java 远程调用 RPC

1. 概念

　　RPC，全称为Remote Procedure Call，即远程过程调用，它是一个计算机通信协议。它允许像调用本地服务一样调用远程服务。它可以有不同的实现方式。如RMI(远程方法调用)、Hessian、Http invoker等。RPC是与语言无关的。直观说法就是A通过网络调用B的过程方法。也就是说两台服务器A，B，一个应用部署在A服务器上，想要调用B服务器上应用提供的函数/方法，由于不在一个内存空间，不能直接调用，需要通过网络来表达调用的语义和传达调用的数据。

 

1、首先要解决寻址的问题，也就是说，A服务器上的应用怎么告诉底层的RPC框架，B服务器的IP，以及应用绑定的端口，还有方法的名称，这样才能完成调用

2、方法的参数需要通过底层的网络协议如TCP传递到B服务器，由于网络协议是基于二进制的，内存中的参数的值要序列化成二进制的形式

3、在B服务器上完成寻址后，需要对参数进行反序列化，恢复为内存中的表达方式，然后找到对应的方法进行本地调用，然后得到返回值，

4、返回值还要发送回服务器A上的应用，也要经过序列化的方式发送，服务器A接到后，再反序列化，恢复为内存中的表达方式，交给应用

1.1 框架

1.1.1 RMI

　　java自带远程调用框架

1.1.2 THrift

　　thrift是一个软件框架，用来进行可扩展且跨语言的服务的开发。它结合了功能强大的软件堆栈和代码生成引擎，以构建在 C++, Java, Go,Python, PHP, Ruby, Erlang, Perl, Haskell, C#, Cocoa, JavaScript, Node.js, Smalltalk, and OCaml 这些编程语言间无缝结合的、高效的服务。

1.1.3 Dubbo(Dubbox)　　

　　服务治理，也可以做微服务

1.1.4 gRPC

　　gRPC 是一个高性能、开源和通用的 RPC 框架，面向移动和 HTTP/2 设计。目前提供 C、Java 和 Go 语言版本，分别是：grpc, grpc-java, grpc-go. 其中 C 版本支持 C, C++, Node.js, Python, Ruby, Objective-C, PHP 和 C# 支持.

　　开源中国组织翻译的《gRPC 官方文档中文版》：http://doc.oschina.net/grpc

　　gRPC 基于 HTTP/2 标准设计，带来诸如双向流、流控、头部压缩、单 TCP 连接上的多复用请求等特。这些特性使得其在移动设备上表现更好，更省电和节省空间占用。

2. RPC的实现

　　RPC能够让本地应用简单、高效地调用服务器中的过程（服务）。它主要应用在分布式系统。如Hadoop中的IPC组件。但怎样实现一个RPC框架呢？

　　从下面几个方面思考，仅供参考：

　　1.通信模型：假设通信的为A机器与B机器，A与B之间有通信模型，在Java中一般基于BIO或NIO；。

　　2.过程（服务）定位：使用给定的通信方式，与确定IP与端口及方法名称确定具体的过程或方法；

　　3.远程代理对象：本地调用的方法(服务)其实是远程方法的本地代理，因此可能需要一个远程代理对象，对于Java而言，远程代理对象可以使用Java的动态对象实现，封装了调用远程方法调用；

　　4.序列化，将对象名称、方法名称、参数等对象信息进行网络传输需要转换成二进制传输，这里可能需要不同的序列化技术方案。如:protobuf，Arvo等。

2.1 实现技术方案

下面使用比较原始的方案实现RPC框架，采用Socket通信、动态代理与反射与Java原生的序列化。

2.2 RPC框架架构

RPC架构分为三部分：

1）服务提供者，运行在服务器端，提供服务接口定义与服务实现类。

2）服务中心，运行在服务器端，负责将本地服务发布成远程服务，管理远程服务，提供给服务消费者使用。

3）服务消费者，运行在客户端，通过远程代理对象调用远程服务。

2.3 Demo

2.3.1 服务提供者接口定义

HelloService.java

package com.loveincode.rpc;

public interface HelloService {

    String hello(String name);

}

2.3.2 服务提供者接口实现

HelloServiceImpl.java

package com.loveincode.rpc;

//HelloServices接口实现类：
public class HelloServiceImpl implements HelloService {
     
    public String hello(String name) {
        return "hello, " + name;
    }
 
}

 

