotations();
        }
    

    果然,这里获取了几个重要的参数:

    • retrofit实例
    • method,接口方法
    • 接口方法的注解methodAnnotations,在retrofit里一般为请求方式
    • 参数类型parameterTypes
    • 参数注解数组parameterAnnotationsArray,一个参数可能有多个注解

    我们再看看build()的方法:

     public ServiceMethod build() {
          callAdapter = createCallAdapter();
          responseType = callAdapter.responseType();
          responseConverter = createResponseConverter();
    
          for (Annotation annotation : methodAnnotations) {
            parseMethodAnnotation(annotation);
          }
    
          if (httpMethod == null) {
            throw methodError("HTTP method annotation is required (e.g., @GET, @POST, etc.).");
          }
    
          int parameterCount = parameterAnnotationsArray.length;
          parameterHandlers = new ParameterHandler<?>[parameterCount];
          for (int p = 0; p < parameterCount; p++) {
            Type parameterType = parameterTypes[p];
            if (Utils.hasUnresolvableType(parameterType)) {
              throw parameterError(p, "Parameter type must not include a type variable or wildcard: %s",
                  parameterType);
            }
    
            Annotation[] parameterAnnotations = parameterAnnotationsArray[p];
            if (parameterAnnotations == null) {
              throw parameterError(p, "No Retrofit annotation found.");
            }
    
            parameterHandlers[p] = parseParameter(p, parameterType, parameterAnnotations);
          }
    
          return new ServiceMethod<>(this);
        }
    

    这个方法挺长的,删了些无关紧要的代码还是很长。首先一开始先获取几个重要对象:callAdapterresponseTyperesponseConverter,这三个对象都跟最后的结果有关,我们先不管。

    看到一个for循环,遍历方法的注解,然后解析:

    for (Annotation annotation : methodAnnotations) {
            parseMethodAnnotation(annotation);
          }
    
    
    private void parseMethodAnnotation(Annotation annotation) {
          if (annotation instanceof DELETE) {
            parseHttpMethodAndPath("DELETE", ((DELETE) annotation).value(), false);
          } else if (annotation instanceof GET) {
            parseHttpMethodAndPath("GET", ((GET) annotation).value(), false);
          } 
    
            ....
    

    这个方法的方法体我删掉了后面的一部分,因为逻辑都是一样,根据不同的方法注解作不同的解析,得到网络请求的方式httpMethod。但是主要的方法体还是if里面的方法:

    private void parseHttpMethodAndPath(String httpMethod, String value, boolean hasBody) {
    
          ....
    
          // Get the relative URL path and existing query string, if present.
          int question = value.indexOf('?');
          if (question != -1 && question < value.length() - 1) {
            // Ensure the query string does not have any named parameters.
            String queryParams = value.substring(question + 1);
            Matcher queryParamMatcher = PARAM_URL_REGEX.matcher(queryParams);
            if (queryParamMatcher.find()) {
              throw methodError("URL query string \"%s\" must not have replace block. "
                  + "For dynamic query parameters use @Query.", queryParams);
            }
          }
    
          this.relativeUrl = value;
          this.relativeUrlParamNames = parsePathParameters(value);
        }
    

    逻辑不复杂,就是校验这个value的值 是否合法,规则就是不能有“?”如果有则需要使用@Query注解。最后this.relativeUrl = value;。这个relativeUrl就相当于省略域名的URL,一般走到这里我们能得到的是:users/{name}/repos这样的。里面的“{name}”是一会我们需要赋值的变量。

    我们继续看刚才的build()方法:
    解析完方法的注解之后,需要解析参数的注解数组,这里实例化了一个一维数组:

    parameterHandlers = new ParameterHandler<?>[parameterCount];
    

    然后遍历取出参数的类型:

    Annotation[] parameterAnnotations = parameterAnnotationsArray[p];
    

    然后把参数类型、参数注解都放在一起进行解析,解析的结果放到刚才实例化的数组parameterHandlers里面:

    parameterHandlers[p] = parseParameter(p, parameterType, parameterAnnotations);
    

    那我们再看看这个方法里做了什么:

    private ParameterHandler<?> parseParameter(int p, Type parameterType, Annotation[] annotations) {
          ParameterHandler<?> result = null;
          for (Annotation annotation : annotations) {
            ParameterHandler<?> annotationAction = parseParameterAnnotation(
                p, parameterType, annotations, annotation);
          }
    
