JAVA RPC（一）RPC入门
为什么要写这个RPC
市面上常见的RPC框架很多，grpc，motan，dubbo等，但是随着越来越多的元素加入，复杂的架构设计等因素似使得这些框架就想spring一样，虽然号称是轻量级，但是用起来却是让我们很蹩脚，大量的配置，繁杂的API设计，其实，我们根本用不上这些东西！！！ 我也算得上是在很多个互联网企业厮杀过，见过很多很多的内部RPC框架，有些优秀的设计让我非常赞赏，有一天我突然想着，为什么不对这些设计原型进行聚合归类，自己搞一套【轻量级】RPC框架呢，碍于工作原因，一直没有时间倒腾出空，十一期间工作闲暇，说搞就搞吧，希望源码对大家对认识RPC框架起到推进的作用。东西越写越多，有各种问题欢迎随时拍砖
RPC基础概念
RPC就是远程过程调用协议，其作用就是客户端与服务端之间的远程调用，就像本地自己调用一样，让服务端进行服务化，功能唯一性，负载热点流量。
RPC框架的实现
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:thrift,protobuf,Arvo等。
下面用简单的原生java socket来实现rpc调用，方便大家更深层了解rpc原理
服务类接口
1 package socketrpc; 2 3 public interface IHello { 4 String sayHello(String string); 5 }
服务实现类
1 package socketrpc.server; 2 3 import socketrpc.IHello; 4 5 public class HelloServiceImpl implements IHello { 6 7 @Override 8 public String sayHello(String string) { 9 return "你好:".concat ( string ); 10 } 11 }
客户端实现
package socketrpc.client; import socketrpc.IHello; 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.InetSocketAddress; import java.net.Socket; public class RpcClientProxy<T> implements InvocationHandler { private Class<T> serviceInterface; private InetSocketAddress addr; public RpcClientProxy(Class<T> serviceInterface, String ip,String port) { this.serviceInterface = serviceInterface; this.addr = new InetSocketAddress(ip, Integer.parseInt ( port )); } public T getClientIntance(){ return (T) Proxy.newProxyInstance (serviceInterface.getClassLoader(),new Class<?>[]{serviceInterface},this); } @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { Socket socket = null; ObjectOutputStream output = null; ObjectInputStream input = null; try { // 2.创建Socket客户端，根据指定地址连接远程服务提供者 socket = new Socket(); socket.connect(addr); // 3.将远程服务调用所需的接口类、方法名、参数列表等编码后发送给服务提供者 output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream()); output.writeUTF(serviceInterface.getName()); output.writeUTF(method.getName()); output.writeObject(method.getParameterTypes()); output.writeObject(args); // 4.同步阻塞等待服务器返回应答，获取应答后返回 input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream()); return input.readObject(); } finally { if (socket != null) socket.close(); if (output != null) output.close(); if (input != null) input.close(); } } public static void main(String[] args) { RpcClientProxy client = new RpcClientProxy<>(IHello.class,"localhost","6666"); IHello hello = (IHello) client.getClientIntance (); System.out.println (hello.sayHello ( "socket rpc" )); } }
服务端实现
package socketrpc.server; import socketrpc.IHello; import java.io.IOException; import java.io.ObjectInputStream; import java.io.ObjectOutputStream; import java.lang.reflect.Method; import java.net.InetSocketAddress; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; import java.util.HashMap; public class RpcServer { private static final HashMap<String, Class<?>> serviceRegistry = new HashMap<>(); private int port; public RpcServer(int port) { this.port =port; } public RpcServer register(Class serviceInterface, Class impl) { serviceRegistry.put(serviceInterface.getName(), impl); return this; } public void run() throws IOException { ServerSocket server = new ServerSocket(); server.bind(new InetSocketAddress (port)); System.out.println("start server"); ObjectInputStream input =null; ObjectOutputStream output =null; Socket socket=null; try { while(true){ socket = server.accept (); input =new ObjectInputStream(socket.getInputStream()); String serviceName = input.readUTF(); String methodName = input.readUTF(); System.out.println (methodName); Class<?>[] parameterTypes = (Class<?>[]) input.readObject(); Object[] arguments = (Object[]) input.readObject(); Class serviceClass = serviceRegistry.get(serviceName); if (serviceClass == null) { throw new ClassNotFoundException(serviceName + " not found"); } Method method = serviceClass.getMethod(methodName, parameterTypes); Object result = method.invoke(serviceClass.newInstance(), arguments); output = new ObjectOutputStream (socket.getOutputStream()); output.writeObject(result); } } catch (Exception e){ e.printStackTrace(); }finally { if (output != null) { try { output.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if (input != null) { try { input.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if (socket != null) { try { socket.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } public static void main(String[] args) throws IOException { new RpcServer ( 6666 ).register ( IHello.class,HelloServiceImpl.class).run (); } }
