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浅谈dubbo的ExceptionFilter异常处理

2023-05-16

背景

我们的项目使用了dubbo进行不同系统之间的调用。
每个项目都有一个全局的异常处理，对于业务异常，我们会抛出自定义的业务异常（继承RuntimeException）。
全局的异常处理会根据不同的异常类型进行不同的处理。
最近我们发现，某个系统调用dubbo请求，provider端（服务提供方）抛出了自定义的业务异常，但consumer端（服务消费方）拿到的并不是自定义的业务异常。
这是为什么呢？还需要从 dubbo的ExceptionFilter说起。

ExceptionFilter

如果Dubbo的  provider端 抛出异常（Throwable），则会被 provider端 的ExceptionFilter拦截到，执行以下invoke方法： 
/*
 * Copyright 1999-2011 Alibaba Group.
 *  
 * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
 * you may not use this file except in compliance with the License.
 * You may obtain a copy of the License at
 *  
 *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 *  
 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
 * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 * See the License for the specific language governing permissions and
 * limitations under the License.
 */
package com.alibaba.dubbo.rpc.filter;

import java.lang.reflect.Method;

import com.alibaba.dubbo.common.Constants;
import com.alibaba.dubbo.common.extension.Activate;
import com.alibaba.dubbo.common.logger.Logger;
import com.alibaba.dubbo.common.logger.LoggerFactory;
import com.alibaba.dubbo.common.utils.ReflectUtils;
import com.alibaba.dubbo.common.utils.StringUtils;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Filter;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Invocation;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Invoker;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Result;
import com.alibaba.dubbo.rpc.RpcContext;
import com.alibaba.dubbo.rpc.RpcException;
import com.alibaba.dubbo.rpc.RpcResult;
import com.alibaba.dubbo.rpc.service.GenericService;

/**
 * ExceptionInvokerFilter
 * <p>
 * 功能：
 * <ol>
 * <li>不期望的异常打ERROR日志（Provider端）<br>
 *     不期望的日志即是，没有的接口上声明的Unchecked异常。
 * <li>异常不在API包中，则Wrap一层RuntimeException。<br>
 *     RPC对于第一层异常会直接序列化传输(Cause异常会String化)，避免异常在Client出不能反序列化问题。
 * </ol>
 * 
 * @author william.liangf
 * @author ding.lid
 */
@Activate(group = Constants.PROVIDER)
public class ExceptionFilter implements Filter {

    private final Logger logger;
    
    public ExceptionFilter() {
        this(LoggerFactory.getLogger(ExceptionFilter.class));
    }
    
    public ExceptionFilter(Logger logger) {
        this.logger = logger;
    }
    
    public Result invoke(Invoker<?> invoker, Invocation invocation) throws RpcException {
        try {
            Result result = invoker.invoke(invocation);
            if (result.hasException() && GenericService.class != invoker.getInterface()) {
                try {
                    Throwable exception = result.getException();

                    // 如果是checked异常，直接抛出
                    if (! (exception instanceof RuntimeException) && (exception instanceof Exception)) {
                        return result;
                    }
                    // 在方法签名上有声明，直接抛出
                    try {
                        Method method = invoker.getInterface().getMethod(invocation.getMethodName(), invocation.getParameterTypes());
                        Class<?>[] exceptionClassses = method.getExceptionTypes();
                        for (Class<?> exceptionClass : exceptionClassses) {
                            if (exception.getClass().equals(exceptionClass)) {
                                return result;
                            }
                        }
                    } catch (NoSuchMethodException e) {
                        return result;
                    }

                    // 未在方法签名上定义的异常，在服务器端打印ERROR日志
                    logger.error("Got unchecked and undeclared exception which called by " + RpcContext.getContext().getRemoteHost()
                            + ". service: " + invoker.getInterface().getName() + ", method: " + invocation.getMethodName()
                            + ", exception: " + exception.getClass().getName() + ": " + exception.getMessage(), exception);

                    // 异常类和接口类在同一jar包里，直接抛出
                    String serviceFile = ReflectUtils.getCodeBase(invoker.getInterface());
                    String exceptionFile = ReflectUtils.getCodeBase(exception.getClass());
                    if (serviceFile == null || exceptionFile == null || serviceFile.equals(exceptionFile)){
                        return result;
                    }
                    // 是JDK自带的异常，直接抛出
                    String className = exception.getClass().getName();
                    if (className.startsWith("java.") || className.startsWith("javax.")) {
                        return result;
                    }
                    // 是Dubbo本身的异常，直接抛出
                    if (exception instanceof RpcException) {
                        return result;
                    }