2.3.3 RPC框架服务中心

RpcFramework.java

package com.loveincode.rpc;

import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class RpcFramework {
    /**
     * 暴露服务
     * 
     * @param service
     *            服务实现
     * @param port
     *            服务端口
     * @throws Exception
     */
    public static void export(final Object service, int port) throws Exception {
        if (service == null)
            throw new IllegalArgumentException("service instance == null");
        if (port <= 0 || port > 65535)
            throw new IllegalArgumentException("Invalid port " + port);
        System.out.println("Export service " + service.getClass().getName() + " on port " + port);
        ServerSocket server = new ServerSocket(port);// 前面都是验证调用是否符合规则，这里在被调用端开一个服务。下面就是死循环运行。
        for (;;) {
            try {
                final Socket socket = server.accept();
                new Thread(new Runnable() {// 对每一个请求new一个线程，匿名类
                    @Override
                    public void run() {
                        try {
                            try {
                                ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
                                try {
                                    String methodName = input.readUTF();
                                    Class<?>[] parameterTypes = (Class<?>[]) input.readObject();
                                    Object[] arguments = (Object[]) input.readObject();
                                    ObjectOutputStream output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());// 接收客户端传来的方法名、参数类型、参数
                                    try {
                                        Method method = service.getClass().getMethod(methodName, parameterTypes);// 在本地生成对应的方法，
                                        Object result = method.invoke(service, arguments);// 调用
                                        output.writeObject(result);// 返回结果
                                    } catch (Throwable t) {
                                        output.writeObject(t);
                                    } finally {
                                        output.close();
                                    }
                                } finally {
                                    input.close();
                                }
                            } finally {
                                socket.close();
                            }
                        } catch (Exception e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }).start();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 引用服务
     * 
     * @param <T>
     *            接口泛型
     * @param interfaceClass
     *            接口类型
     * @param host
     *            服务器主机名
     * @param port
     *            服务器端口
     * @return 远程服务
     * @throws Exception
     */
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T> T refer(final Class<T> interfaceClass, final String host, final int port) throws Exception {
        if (interfaceClass == null)
            throw new IllegalArgumentException("Interface class == null");
        if (!interfaceClass.isInterface())
            throw new IllegalArgumentException("The " + interfaceClass.getName() + " must be interface class!");
        if (host == null || host.length() == 0)
            throw new IllegalArgumentException("Host == null!");
        if (port <= 0 || port > 65535)
            throw new IllegalArgumentException("Invalid port " + port);
        System.out.println("Get remote service " + interfaceClass.getName() + " from server " + host + ":" + port);
        return (T) Proxy.newProxyInstance(interfaceClass.getClassLoader(), new Class<?>[] { interfaceClass },
                new InvocationHandler() {// 用动态代理的方法进行包装，看起来是在调用一个方法，其实在内部通过socket通信传到服务器，并接收运行结果
                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] arguments) throws Throwable {
                        Socket socket = new Socket(host, port);
                        try {
                            ObjectOutputStream output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
                            try {
                                output.writeUTF(method.getName());
                                output.writeObject(method.getParameterTypes());
                                output.writeObject(arguments);
                                ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
                                try {
                                    Object result = input.readObject();
                                    if (result instanceof Throwable) {
                                        throw (Throwable) result;
                                    }
                                    return result;// 返回结果
                                } finally {
                                    input.close();
                                }
                            } finally {
                                output.close();
                            }
                        } finally {
                            socket.close();
                        }
                    }
                });
    }
}

 

2.3.4 服务提供者

RpcProvider.java

package com.loveincode.rpc;

public class RpcProvider {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        HelloService service = new HelloServiceImpl();
        RpcFramework.export(service, 1234);
    }
}

 

2.3.5 服务消费者

RpcConsumer.java

package com.loveincode.rpc;

public class RpcConsumer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        HelloService service = RpcFramework.refer(HelloService.class, "127.0.0.1", 1234);
        for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
            String hello = service.hello("World " + i);
            System.out.println(hello);
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

 

运行结果

执行RpcProvider 结果：

Export service com.loveincode.rpc.HelloServiceImpl on port 1234

 

执行RpcConsumer 结果：

Get remote service com.loveincode.rpc.HelloService from server 127.0.0.1:1234
hello, World 0
hello, World 1
hello, World 2
hello, World 3
hello, World 4
hello, World 5
hello, World 6
hello, World 7
hello, World 8
hello, World 9
...