canal-adapter插件式架构解析
发布于:2023-6-27
最后更新: 2023-6-27
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Canal-Adapter
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canal-adapter是基于插件式架构来设计的。我们会从两个维度去分析：SPI机制和构建流程
SPI机制包含了核心SPI的抽象设计以及加载SPI实现类的核心流程。而构建流程主要就是为了把canal-adapter的多插件的项目按照既定的目录规则打包成1个可执行的应用。下面我们先来看看SPI机制

SPI机制

核心接口

首先，canal-adapter定义了一个接口OuterAdapter
notion image
OuterAdapter里的方法可以分成3大类：
  1. 生命周期相关的，init和destory，分别在初始化和销毁的时候调用
  1. 数据同步核心接口，sync，是在每次监听到binlog消息时调用，从接口的入参能看出来是批量的
  1. etl相关接口，这块主要是用来手动触发数据同步的

加载流程

我们在之前分析启动流程的文章中简化了loadAdapter的流程，这里重点来看一下
notion image
loadAdapter总共分成4个部分：
  1. 根据name和key来加载对应的adapter类，并实例化
  1. 根据容器内的环境变量构造properties，提供给adapter的初始化方法使用
  1. adapter的初始化（init）
  1. 把adapter加到canalOutConnectiors列表，这个列表保存了该消费组内的所有adapter实例
其中name就是es6/es7/rds等adapter的类型，而key则是我们自定义的标识。两者组合到一起，构成adapter实例的缓存key（缓存在loader里）。加载完OuterAdapter实现类之后，首先会实例化，然后初始化，初始化的过程中需要用到容器中的环境变量。
下面我们重点看看第一部分：loader.getExtension(name, key)
notion image
没有什么逻辑，就维护了一张Map——cacheInstances，用来缓存adapter实例。缓存键是由name和key组合而成。从这里也不难看出，同样的name和key，会获取到同一个实例。你有没有发现，缓存里并没有直接存adapter实例，而是存了一个holder对象，这应该是专门用来作为锁对象的（不然就只能锁一个更大的范围）
抛开缓存的维护，关键代码还是在createExtension(name, key)里：
notion image
这里看起来又是一层缓存，不过前面getExtension不是已经有缓存了吗？并且维度都是name和key。不知道是怎么考虑的，我感觉重复了。不过不影响主流程，我们忽略，继续跟踪getExtensionClasses()
notion image
这里也是用了一个缓存Map + Holder的小技巧（cachedClasses是个holder对象），没什么逻辑，我们继续跟踪loadExtensionClasses()
notion image
上面这段代码就是去加载SPI实现类的核心代码了。可以看到首先要找到plugin目录，这个目录的获取会分两种情况。一种是打成release包运行的时候，启动类是在jar包内。还有一种是本地运行，启动类不在jar包内。这段代码（包含getJarDirectoryPath()方法）就是为了让两种情况都能找到正确的plugin目录。
plugin目录里躺着的都是以jar-with-dependencies结尾的jar包。每个jar包对应1种adapter插件，并且jar包里面包含了对应插件类以及其所有的依赖。
notion image
定位到plugins目录之后，canal-adapter会为其下的每个jar包创建单独的类加载器，并在特定的2个目录 SERVICES_DIRECTORY（META-INF/services/）、CANAL_DIRECTORY（META-INF/canal/）下加载com.alibaba.otter.canal.client.adapter.OuterAdapter文件。我们来看看具体是怎么loadFile的
notion image
上面的代码虽然比较长，但是逻辑很简单：
  1. 加载com.alibaba.otter.canal.client.adapter.OuterAdapter文件
  1. 读取每个加载到的资源文件，按照key=value的格式解析。key为插件名称，value为OuterAdapter实现类的全限定类名
  1. 用独立的classloader读取全限定类名对应的class文件
  1. 把2中读取到的key和3中读取到的class作为k-v放到extensionClasses里
后续需要加载OuterAdapter实现类都从extensionClasses这个缓存Map里取。
不过图中标红的代码有点诡异，是想要把有带参构造器的实现类给过滤掉？但是感觉意图不是太明确，不过好在我看当前实现的OuterAdapter都是只有无参构造器。
组装完extensionClasses之后，回到createExtension方法。这里我们就可以根据本次调用传入的name（也就是对应OuterAdapter的类型）从extensionClasses获取到对应的class，然后调用它的无参构造器实例化一个对象，并以name+key为key放到缓存中：
notion image
至此，loadAdapter的过程就结束了。我们来总结一下：
  1. 在第一个OuterAdapter需要被加载的时候会去plugin目录下加载所有OuterAdapter实现类并缓存
    1. 扫描plugin目录下的所有jar包
    2. 为每个jar包创建独立的类加载器
    3. 用2中创建的类加载器加载jar包里的com.alibaba.otter.canal.client.adapter.OuterAdapter文件
    4. 解析文件里的key、value。key为OuterAdapter的标识，value为实现类的全限定类名
    5. 用2中创建的加载器加载上一步的全限定类名
    6. 以4中的key为缓存键，5中加载的class为value，put到缓存map中
  1. 根据此次需要加载的OuterAdapter的name，去缓存map中读取对应的class
  1. 调用其无参构造器实例化OuterAdapter对象
  1. 缓存这个OuterAdapter对象，缓存键为name+key