                    // 否则，包装成RuntimeException抛给客户端
                    return new RpcResult(new RuntimeException(StringUtils.toString(exception)));
                } catch (Throwable e) {
                    logger.warn("Fail to ExceptionFilter when called by " + RpcContext.getContext().getRemoteHost()
                            + ". service: " + invoker.getInterface().getName() + ", method: " + invocation.getMethodName()
                            + ", exception: " + e.getClass().getName() + ": " + e.getMessage(), e);
                    return result;
                }
            }
            return result;
        } catch (RuntimeException e) {
            logger.error("Got unchecked and undeclared exception which called by " + RpcContext.getContext().getRemoteHost()
                    + ". service: " + invoker.getInterface().getName() + ", method: " + invocation.getMethodName()
                    + ", exception: " + e.getClass().getName() + ": " + e.getMessage(), e);
            throw e;
        }
    }

}

代码分析

按逻辑顺序进行分析，满足其中一个即返回，不再继续执行判断。

逻辑0

if (result.hasException() && GenericService.class != invoker.getInterface()) {
    //...
}
return result;
调用结果有异常且未实现GenericService接口，进入后续判断逻辑，否则直接返回结果。 
/**
 * 通用服务接口
 * 
 * @author william.liangf
 * @export
 */
public interface GenericService {

    /**
     * 泛化调用
     * 
     * @param method 方法名，如：findPerson，如果有重载方法，需带上参数列表，如：findPerson(java.lang.String)
     * @param parameterTypes 参数类型
     * @param args 参数列表
     * @return 返回值
     * @throws Throwable 方法抛出的异常
     */
    Object $invoke(String method, String[] parameterTypes, Object[] args) throws GenericException;

}
泛接口实现方式主要用于服务器端没有API接口及模型类元的情况，参数及返回值中的所有POJO均用Map表示，通常用于框架集成，比如：实现一个通用的远程服务Mock框架，可通过实现GenericService接口处理所有服务请求。
不适用于此场景，不在此处探讨。

逻辑1

// 如果是checked异常，直接抛出
if (! (exception instanceof RuntimeException) && (exception instanceof Exception)) {
    return result;
}
不是RuntimeException类型的异常，并且是受检异常（继承Exception），直接抛出。
provider端想抛出受检异常，必须在api上明确写明抛出受检异常；consumer端如果要处理受检异常，也必须使用明确写明抛出受检异常的api。
provider端api新增 自定义的 受检异常， 所有的 consumer端api都必须升级，同时修改代码，否则无法处理这个特定异常。

consumer端DecodeableRpcResult的decode方法会对异常进行处理


此处会抛出IOException，上层catch后会做toString处理，放到mErrorMsg属性中： 
try {
    decode(channel, inputStream);
} catch (Throwable e) {
    if (log.isWarnEnabled()) {
        log.warn("Decode rpc result failed: " + e.getMessage(), e);
    }
    response.setStatus(Response.CLIENT_ERROR);
    response.setErrorMessage(StringUtils.toString(e));
} finally {
    hasDecoded = true;
}

DefaultFuture判断请求返回的结果，最后抛出RemotingException： 
private Object returnFromResponse() throws RemotingException {
    Response res = response;
    if (res == null) {
        throw new IllegalStateException("response cannot be null");
    }
    if (res.getStatus() == Response.OK) {
        return res.getResult();
    }
    if (res.getStatus() == Response.CLIENT_TIMEOUT || res.getStatus() == Response.SERVER_TIMEOUT) {
        throw new TimeoutException(res.getStatus() == Response.SERVER_TIMEOUT, channel, res.getErrorMessage());
    }
    throw new RemotingException(channel, res.getErrorMessage());
}

DubboInvoker捕获RemotingException，抛出RpcException： 
try {
    boolean isAsync = RpcUtils.isAsync(getUrl(), invocation);
    boolean isOneway = RpcUtils.isOneway(getUrl(), invocation);
    int timeout = getUrl().getMethodParameter(methodName, Constants.TIMEOUT_KEY,Constants.DEFAULT_TIMEOUT);
    if (isOneway) {
        boolean isSent = getUrl().getMethodParameter(methodName, Constants.SENT_KEY, false);
        currentClient.send(inv, isSent);
        RpcContext.getContext().setFuture(null);
        return new RpcResult();
    } else if (isAsync) {
        ResponseFuture future = currentClient.request(inv, timeout) ;
        RpcContext.getContext().setFuture(new FutureAdapter<Object>(future));
        return new RpcResult();
    } else {
        RpcContext.getContext().setFuture(null);
        return (Result) currentClient.request(inv, timeout).get();
    }
} catch (TimeoutException e) {
    throw new RpcException(RpcException.TIMEOUT_EXCEPTION, "Invoke remote method timeout. method: " + invocation.getMethodName() + ", provider: " + getUrl() + ", cause: " + e.getMessage(), e);
} catch (RemotingException e) {
    throw new RpcException(RpcException.NETWORK_EXCEPTION, "Failed to invoke remote method: " + invocation.getMethodName() + ", provider: " + getUrl() + ", cause: " + e.getMessage(), e);
}

