Netty学习之实战RPC框架

RPC的实现方式是本地通过远程代理对象调用远程服务。在互联网应用场景中，单体服务极度缺乏弹性伸缩能力，在大规模开发团队中也不便于开发管理。所以往往会把服务根据模块进行垂直拆分，也就是我们说的SOA服务化。服务拆分后系统跟系统直接的业务交互往往依赖于RPC框架进行通讯。

　　通常RPC的服务端会提供对应的接口jar包，客户端通过rpc框架功能拿到对应接口的代理实例，整个调用过程数据的包装和通讯都是透明的。

一、调用流程

　　首先先来分析下RPC流程是怎样的，如下图：

 　　　　　　 

　　我们包含三部分，用户、Netty客户端，Netty服务端：

1. 用户发起调用；
2. Netty客户端包装请求；
3. 客户端对请求进行序列化（对象转ByteBuf）；
4. 序列化后发送消息到服务端；
5. 服务端会对请求进行反序列化解码成具体对象；
6. 服务端根据客户端发送的请求解析并准备返回结果；
7. 服务端对返回结果序列化为ByteBuf；
8. 客户端收到返回信息；
9. 客户端对返回信息反列化得到Object信息；
10. 客户端把结果返回给用户调用方，完成整个请求。

二、包含技术

　　如上所示，就是整个RPC框架的简单流程，在这个流程中需要使用哪些技术呢？

• 动态代理：通过java Proxy技术拿到代理对象，invocationHandler实现数据协议包装和通讯。
• 序列化、反序列化
• 网络通讯：基于netty的客户端和服务端进行通讯可以获得很好的IO性能
• 反射：根据客户端请求参数通过反射技术实现服务端对应实例的方法调用

　　接下来我们就部分技术的使用进行代码片段分析。

　　1、动态代理

//todo 代理对象
QueryStudentClient client = (QueryStudentClient)rpcProxyFactory.factoryRemoteInvoker("localhost",8080,QueryStudentClient.class);

public class RpcProxyFactory<T> {

    public T factoryRemoteInvoker(String host, int port, Class interfaces){
        //动态代理
        return (T) Proxy.newProxyInstance(interfaces.getClassLoader(),new Class[]{interfaces},
                new RemoteInvocationHandler(host,port,interfaces));
    }
}

public class RemoteInvocationHandler implements InvocationHandler {
    private String host;
    private int port;
    private Class interfaces;

    public RemoteInvocationHandler(String host, int port, Class interfaces) {
        this.host = host;
        this.port = port;
        this.interfaces = interfaces;
    }

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        //todo 封装消息
        RpcContext rpcContext=new RpcContext();
        rpcContext.setClassName(interfaces.getName());
        rpcContext.setMethodName(method.getName());
        rpcContext.setTypes(method.getParameterTypes());
        rpcContext.setParams(args);

        try {
            //通讯
            NettyClient client=new NettyClient(host,port);
            client.connect();
            return client.sendData(rpcContext);
        }catch (Exception e){

        }
        return null;
    }
}

　　2、序列化、反序列化

    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel sc) throws Exception {
        handler =  new NettyClientHandler(latch);

        HessianEncode hessionEncodeHandler=new HessianEncode();
        HessianDecode hessionDecodeHandler= new HessianDecode();

        LengthFieldPrepender fieldEncoder=new LengthFieldPrepender(2);
//        LengthFieldBasedFrameDecoder fieldDecoder = new LengthFieldBasedFrameDecoder(65535, 0, 2, 0, 2);

//        出站
        sc.pipeline().addLast(fieldEncoder);
        sc.pipeline().addLast(hessionEncodeHandler);

        //入站        LengthFieldBasedFrameDecoder多线程下不安全，因此使用new
        sc.pipeline().addLast(new LengthFieldBasedFrameDecoder(65535, 0, 2, 0, 2));
        sc.pipeline().addLast(hessionDecodeHandler);
        sc.pipeline().addLast(handler);
    }

　　可以看到在pipeline先后添加了：基于消息头的长度设置的粘包半包处理handler、序列化工具、反序列化工具，此处序列化使用的是Hessian。

　　3、反射技术

    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        RpcContext model=(RpcContext)msg;

        Class clazz=null;
        if(Registry.map.containsKey(model.getClassName())){
            clazz=Registry.map.get(model.getClassName());
        }

        Object result=null;
        try {
            Method method=clazz.getMethod(model.getMethodName(),model.getTypes());
            result=method.invoke(clazz.newInstance(),model.getParams());
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }

        ctx.channel().writeAndFlush(result);
    }

　　可以看到服务端根据客户端传来的类名，去Registry的map中获取已注册的类，然后根据返回类型、方法名、参数进行反射调用。

三、Netty异步调用线程协作问题

　　使用netty实现客户端发送需要注意的点：

　　通过Netty的channel调用写数据writeAndFlush 写的事件以及收到响应之后的channelRead事件都是会异步执行，所以需要注意线程协作的问题。可以使用countdowlacth来实现主线程等待channelread执行完之后才去获取收到的响应对象。

    /**
     * 客户端发送数据方法
     * @param rpcRequest
     * @return
     * @throws InterruptedException
     */
    public Object sendData(RpcContext rpcRequest) throws InterruptedException {
        ChannelFuture cf = this.getChannelFuture();//单例模式获取ChannelFuture对象
        if (cf.channel() != null && cf.channel().isActive()) {
            latch=new CountDownLatch(1);
            clientInitializer.reLatch(latch);
            cf.channel().writeAndFlush(rpcRequest);
            latch.await();
        }

        return clientInitializer.getServerResult();
    }
}

　　// 客户端从服务端读取数据完成
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        super.channelRead(ctx, msg);
        result=msg;
        System.out.println("返回数据读取完毕");
        latch.countDown();
    }

　　由此实现了线程协作，否则调用结果无法得到返回。