        }
    

    这个方法的主要代码也很简单,解析参数注解,得到一个ParameterHandler<?> annotationAction对象。
    那我继续看方法里面的代码。当我们点进parseParameterAnnotation( p, parameterType, annotations, annotation);的源码里面去之后发现这个方法的代码接近500行!但是大部分逻辑类似,都是通过if else判断参数的注解,我们取一段我们刚才的例子相关的代码出来:

     if (annotation instanceof Path) {
            if (gotQuery) {
              throw parameterError(p, "A @Path parameter must not come after a @Query.");
            }
            if (gotUrl) {
              throw parameterError(p, "@Path parameters may not be used with @Url.");
            }
            if (relativeUrl == null) {
              throw parameterError(p, "@Path can only be used with relative url on @%s", httpMethod);
            }
            gotPath = true;
    
            Path path = (Path) annotation;
            String name = path.value();
            validatePathName(p, name);
    
            Converter<?, String> converter = retrofit.stringConverter(type, annotations);
            return new ParameterHandler.Path<>(name, converter, path.encoded());
    
          }
    

    前面做了一些校验,后面取出注解的名字:name,然后用正则表达校验这个name是否合法。然后构建一个Converter<?, String>对象

     Converter<?, String> converter = retrofit.stringConverter(type, annotations);
    

    点击去看看:

    public <T> Converter<T, String> stringConverter(Type type, Annotation[] annotations) {
          ....
        for (int i = 0, count = converterFactories.size(); i < count; i++) {
          Converter<?, String> converter =
              converterFactories.get(i).stringConverter(type, annotations, this);
          if (converter != null) {
            //noinspection unchecked
            return (Converter<T, String>) converter;
          }
        }
        return (Converter<T, String>) BuiltInConverters.ToStringConverter.INSTANCE;
      }
    

    看到核心代码是converterstringConverter(type, annotations, this)方法:
    因为我们刚才的示例中被没有通过:addConverterFactory(ConverterFactory)添加一个ConverterFactory,所以这里会返回一个空:

     public @Nullable Converter<?, String> stringConverter(Type type, Annotation[] annotations,
            Retrofit retrofit) {
          return null;
        }
    

    所以最后会执行最后一句代码:
    return (Converter<T, String>) BuiltInConverters.ToStringConverter.INSTANCE;
    我们点进去看看这个INSTANCE

    static final ToStringConverter INSTANCE = new ToStringConverter();
    

    BuiltInConverters内的内部类ToStringConverter的单例。所以这里我们得到的就
    BuiltInConverters.ToStringConverter的实例。

    最后用这个对象构建一个Path(因为示例中的参数类型是path,所以我们看这个代码):

    new ParameterHandler.Path<>(name, converter, path.encoded());
    

    我们看看这个Path类的构造函数:

    Path(String name, Converter<T, String> valueConverter, boolean encoded) {
          this.name = checkNotNull(name, "name == null");
          this.valueConverter = valueConverter;
          this.encoded = encoded;
        }
    

    只是赋值,并且我们看到这个类继承自:ParameterHandler<T>,所以我们回到刚才的build()方法,发现把参数类型,参数注解放在一起解析之后存储到了这个ParameterHandler<T>数组中,中间主要做了多种合法性校验,并根据注解的类型,生成不同的
    ParameterHandler<T>子类,如注解是Url则生成ParameterHandler.RelativeUrl()对象,如果注解是Path,则生成:
    ParameterHandler.Path<>(name, converter, path.encoded())对象等等。
    我们查看了ParameterHandler<T>类,发现它有一个抽象方法:

    abstract void apply(RequestBuilder builder, @Nullable T value) throws IOException;
    

    这个方法每个子类都必须复写,那我们看看Path里面怎么复写的:

      @Override 
        void apply(RequestBuilder builder, @Nullable T value) throws IOException {
             builder.addPathParam(name, valueConverter.convert(value), encoded);
        }
    

    就是把value被添加到RequestBuilder中,我们看一下这个addPathParam方法:

    void addPathParam(String name, String value, boolean encoded) {
    
        relativeUrl = relativeUrl.replace("{" + name + "}", canonicalizeForPath(value, encoded));
      }
    

    这个方法把我们传进来的值value按照编码格式转换,然后替换relativeUrl中的{name},构成一个有效的省略域名的URL。至此,URL的拼接已经完成!

    总结:Retrofit使用动态代理模式实现我们定义的网络请求接口,在重写invoke方法的时候构建了一个ServiceMethod对象,在构建这个对象的过程中进行了方法的注解解析得到网络请求方式httpMethod,以及参数的注解分析,拼接成一个省略域名的URL

    五.Retrofit网络请求

    **我们刚才解析了apply方法,我们看看apply方法是谁调用的呢?跟踪一下就发先只有toCall(args);方法:
    **

     okhttp3.Call toCall(@Nullable Object... args) throws IOException {
        RequestBuilder requestBuilder = new RequestBuilder(httpMethod, baseUrl, relativeUrl, headers,
            contentType, hasBody, isFormEncoded, isMultipart);
    
