java基礎總結(四十七)--RPC介紹

來自https://www.cnblogs.com/codingexperience/p/5930752.html

個人理解，rpc重點就是，像調用本地服務一樣調用遠程服務，他的實現可以有很多種；而http與socket值得是一種具體的通訊協議；即rpc可以通過http或socket協議來實現。

一、RPC簡介

RPC，全稱爲Remote Procedure Call，即遠程過程調用，它是一個計算機通信協議。它允許像調用本地服務一樣調用遠程服務。它可以有不同的實現方式。如RMI(遠程方法調用)、Hessian、Http invoker等。另外，RPC是與語言無關的。

    RPC示意圖

如上圖所示，假設Computer1在調用sayHi()方法，對於Computer1而言調用sayHi()方法就像調用本地方法一樣，調用 –>返回。但從後續調用可以看出Computer1調用的是Computer2中的sayHi()方法，RPC屏蔽了底層的實現細節，讓調用者無需關注網絡通信，數據傳輸等細節。

二、RPC框架的實現

    上面介紹了RPC的核心原理：RPC能夠讓本地應用簡單、高效地調用服務器中的過程（服務）。它主要應用在分佈式系統。如Hadoop中的IPC組件。但怎樣實現一個RPC框架呢？

從下面幾個方面思考，僅供參考：

1.通信模型：假設通信的爲A機器與B機器，A與B之間有通信模型，在Java中一般基於BIO或NIO；。

2.過程（服務）定位：使用給定的通信方式，與確定IP與端口及方法名稱確定具體的過程或方法；

3.遠程代理對象：本地調用的方法(服務)其實是遠程方法的本地代理，因此可能需要一個遠程代理對象，對於Java而言，遠程代理對象可以使用Java的動態對象實現，封裝了調用遠程方法調用；

4.序列化，將對象名稱、方法名稱、參數等對象信息進行網絡傳輸需要轉換成二進制傳輸，這裏可能需要不同的序列化技術方案。如:protobuf，Arvo等。

三、Java實現RPC框架

1、實現技術方案

     下面使用比較原始的方案實現RPC框架，採用Socket通信、動態代理與反射與Java原生的序列化。

2、RPC框架架構

RPC架構分爲三部分：

1）服務提供者，運行在服務器端，提供服務接口定義與服務實現類。

2）服務中心，運行在服務器端，負責將本地服務發佈成遠程服務，管理遠程服務，提供給服務消費者使用。

3）服務消費者，運行在客戶端，通過遠程代理對象調用遠程服務。

3、 具體實現

服務提供者接口定義與實現，代碼如下：

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public interface HelloService {       String sayHi(String name);   }

HelloServices接口實現類：

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public class HelloServiceImpl implements HelloService {       public String sayHi(String name) {         return "Hi, " + name;     }   }

服務中心代碼實現，代碼如下：

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public interface Server {     public void stop();       public void start() throws IOException;       public void register(Class serviceInterface, Class impl);       public boolean isRunning();       public int getPort(); }

服務中心實現類：

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public class ServiceCenter implements Server {     private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());       private static final HashMap<String, Class> serviceRegistry = new HashMap<String, Class>();       private static boolean isRunning = false;       private static int port;       public ServiceCenter(int port) {         this.port = port;     }       public void stop() {         isRunning = false;         executor.shutdown();     }       public void start() throws IOException {         ServerSocket server = new ServerSocket();         server.bind(new InetSocketAddress(port));         System.out.println("start server");         try {             while (true) {                 // 1.監聽客戶端的TCP連接，接到TCP連接後將其封裝成task，由線程池執行                 executor.execute(new ServiceTask(server.accept()));             }         } finally {             server.close();         }     }       public void register(Class serviceInterface, Class impl) {         serviceRegistry.put(serviceInterface.getName(), impl);     }       public boolean isRunning() {         return isRunning;     }       public int getPort() {         return port;     }       private static class ServiceTask implements Runnable {         Socket clent = null;           public ServiceTask(Socket client) {             this.clent = client;         }           public void run() {             ObjectInputStream input = null;             ObjectOutputStream output = null;             try {                 // 2.將客戶端發送的碼流反序列化成對象，反射調用服務實現者，獲取執行結果                 input = new ObjectInputStream(clent.getInputStream());                 String serviceName = input.readUTF();                 String methodName = input.readUTF();                 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);                   // 3.將執行結果反序列化，通過socket發送給客戶端                 output = new ObjectOutputStream(clent.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 (clent != null) {                     try {                         clent.close();                     } catch (IOException e) {                         e.printStackTrace();                     }                 }             }           }     } }

　客戶端的遠程代理對象：

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public class RPCClient<T> {     public static <T> T getRemoteProxyObj(final Class<?> serviceInterface, final InetSocketAddress addr) {         // 1.將本地的接口調用轉換成JDK的動態代理，在動態代理中實現接口的遠程調用         return (T) Proxy.newProxyInstance(serviceInterface.getClassLoader(), new Class<?>[]{serviceInterface},                 new InvocationHandler() {                     public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {                         Socket socket = null;                         ObjectOutputStream output = null;                         ObjectInputStream input = null;                         try {                             // 2.創建Socket客戶端，根據指定地址連接遠程服務提供者                             socket = new Socket();                             socket.connect(addr);                               // 3.將遠程服務調用所需的接口類、方法名、參數列表等編碼後發送給服務提供者                             output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());                             output.writeUTF(serviceInterface.getName());                             output.writeUTF(method.getName());                             output.writeObject(method.getParameterTypes());                             output.writeObject(args);                               // 4.同步阻塞等待服務器返回應答，獲取應答後返回                             input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());                             return input.readObject();                         } finally {                             if (socket != null) socket.close();                             if (output != null) output.close();                             if (input != null) input.close();                         }                     }                 });     } }

最後爲測試類：

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public class RPCTest {       public static void main(String[] args) throws IOException {         new Thread(new Runnable() {             public void run() {                 try {                     Server serviceServer = new ServiceCenter(8088);                     serviceServer.register(HelloService.class, HelloServiceImpl.class);                     serviceServer.start();                 } catch (IOException e) {                     e.printStackTrace();                 }             }         }).start();         HelloService service = RPCClient.getRemoteProxyObj(HelloService.class, new InetSocketAddress("localhost", 8088));         System.out.println(service.sayHi("test"));     } }

運行結果：

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regeist service HelloService start server Hi, test

四、總結

      RPC本質爲消息處理模型，RPC屏蔽了底層不同主機間的通信細節，讓進程調用遠程的服務就像是本地的服務一樣。

五、可以改進的地方

     這裏實現的簡單RPC框架是使用Java語言開發，與Java語言高度耦合，並且通信方式採用的Socket是基於BIO實現的，IO效率不高，還有Java原生的序列化機制佔內存太多，運行效率也不高。可以考慮從下面幾種方法改進。

1. 可以採用基於JSON數據傳輸的RPC框架；
2. 可以使用NIO或直接使用Netty替代BIO實現；
3. 使用開源的序列化機制，如Hadoop Avro與Google protobuf等；
4. 服務註冊可以使用Zookeeper進行管理，能夠讓應用更加穩定。