启动服务端和客户端后运行结果如下
客户端代码简单讲解
1 private Class<T> serviceInterface; 2 private InetSocketAddress addr; 3 4 public RpcClientProxy(Class<T> serviceInterface, String ip,String port) { 5 this.serviceInterface = serviceInterface; 6 this.addr = new InetSocketAddress(ip, Integer.parseInt ( port )); 7 } 8 9 public T getClientIntance(){ 10 return (T) Proxy.newProxyInstance (serviceInterface.getClassLoader(),new Class<?>[]{serviceInterface},this); 11 }
传入接口类和ip端口,调用getClientIntance方法时,对当前接口进行代理,实际调用方法为
1 @Override 2 public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { 3 4 Socket socket = null; 5 ObjectOutputStream output = null; 6 ObjectInputStream input = null; 7 8 try { 9 // 2.创建Socket客户端，根据指定地址连接远程服务提供者 10 socket = new Socket(); 11 socket.connect(addr); 12 13 // 3.将远程服务调用所需的接口类、方法名、参数列表等编码后发送给服务提供者 14 output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream()); 15 output.writeUTF(serviceInterface.getName()); 16 output.writeUTF(method.getName()); 17 output.writeObject(method.getParameterTypes()); 18 output.writeObject(args); 19 20 // 4.同步阻塞等待服务器返回应答，获取应答后返回 21 input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream()); 22 return input.readObject(); 23 } finally { 24 if (socket != null) socket.close(); 25 if (output != null) output.close(); 26 if (input != null) input.close(); 27 } 28 }
遵循下面步骤
1：创建socket，并和远程进行三次连接握手【socket.connect(addr)】。
2：封装socket输出流【ObjectOutputStream】。
3：输出类名称，方法名称，参数类型和参数值给server。
4：获取socket输入流，等待server返回结果。
服务端代码简单讲解
1 public RpcServer(int port) { 2 this.port =port; 3 } 4 5 public RpcServer register(Class serviceInterface, Class impl) { 6 serviceRegistry.put(serviceInterface.getName(), impl); 7 return this; 8 }
初始化服务端，将服务类注册到hashMap【模拟spring上下文】
1 public void run() throws IOException { 2 3 ServerSocket server = new ServerSocket(); 4 server.bind(new InetSocketAddress (port)); 5 System.out.println("start server"); 6 ObjectInputStream input =null; 7 ObjectOutputStream output =null; 8 Socket socket=null; 9 try { 10 while(true){ 11 socket = server.accept (); 12 input =new ObjectInputStream(socket.getInputStream()); 13 14 String serviceName = input.readUTF(); 15 String methodName = input.readUTF(); 16 System.out.println (methodName); 17 Class<?>[] parameterTypes = (Class<?>[]) input.readObject(); 18 Object[] arguments = (Object[]) input.readObject(); 19 Class serviceClass = serviceRegistry.get(serviceName); 20 if (serviceClass == null) { 21 throw new ClassNotFoundException(serviceName + " not found"); 22 } 23 Method method = serviceClass.getMethod(methodName, parameterTypes); 24 Object result = method.invoke(serviceClass.newInstance(), arguments); 25 output = new ObjectOutputStream (socket.getOutputStream()); 26 output.writeObject(result); 27 } 28 } catch (Exception e){ 29 e.printStackTrace(); 30 }finally { 31 if (output != null) { 32 try { 33 output.close(); 34 } catch (IOException e) { 35 e.printStackTrace(); 36 } 37 } 38 if (input != null) { 39 try { 40 input.close(); 41 } catch (IOException e) { 42 e.printStackTrace(); 43 } 44 } 45 if (socket != null) { 46 try { 47 socket.close(); 48 } catch (IOException e) { 49 e.printStackTrace(); 50 } 51 } 52 } 53 54 }
服务端执行做了以下几件事：
1：绑定端口，阻塞等待客户端调用【socket = server.accept ()】。
2：封装输入流【socket.getInputStream()】。
3：从输入流中获取到接口名，方法名，参数类型，参数值。
4：找到初始化时hashmap中的服务类。
5：反射获取服务实现类方法并根据请求参数进行服务调用。
6：封装输出流【ObjectOutputStream】，并且返回结果。
到目前为止，整个简单的socket实现的RPC服务就已经全部完成了，可以优化的部分。
1：序列化局限，原生序列化只能序列化实现了【Serializable】接口的服务类，并且序列化复杂对象时，内容庞大效率极低，需要高效的序列化协议进行序列化参数方法等必要请求入参
2：BIO性能局限，socket服务端采用默认的BIO来阻塞获取输入流，效率低下，需采用NIO等异步非阻塞服务端方案，例如netty,mina和java nio等。
3：在大型企业级RPC解决方案中，客户端和服务端的长连接需要一直保持，否则每次调用时都要重新进行三次握手和四次挥手，这样频繁的创建tcp连接对机器性能是极大的损耗，对socket的连接可以采用apache pool2连接池等方案
4：服务端负载，需要考虑服务自动发现，让客户端在不需要重启的情况下能动态感知服务端的变化，从而实现热部署等。可以采用办法定时自动轮询，zookeeper等。
5：服务端服务类执行异常，客户端感知等。
好了，相信看完本章内容对于rpc框架来说，大家已经将基础了解的差不多了，下面我将会给大家全面讲解基于zk，thrift，netty的企业级RPC解决方案