        @SuppressWarnings("unchecked") // It is an error to invoke a method with the wrong arg types.
        ParameterHandler<Object>[] handlers = (ParameterHandler<Object>[]) parameterHandlers;
    
        int argumentCount = args != null ? args.length : 0;
        if (argumentCount != handlers.length) {
          throw new IllegalArgumentException("Argument count (" + argumentCount
              + ") doesn't match expected count (" + handlers.length + ")");
        }
    
        for (int p = 0; p < argumentCount; p++) {
          handlers[p].apply(requestBuilder, args[p]);
        }
    
        return callFactory.newCall(requestBuilder.build());
      }
    

    这个方法一开始就构建了RequestBuilder,传进去的参数包含:
    httpMethod,baseUrl,relativeUrl,headers,contentType,hasBody,isFormEncoded,isMultipart

    然后获取了parameterHandlers,我们上边分析的时候,知道这个数组是存参数注解的解析结果的,并对其进行遍历调用了如下方法:

    for (int p = 0; p < argumentCount; p++) {
          handlers[p].apply(requestBuilder, args[p]);
        }
    

    把参数值传进RequestBuilder中。
    最后调用callFactory.newCall(requestBuilder.build())生成一个okhttp3.Call
    我们看一下这个build方法:

    Request build() {
        HttpUrl url;
        HttpUrl.Builder urlBuilder = this.urlBuilder;
        if (urlBuilder != null) {
          url = urlBuilder.build();
        } else {
          // No query parameters triggered builder creation, just combine the relative URL and base URL.
          //noinspection ConstantConditions Non-null if urlBuilder is null.
          url = baseUrl.resolve(relativeUrl);
          if (url == null) {
            throw new IllegalArgumentException(
                "Malformed URL. Base: " + baseUrl + ", Relative: " + relativeUrl);
          }
        }
    
        RequestBody body = this.body;
        if (body == null) {
          // Try to pull from one of the builders.
          if (formBuilder != null) {
            body = formBuilder.build();
          } else if (multipartBuilder != null) {
            body = multipartBuilder.build();
          } else if (hasBody) {
            // Body is absent, make an empty body.
            body = RequestBody.create(null, new byte[0]);
          }
        }
    
        MediaType contentType = this.contentType;
        if (contentType != null) {
          if (body != null) {
            body = new ContentTypeOverridingRequestBody(body, contentType);
          } else {
            requestBuilder.addHeader("Content-Type", contentType.toString());
          }
        }
    
        return requestBuilder
            .url(url)
            .method(method, body)
            .build();
      }
    

    可以看到okhttp的请求体在这里构建,当所有的参数满足的时候,则调用了

    Request.Builder requestBuilder
            .url(url)
            .method(method, body)
            .build();
    

    这是发起okhttp的网络请求 。
    那这个toCall(args);谁调用的呢?继续往回跟!

     private okhttp3.Call createRawCall() throws IOException {
        okhttp3.Call call = serviceMethod.toCall(args);
        return call;
      }
    

    那谁调用了createRawCall()呢?继续看谁调用了!于是发现调用方有三个地方,并且都是OkHttpCall里面!我们一个一个看吧:

    1. Request request()方法:

    2. enqueue(final Callback callback)方法

    3. Response execute()的方法

      很明显上面三个方法都是retrofit的发起网络请求的方式,分别是同步请求和异步请求。我们的示例中在最后一步就是调用了request方法和enqueue方法发起网络请求。至此我们已经疏通了retrofit是如何进行网络请求的了。

      总结:当我们调用Retrofit的网络请求方式的时候,就会调用okhttp的网络请求方式,参数使用的是实现接口的方法的时候拿到的信息构建的RequestBuilder对象,然后在build方法中构建okhttp的Request,最终发起网络请求

    六.总结

    至此retrofit的流程讲完了,文章很长,代码很多,读者最好下载代码导入IDE,跟着文章一起看代码。

    Retrofit主要是在create方法中采用动态代理模式实现接口方法,这个过程构建了一个ServiceMethod对象,根据方法注解获取请求方式,参数类型和参数注解拼接请求的链接,当一切都准备好之后会把数据添加到Retrofit的RequestBuilder中。然后当我们主动发起网络请求的时候会调用okhttp发起网络请求,okhttp的配置包括请求方式,URL等在Retrofit的RequestBuilderbuild()方法中实现,并发起真正的网络请求。

    Retrofit封装了okhttp框架,让我们的网络请求更加简洁,同时也能有更高的扩展性。当然我们只是窥探了Retrofit源码的一部分,他还有更复杂更强大的地方等待我们去探索包括返回值转换工厂,拦截器等,这些都属于比较难的地方,我们需要循序渐进的去学习,当我们一点一点的看透框架的本质之后,我们使用起来才会熟能生巧。大神的代码,对于Android想要进阶的同学来说很有好处,不仅教会我们如何设计代码更多的是解决思想。