Retrofit 源码解析

简介

Retrofit 是 Square 推出的 HTTP 框架，主要用于 Android 和 Java。Retrofit 将网络请求变成方法的调用，使用起来非常简洁方便。本文先简要介绍一下 Retrofit 的用法，然后具体分析其源码执行的流程。

基本用法

Retrofit 把HTTP API 变成 Java 的接口。下面是 Retrofit 官网的一个例子：

public interface GitHubService {
  @GET("users/{user}/repos")
  Call<List<Repo>> listRepos(@Path("user") String user);
}

在 GithubService 接口中有一个方法 listRepos，这个方法用了 @GET 的方式注解，这表明这是一个 GET 请求。在后面的括号中的 users/{user}/repos 是请求的路径，其中的 {user} 表示的是这一部分是动态变化的，它的值由方法的参数传递过来，而这个方法的参数@Path("user") String user 即是用于替换 {user} 。另外注意这个方法的返回值是 Call<List<Repo>>。可以看出 Retrofit 用注解的方式来描述一个网络请求相关的参数。

上面才是开始，下面要发出这个网络请求：

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

GitHubService service = retrofit.create(GitHubService.class);
Call<List<Repo>> repos = service.listRepos("octocat");
repos.enqueue(new Callback<List<Repo>>() {
    @Override
    public void onResponse(Call<List<Repo>> call, Response<List<Repo>> response) {
            
    }
    @Override
    public void onFailure(Call<List<Repo>> call, Throwable t) {

    }
 });

可以看出，先是构建了一个 Retrofit 对象，其中传入了 baseUrl 参数，baseUrl 和上面的 GET 方法后面的路径组合起来才是一个完整的 url。除了 baseUrl，还有一个 converterFactory，它是用于把返回的 http response 转换成 Java 对象，对应方法的返回值 Call<List<Repo>> 中的 List<Repo>>，其中 Repo 是自定义的类。有了Retrofit 对象，接着调用它的 create 方法创建了 GitHubService 的实例，然后就可以调用这个实例的方法来请求网络了。调用 listRepo 方法得到一个 Call对象，然后可以使用 enqueue 或者 execute 来执行发起请求，enqueue 是异步执行，而 execute 是同步执行。

Retrofit 的基本用法就是这样，其它还有一些细节可以查看官网。

源码分析

我第一次接触 Retrofit 的时候觉得这个东西挺神奇的，用法跟一般的网络请求不一样。下面就来看看 Retrofit 的源码是怎么实现的。

Retrofit 的创建

从 Retrofit 的创建方法可以看出，使用的是 Builder 模式。Retrofit 中有如下的几个关键变量：

  //用于缓存解析出来的方法
  private final Map<Method, ServiceMethod> serviceMethodCache = new LinkedHashMap<>();
  
  //请求网络的OKHttp的工厂，默认是 OkHttpClient
  private final okhttp3.Call.Factory callFactory;
  
  //baseurl
  private final HttpUrl baseUrl;
  
  //请求网络得到的response的转换器的集合 默认会加入 BuiltInConverters     
  private final List<Converter.Factory> converterFactories;
  
  //把Call对象转换成其它类型
  private final List<CallAdapter.Factory> adapterFactories;
  
  //用于执行回调 Android中默认是 MainThreadExecutor
  private final Executor callbackExecutor;
  
  //是否需要立即解析接口中的方法
  private final boolean validateEagerly;
  

再看一下Retrofit 中的内部类 Builder 的 build 方法：

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

  okhttp3.Call.Factory callFactory = this.callFactory;
  if (callFactory == null) {
    //默认创建一个 OkHttpClient
    callFactory = new OkHttpClient();
  }

  Executor callbackExecutor = this.callbackExecutor;
  if (callbackExecutor == null) {
     //Android 中返回的是 MainThreadExecutor
    callbackExecutor = platform.defaultCallbackExecutor();
  }

  // Make a defensive copy of the adapters and add the default Call adapter.
  List<CallAdapter.Factory> adapterFactories = new ArrayList<>(this.adapterFactories);
  adapterFactories.add(platform.defaultCallAdapterFactory(callbackExecutor));

  // Make a defensive copy of the converters.
  List<Converter.Factory> converterFactories = new ArrayList<>(this.converterFactories);