调用栈：
FailOverClusterInvoker.doInvoke -...-> DubboInvoker.doInvoke -> ReferenceCountExchangeClient.request -> HeaderExchangeClient.request -> HeaderExchangeChannel.request -> AbstractPeer.send -> NettyChannel.send -> AbstractChannel.write -> Channels.write --back_to--> DubboInvoker.doInvoke -> DefaultFuture.get -> DefaultFuture.returnFromResponse -> throw new RemotingException
异常示例： 
com.alibaba.dubbo.rpc.RpcException: Failed to invoke the method triggerCheckedException in the service com.xxx.api.DemoService. Tried 1 times of the providers [192.168.1.101:20880] (1/1) from the registry 127.0.0.1:2181 on the consumer 192.168.1.101 using the dubbo version 3.1.9. Last error is: Failed to invoke remote method: triggerCheckedException, provider: dubbo://192.168.1.101:20880/com.xxx.api.DemoService?xxx, cause: java.io.IOException: Response data error, expect Throwable, but get {cause=(this Map), detailMessage=null, suppressedExceptions=[], stackTrace=[Ljava.lang.StackTraceElement;@23b84919}
java.io.IOException: Response data error, expect Throwable, but get {cause=(this Map), detailMessage=null, suppressedExceptions=[], stackTrace=[Ljava.lang.StackTraceElement;@23b84919}
	at com.alibaba.dubbo.rpc.protocol.dubbo.DecodeableRpcResult.decode(DecodeableRpcResult.java:94)


逻辑2

// 在方法签名上有声明，直接抛出
try {
    Method method = invoker.getInterface().getMethod(invocation.getMethodName(), invocation.getParameterTypes());
    Class<?>[] exceptionClassses = method.getExceptionTypes();
    for (Class<?> exceptionClass : exceptionClassses) {
        if (exception.getClass().equals(exceptionClass)) {
            return result;
        }
    }
} catch (NoSuchMethodException e) {
    return result;
}
如果在provider端的api明确写明抛出运行时异常，则会直接被抛出。
如果抛出了这种异常，但是consumer端又没有这种异常，会发生什么呢？
答案是和上面一样，抛出RpcException。

因此如果consumer端不care这种异常，则不需要任何处理；
consumer端有这种异常（路径要完全一致，包名+类名），则不需要任何处理；
没有这种异常，又想进行处理，则需要引入这个异常进行处理（方法有多种，比如升级api，或引入/升级异常所在的包）。

逻辑3

// 异常类和接口类在同一jar包里，直接抛出
String serviceFile = ReflectUtils.getCodeBase(invoker.getInterface());
String exceptionFile = ReflectUtils.getCodeBase(exception.getClass());
if (serviceFile == null || exceptionFile == null || serviceFile.equals(exceptionFile)){
    return result;
}
如果异常类和接口类在同一个jar包中，直接抛出。

逻辑4

// 是JDK自带的异常，直接抛出
String className = exception.getClass().getName();
if (className.startsWith("java.") || className.startsWith("javax.")) {
    return result;
}
以java.或javax.开头的异常直接抛出。

逻辑5

// 是Dubbo本身的异常，直接抛出
if (exception instanceof RpcException) {
    return result;
}
dubbo自身的异常，直接抛出。

逻辑6

// 否则，包装成RuntimeException抛给客户端
return new RpcResult(new RuntimeException(StringUtils.toString(exception)));
不满足上述条件，会做toString处理并被封装成RuntimeException抛出。

核心思想

尽力避免反序列化时失败（只有在jdk版本或api版本不一致时才可能发生）。

如何正确捕获业务异常

了解了ExceptionFilter，解决上面提到的问题就很简单了。
有多种方法可以解决这个问题，每种都有优缺点，这里不做详细分析，仅列出供参考：
1. 将该异常的包名以"java.或者"javax. " 开头
2. 使用受检异常（继承Exception）
3. 不用异常，使用错误码
4. 把异常放到provider-api的jar包中
5. 判断异常message是否以XxxException.class.getName()开头（其中XxxException是自定义的业务异常）
6. provider实现GenericService接口
7. provider的api明确写明throws XxxException，发布provider（其中XxxException是自定义的业务异常）
8. 实现dubbo的filter，自定义provider的异常处理逻辑（方法可参考之前的文章 给dubbo接口添加白名单——dubbo Filter的使用）
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