自定义类加载器

我们再来看看自定义的类加载的逻辑
notion image
其实没什么特别的，主要的几个改动点
  1. 先说图中2这一点，这也是这个自定义类加载器最重要的一点，不遵循双亲委派类加载模式。它是优先使用自身加载类，而不是优先委派给parent加载
  1. 再来看图中1这一点，正是因为1违背了双亲委派的模式，所以才有了这一段代码。相当于增加了一个走双亲委派模式的白名单。其实没有这一段代码程序也可以正常运行。那么为什么要加这一段呢？个人猜想应该是为了避免内存里加载大量的重复的class，节省内存空间吧。
  1. 加载资源文件也只走自身加载，而不走parent加载
这里为每个jar包创建自己的类加载器的主要目的应该有2个：
  1. 做类隔离
  1. 非白名单的类，优先走自身加载

构建流程

说完了SPI机制，我们再来看看打包构建的流程。其实构建流程主要也是为了前面loadAdapter而服务的。比如前面我们看到的plugin目录，这个目录是怎么来的呢？它就是通过构建流程来生成的。
notion image
我们回顾一下canal-adapter整个项目的结构：
notion image
其中框出来的都是插件包，最终会被打成jar-with-dependencies包，然后被放到plugin目录下。而launcher模块则是一切打包流程的编排者，我们来看看究竟是怎么做到的

插件项目打“fat jar”——jar-with-dependencies

插件项目用到了maven-assembly-plugin，主要用到了jar-with-dependencies功能。它可以将项目打包为一个包含所有依赖项的可执行的JAR文件。这样，您就可以将这个可执行的JAR文件直接部署到目标环境中，而无需担心缺少依赖项的问题。
使用jar-with-dependencies装配描述符的好处是，它提供了一个方便的方式来创建一个自包含的、可独立运行的JAR文件，使您的应用程序更易于部署和分发。
<plugin>
    <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
    <artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>
    <version>2.4</version>
    <configuration>
        <descriptorRefs>
            <descriptorRef>jar-with-dependencies</descriptorRef>
        </descriptorRefs>
    </configuration>
    <executions>
        <execution>
            <id>make-assembly</id>
            <phase>package</phase>
            <goals>
                <goal>single</goal>
            </goals>
        </execution>
    </executions>
</plugin>