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

在创建 Retrofit 的时候，如果没有指定 OkHttpClient，会创建一个默认的。如果没有指定 callbackExecutor，会返回平台默认的，在 Android 中是 MainThreadExecutor，并利用这个构建一个 CallAdapter加入 adapterFactories。

create 方法

有了 Retrofit 对象后，便可以通过 create 方法创建网络请求接口类的实例，代码如下：

public <T> T create(final Class<T> service) {
Utils.validateServiceInterface(service);
if (validateEagerly) {
  //提前解析方法
  eagerlyValidateMethods(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, Object... args)
          throws Throwable {
        // If the method is a method from Object then defer to normal invocation.如果是Object中的方法，直接调用
        if (method.getDeclaringClass() == Object.class) {
          return method.invoke(this, args);
        }
        //为了兼容 Java8 平台，Android 中不会执行
        if (platform.isDefaultMethod(method)) {
          return platform.invokeDefaultMethod(method, service, proxy, args);
        }
        //下面是重点，解析方法
        ServiceMethod serviceMethod = loadServiceMethod(method);
        OkHttpCall okHttpCall = new OkHttpCall<>(serviceMethod, args);
        return serviceMethod.callAdapter.adapt(okHttpCall);
      }
});

create 方法接受一个 Class 对象，也就是我们编写的接口，里面含有通过注解标识的请求网络的方法。注意 return 语句部分，这里调用了 Proxy.newProxyInstance 方法，这个很重要，因为用了动态代理模式。关于动态代理模式，可以参考这篇文章：http://www.codekk.com/blogs/d...。简单的描述就是，Proxy.newProxyInstance 根据传进来的 Class 对象生成了一个实例 A，也就是代理类。每当这个代理类 A 执行某个方法时，总是会调用 InvocationHandler(Proxy.newProxyInstance 中的第三个参数) 的 invoke 方法，在这个方法中可以执行一些操作(这里是解析方法的注解参数等)，通过这个方法真正的执行我们编写的接口中的网络请求。

方法解析和类型转换

下面具体看一下在 invoke 中解析网络请求方法的几行。首先是 ServiceMethod serviceMethod = loadServiceMethod(method);，其中 loadServiceMethod 代码如下：

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

可以看出，这里是先到缓存中找，缓存中没有再去创建。这里创建了 ServiceMethod 对象。ServiceMethod 用于把接口方法的调用转换成一个 HTTP 请求。其实，在 ServiceMethod 中会解析接口中方法的注解、参数等，它还有个 toRequest 方法，用于生成一个 Request 对象。这个 Request 对象就是 OkHttp 中的 Request，代表了一条网络请求(Retrofit 实际上把真正请求网络的操作交给了 OkHttp 执行)。下面是创建 ServiceMethod 的部分代码：

public ServiceMethod build() {
  //获取 callAdapter
  callAdapter = createCallAdapter();
  responseType = callAdapter.responseType();
  if (responseType == Response.class || responseType == okhttp3.Response.class) {
    throw methodError("'"
        + Utils.getRawType(responseType).getName()
        + "' is not a valid response body type. Did you mean ResponseBody?");
  }
  //获取 responseConverter 
  responseConverter = createResponseConverter();

  for (Annotation annotation : methodAnnotations) {
    //解析注解
    parseMethodAnnotation(annotation);
    //省略了一些代码
    ...
  }
}

在得到 ServiceMethod 对象后，把它连同方法调用的相关参数传给了 OkHttpCall 对象，也就是这行代码： OkHttpCall okHttpCall = new OkHttpCall<>(serviceMethod, args);。 下面介绍 OkHttpCall，OkHttpCall继承于 Call 接口。Call 是Retrofit 的基础接口，代表发送网络请求与响应调用，它包含下面几个接口方法：

• Response<T> execute() throws IOException; //同步执行请求
• void enqueue(Callback<T> callback); //异步执行请求，callback 用于回调
• boolean isExecuted(); //是否执行过
• void cancel(); //取消请求
• boolean isCanceled(); //是否取消了
• Call<T> clone(); //克隆一条请求
• Request request(); //获取原始的request

OkHttpCall 是 Call 的一个实现类，它里面封装了 OkHttp 中的原生 Call，在这个类里面实现了 execute 以及 enqueue 等方法，其实是调用了 OkHttp 中原生 Call 的对应方法。

接下来把 OkHttpCall 传给 serviceMethod.callAdapter 对象，这里的callAdapter又是什么？在上面创建 ServiceMethod 的代码中有一行代码： callAdapter = createCallAdapter()，这里创建了 calladapter，在这个代码内部是根据方法的返回类型以及注解去寻找对应的 CallAdapter，去哪里寻找？去 Retrofit 对象的 adapterFactories 集合中找。当我们创建 Retrofit 的时候，可以调用 addCallAdapter 向 adapterFactories 中添加 CallAdapter。在前面的基本用法里面，我们并没有添加任何 CallAdapter，但 adapterFactories 中默认会添加一个 ExecutorCallAdapterFactory，调用其 get 方法便可获得 CallAdapter 对象。

