Hystrix系列之执行原理分析

上文中介绍了Hystrix的由来,本文会深入分析Hystrix的执行过程。

Hystrix的大部分逻辑基于RxJava,其实现让很热多人望而却步,停留在了仅仅使用的地步,从一个简单的HelloWorld开始。

public class CommandHelloWorld extends HystrixCommand<String> {

    private final String name;

    public CommandHelloWorld(String name) {
        super(HystrixCommandGroupKey.Factory.asKey("ExampleGroup"));
        this.name = name;
    }

    @Override
    protected String run() {
        // 省略业务逻辑
        // 该方法可能会抛出异常
        return "Hello " + name + "!";
    }

    @Override
    protected String getFallback() {
        return "Hello Failure " + name + "!";
    }
}

通过简单的实现run方法和getFallback 方法,CommandHelloWorld具备了熔断降级的功能,其中HystrixCommand提供了4个方法:execute(),queue(),observe(),toObservable(),平时只需要关注execute和queue即可。

  • queue():
    异步调用,返回一个Future对象,后面可以通过Future获取结果。
  • execute()
    同步调用,调用后直接block住,直到依赖服务返回结果,或者抛出异常。
public R execute() {
    try {
        return queue().get();
    } catch (Exception e) {
        throw Exceptions.sneakyThrow(decomposeException(e));
    }
}

其实同步方式是通过直接执行Future的get方法进行实现的,这里需要知道这个返回的Future对象到底是什么?

通过实现可以发现,返回的Futrue对象只是对toObservable返回结果的封装代理,把注意力转移到toObservable方法的实现。

第一次看到这个方法的实现,也许会很崩溃,方法内部初始化了一系列的Action0对象,这是RxJava的内部对象,可以看作是订阅一个事件后的回调。

一开始,不要太过在意这些Action,不然会陷入迷失,在debug的时候,通过不断的回调,经常会不知身处何处。

直接看到toObservable方法的return处,又是一坨回调,崩溃。

如果不熟悉RxJava语法,看这种代码真心的累,call方法的前面部分主要做两件事。
1、记录请求日志(日志功能开启)
2、从缓存中返回结果(定义了cacheKey方法,并且缓存功能开启)

如果缓存没有开启,或者返回null,那只能执行正常逻辑从下游服务拿取数据,这里通过上面定义的applyHystrixSemantics Action进行回调,最终执行的是applyHystrixSemantics方法,这个方法才是精华所在,想调试的同学,直接在这个方法入口打个断点,事半功倍。

其中circuitBreaker.attemptExecution()的返回结果,决定了接下去是执行正常逻辑、还是降级逻辑,这才是精华的精华。

看一下熔断器的attemptExecution方法,内部涉及了多个开关

  • forceOpen
    强制开启,所以请求都执行降级逻辑
  • forceClose
    强制关闭,所以请求都执行正常逻辑
  • circuitOpened
    熔断开关,默认为-1,请求执行正常逻辑,如果发生熔断,该值会被修改成0,请求执行降级逻辑
  • HALF_OPEN
    熔断半开,即熔断之后,每隔一段会进行试探

个人觉得,这里的实现过于复杂。

如果没有发生熔断,还有一道门槛,Hystrix提供了一个信号量限流器,限制进入熔断器最大并发数,可以控制请求下游的并发量,如果超过这个阈值,会被降级处理,有效的保护下游服务不会被突发流量给攻击。

通过的请求,继续调用executeCommandAndObserve方法,在该方法中,又定义了一堆让人迷惑的Action,不过这次通过名字和实现,可以知道个大概,先把这些Action放一边,看看接下去会执行的方法。

private Observable<R> executeCommandAndObserve(final AbstractCommand<R> _cmd) {
     // 忽略一堆Action的定义
    Observable<R> execution;
    if (properties.executionTimeoutEnabled().get()) {
        execution = executeCommandWithSpecifiedIsolation(_cmd)
                .lift(new HystrixObservableTimeoutOperator<R>(_cmd));
    } else {
        execution = executeCommandWithSpecifiedIsolation(_cmd);
    }
    return execution.doOnNext(markEmits)
        .doOnCompleted(markOnCompleted)
        .onErrorResumeNext(handleFallback)
        .doOnEach(setRequestContext);
}

Hystrix内部提供了超时检查的机制,如果参数executionTimeoutEnabled开启,则每次请求都会提交一个任务到线程池中延迟执行。由于Hystrix实现中考虑的东西太多,所以在实现上还是很复杂。

这里只给出了关键逻辑,如果配置了超时时间10ms,会提交一个延迟10ms执行的任务,其中tick方法会通过CAS机制保证超时状态的变更,最终对应command的会执行onError方法,这里加入的HystrixContextRunnable主要为了跨线程的上下文数据传递。

在执行正常逻辑的实现中,Hystrix内部提供了信号量、线程池两种模式,默认使用线程池模式。在executeCommandWithSpecifiedIsolation方法中,分别对这两种模式进行了处理,而且可以根据参数随时进行切换,这就是为什么线程池一开始就要初始化的原因,虽然有资源的消耗,但是带来了更好的灵活性,在需要的时候可以从信号量模式变成线程池模式进行隔离。

下面以信号量的方式为例,分析下如何执行用户自定义的run方法.

又想吐槽Hystrix的代码,又是这种回调,在call实现中,暂时忽略前面的一大坨逻辑,跟进getUserExecutionObservable方法。

继续查看getExecutionObservable方法,该方法在HystrixCommand中被重写实现。

run方法终于执行了。run方法执行之后,如果正常返回、抛出异常、或者其它情况,都需要对应的后续处理,这时之前executeCommandAndObserve方法中定义的Action,就开始起作用了。

execution.doOnNext(markEmits)
    .doOnCompleted(markOnCompleted)
    .onErrorResumeNext(handleFallback)
    .doOnEach(setRequestContext);
  • markEmits
    run方法正常返回时执行,主要记录执行耗时;触发执行成功的通知事件,可以通过扩展插件做更多事情;如果当前是熔断状态,则关闭熔断。

  • handleFallback
    run方法发生异常时执行,最终执行降级逻辑,但是整个过程实现还是很复杂的。

后续文章
Hystrix系列之自动熔断和恢复
Hystrix系列之插件实现

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