插件项目配置文件copy到launcher项目classpath下

这个插件也是配置在插件项目里的，主要是把配置的各插件的adapter config拷贝到launcher项目的classpath下。主要是针对本地运行模式且使用本地配置文件且在launcher里没有配置把配置文件copy到conf目录下的方式
当然我们做文件copy最常用的应该是maven-resources-plugin，用maven-resources-plugin同样能达到此插件的效果。
<plugin>
    <artifactId>maven-antrun-plugin</artifactId>
    <executions>
        <execution>
            <phase>package</phase>
            <goals>
                <goal>run</goal>
            </goals>
            <configuration>
                <tasks>
                    <copy todir="${project.basedir}/../launcher/target/classes/es6" overwrite="true">
                        <fileset dir="${project.basedir}/target/classes/es6" erroronmissingdir="true">
                            <include name="*.yml" />
                        </fileset>
                    </copy>
                </tasks>
            </configuration>
        </execution>
    </executions>
</plugin>

launcher项目打包目录编排

<build>
    <plugins>
        <plugin>
            <artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>
            <configuration>
                <descriptors>
                    <descriptor>${basedir}/src/main/assembly/dev.xml</descriptor>
                </descriptors>
                <finalName>canal-adapter</finalName>
                <outputDirectory>${project.build.directory}</outputDirectory>
            </configuration>
        </plugin>
    </plugins>
</build>
用的还是maven-assembly-plugin插件，绑定到了package生命周期上。不过这次是通过一个外部配置文件来编排整个目录结构的。上面这一段还定义了输出目录为target，finalName为canal-adapter，整个编排会创建1个基于这个finalName的目录，然后所有编排的文件都会输出到这个目录下。
外部配置文件根据profile的不同，分成2个：dev.xml和release.xml。两者的主要区别是
  1. 输出的目录不一样（1个在launcher项目下的target目录，1个在根项目的target目录）
  1. 打包的format不一样，release是打包成压缩包
这两种模式，其实也对应了canal-adapter支持的两种运行模式：
  1. 第一种我们称之为是开发模式，也就是直接运行launcher模块下CanalAdapterApplication类的main方法启动
  1. 另外一种我们称之为生产模式，这种模式是通过下载压缩包然后解压之后通过canal-adapter提供的startup.sh脚本启动
我们以dev.xml为例来看看里面相关的配置：
<assembly xmlns="<http://maven.apache.org/plugins/maven-assembly-plugin/assembly/1.1.0>" xmlns:xsi="<http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance>"
	xsi:schemaLocation="<http://maven.apache.org/plugins/maven-assembly-plugin/assembly/1.1.0> <http://maven.apache.org/xsd/assembly-1.1.0.xsd>">
	<id>dist</id>
	<formats>
		<format>dir</format>
	</formats>
	<includeBaseDirectory>false</includeBaseDirectory>
	<!-- 下面就是具体的目录编排 -->
	<fileSets>
        <fileSet>
            <directory>.</directory>
            <outputDirectory>/</outputDirectory>
            <includes>
                <include>README*</include>
            </includes>
        </fileSet>
        <!-- bin 里面都是一些可执行文件 所以还对文件的mode做了一些特殊处理 -->
        <fileSet>
            <directory>./src/main/bin</directory>
            <outputDirectory>bin</outputDirectory>
            <includes>
                <include>**/*</include>
            </includes>
            <fileMode>0755</fileMode>
        </fileSet>
        <!-- conf 这里主要是从launcher里拷贝bootstrap.yml和application.yml -->
        <fileSet>
            <directory>./src/main/resources</directory>
            <outputDirectory>/conf</outputDirectory>
            <includes>
                <include>**/*</include>