那么 CallAdapter 是干嘛的呢？上面调用了adapt 方法，它是为了把一个 Call 转换成另一种类型，比如当 Retrofit 和 RxJava 结合使用的时候，接口中方法可以返回 Observable<T>，这里相当于适配器模式。默认情况下得到的是一个 Call 对象，它是ExecutorCallbackCall，代码如下：

public CallAdapter<Call<?>> get(Type returnType, Annotation[] annotations, Retrofit retrofit) {
if (getRawType(returnType) != Call.class) {
  return null;
}
final Type responseType = Utils.getCallResponseType(returnType);
return new CallAdapter<Call<?>>() {
  @Override public Type responseType() {
    return responseType;
  }

  @Override public <R> Call<R> adapt(Call<R> call) {
    return new ExecutorCallbackCall<>(callbackExecutor, call);
  }
};

}
这个 ExecutorCallbackCall 接受一个 callbackExecutor(Android 中默认为 MainThreadExecutor，把返回的数据传回主线程) 和一个 call，也就是 OkhttpCall。看下 ExecutorCallbackCall 部分代码：

static final class ExecutorCallbackCall<T> implements Call<T> {
final Executor callbackExecutor;
final Call<T> delegate;

ExecutorCallbackCall(Executor callbackExecutor, Call<T> delegate) {
  this.callbackExecutor = callbackExecutor;
  this.delegate = delegate;
}

@Override public void enqueue(final Callback<T> callback) {
  if (callback == null) throw new NullPointerException("callback == null");

  delegate.enqueue(new Callback<T>() {
    @Override public void onResponse(Call<T> call, final Response<T> response) {
      callbackExecutor.execute(new Runnable() {
        @Override public void run() {
          if (delegate.isCanceled()) {
            // Emulate OkHttp's behavior of throwing/delivering an IOException on cancellation.
            callback.onFailure(ExecutorCallbackCall.this, new IOException("Canceled"));
          } else {
            callback.onResponse(ExecutorCallbackCall.this, response);
          }
        }
      });
    }

    @Override public void onFailure(Call<T> call, final Throwable t) {
      callbackExecutor.execute(new Runnable() {
        @Override public void run() {
          callback.onFailure(ExecutorCallbackCall.this, t);
        }
      });
    }
  });
}

在 enqueue 方法中，调用了 OkHttpCall 的 enqueue，所以这里相当于静态的代理模式。OkHttpCall 中的 enqueue 其实又调用了原生的 OkHttp 中的 enqueue，这里才真正发出了网络请求，部分代码如下：

@Override public void enqueue(final Callback<T> callback) {
    if (callback == null) throw new NullPointerException("callback == null");
    //真正请求网络的 call
    okhttp3.Call call;
    Throwable failure;

    synchronized (this) {
      if (executed) throw new IllegalStateException("Already executed.");
      executed = true;
      //省略了部分发代码
      ...
      call = rawCall;
      //enqueue 异步执行
    call.enqueue(new okhttp3.Callback() {
      @Override public void onResponse(okhttp3.Call call, okhttp3.Response rawResponse)
          throws IOException {
        Response<T> response;
        try {
        //解析数据 会用到 conveterFactory，把 response 转换为对应 Java 类型
          response = parseResponse(rawResponse);
        } catch (Throwable e) {
          callFailure(e);
          return;
        }
        callSuccess(response);
      }

      @Override public void onFailure(okhttp3.Call call, IOException e) {
        try {
          callback.onFailure(OkHttpCall.this, e);
        } catch (Throwable t) {
          t.printStackTrace();
        }
      }

  private void callFailure(Throwable e) {
    try {
      callback.onFailure(OkHttpCall.this, e);
    } catch (Throwable t) {
      t.printStackTrace();
    }
  }

  private void callSuccess(Response<T> response) {
    try {
      callback.onResponse(OkHttpCall.this, response);
    } catch (Throwable t) {
      t.printStackTrace();
    }
  }
 });
}

OkHttp 获取数据后，解析数据并回调 callback 响应的方法，一次网络请求便完成了。

总结

Retrofit 整个框架的代码不算太多，还是比较易读的。主要就是通过动态代理的方式把 Java 接口中的解析为响应的网络请求，然后交给 OkHttp 去执行。并且可以适配不同的 CallAdapter，可以方便地与 RxJava 结合使用。

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