            </includes>
        </fileSet>
        <!-- 下面这一坨是从各个插件项目里拷贝adapter config -->
        <fileSet>
            <directory>../es6x/src/main/resources/es6</directory>
            <outputDirectory>/conf/es6</outputDirectory>
            <includes>
                <include>**/*</include>
            </includes>
        </fileSet>
        <fileSet>
            <directory>../es7x/src/main/resources/es7</directory>
            <outputDirectory>/conf/es7</outputDirectory>
            <includes>
                <include>**/*</include>
            </includes>
        </fileSet>
        <fileSet>
            <directory>../hbase/src/main/resources/hbase</directory>
            <outputDirectory>/conf/hbase</outputDirectory>
            <includes>
                <include>**/*</include>
            </includes>
        </fileSet>
        <fileSet>
            <directory>../kudu/src/main/resources/kudu</directory>
            <outputDirectory>/conf/kudu</outputDirectory>
            <includes>
                <include>**/*</include>
            </includes>
        </fileSet>
        <fileSet>
            <directory>../rdb/src/main/resources/</directory>
            <outputDirectory>/conf</outputDirectory>
            <excludes>
                <exclude>META-INF/**</exclude>
            </excludes>
        </fileSet>
        <!-- 这个应该只是为了创建1个logs目录 应该是没有文件需要拷贝的 -->
        <fileSet>
            <directory>target</directory>
            <outputDirectory>logs</outputDirectory>
            <excludes>
                <exclude>**/*</exclude>
            </excludes>
        </fileSet>
    </fileSets>
    <!-- 这个是依赖的输出路径，输出到lib目录下 -->
    <dependencySets>
        <dependencySet>
            <outputDirectory>lib</outputDirectory>
            <excludes>
                <exclude>junit:junit</exclude>
            </excludes>
        </dependencySet>
    </dependencySets>
</assembly>
这个dev编排文件做的事情比较清晰，我们来文字总结一下：
  1. 创建bin目录，并把launcher模块下./src/main/bin目录下的内容copy过去，里面主要是启停脚本
  1. 创建conf目录，并把launcher模块下./src/main/resources目录下的内容直接copy过去
  1. 把es6、es7、hbase、kudu、rdb这几个插件包下的/src/main/resources/xxx带目录copy到conf目录下
  1. 创建logs目录
有没有发现，前面在每个插件包里好像也有copy配置文件到launcher项目下这一环节？不过看仔细，前面是copy到classpath下，而这里是copy到conf目录下。这个就跟canal-adapter读取这些adapter config配置文件的机制有关系。我们直接上代码，就很容易理解了。
notion image
可以看到，canal-adapter是优先读取conf目录下的配置文件，读取不到才去读classpath。所以一般来说classpath下的配置文件是用不到的。

launcher项目plugin拷贝

<plugin>
    <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
    <artifactId>maven-dependency-plugin</artifactId>
    <version>2.10</version>
    <executions>
        <execution>
            <id>copy-dependencies-to-canal-client-service</id>
            <phase>package</phase>
            <goals>
                <goal>copy-dependencies</goal>
            </goals>
            <configuration>
                <includeClassifiers>jar-with-dependencies</includeClassifiers>
                <outputDirectory>${project.basedir}/target/canal-adapter/plugin</outputDirectory>
            </configuration>
        </execution>
    </executions>
</plugin>
这里没有使用静态文件拷贝的方式，而是用了依赖拷贝的方式。这种方式首先要把这些plugin包依赖进来。然后再定义上述的插件，指定jar-with-dependencies会被copy到指定的plugin目录
至此，相关的插件我们都介绍完了，相信到这里你应该对构建机制有一个相对清晰的了解了。我再总结一下
  1. 插件包里用到了2个插件
    1. maven-assembly-plugin：把插件项目打包成jar-with-dependencies的形式
    2. maven-antrun-plugin：把相关的配置文件copy到launcher的classpath下，当然我们更常用的是maven-resources-plugin来做静态文件copy的事情。
  1. launcher项目里也用到了2个插件
    1. maven-assembly-plugin：根据不同的profile（dev、release）读取外部文件去做构建的流程编排
      1. 创建bin目录，并把launcher模块下./src/main/bin目录下的内容copy过去，里面主要是启停脚本
      2. 创建conf目录，并把launcher模块下./src/main/resources目录下的内容直接copy过去
      3. 把es6、es7、hbase、kudu、rdb这几个插件包下的/src/main/resources/xxx带目录copy到conf目录下
      4. 创建logs目录
    2. maven-dependency-plugin：把所有依赖的插件包copy到plugin目录下
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