Java实现简单RPC框架（转）

一、RPC简介

RPC，全称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。另外，RPC是与语言无关的。

RPC示意图：

如上图所示，假设Computer1在调用sayHi() 方法，对于Computer1而言，调用sayHi()方法就像调用本地方法一样。调用->返回。但从后续调用可以看出Computer1调用的是Computer2中的sayHi() 方法，RPC屏蔽了底层实现的细节，让调用者无需关注网络通信，数据传输等细节。

二、RPC框架的实现

上面介绍了RPC的核心原理： RPC能够让本地应用简单、高效地调用服务器总的过程（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？

1、通信模型

假设通信的A机器和B机器，A和B之间有通信模型，在Java中一般基于BIO和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。

三、Java实现RPC框架

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，Java原生序列化。

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，运行在服务端，负责将本地服务发布到远程服务； 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。

3、具体实现

工程结构

1) 创建服务提供者

服务提供接口

public interface IHelloService {

    String sayHi(String name);

}

　　

服务提供接口实现

public class HelloServiceImpl  implements  IHelloService{

    @Override
    public String sayHi(String name) {
        return "Hi, " + name;
    }

}

　　

2）服务中心

服务中心接口

public interface IServer {

    public  void stop();

    public void start() throws IOException;

    public  void register(Class serviceInterface, Class impl);

    public  boolean isRunning();

    public int getPort();
}

　　

服务中心接口实现

public class ServiceCenter implements  IServer {

    private static int availableProcessors = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

    private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(availableProcessors);

    private static  final HashMap<String, Class> serviceRegister = new HashMap<>();

    static {
        CommonUtil.print("availableProcessors:" + availableProcessors);
    }

    private  static  boolean isRunning = false;

    private  static  int port;

    public ServiceCenter(int p){
        port = p;
    }

    @Override
    public void stop() {
        isRunning = false;
        executor.shutdown();;
    }

    @Override
    public void start() throws IOException {
        ServerSocket server = new ServerSocket();
        server.bind(new InetSocketAddress(port));
        CommonUtil.print("start server, port:" + port);
        try{
            while (true){
                // 1.监听客户端的TCP连接，接到TCP连接后将其封装成task，由线程池执行
                Socket client = server.accept();
                CommonUtil.print("accept socket client");
                executor.execute(new ServiceTask(client));
            }
        }finally {
            server.close();
        }
    }

    @Override
    public void register(Class serviceInterface, Class impl) {
        serviceRegister.put(serviceInterface.getName(), impl);
    }

    @Override
    public boolean isRunning() {
        return isRunning;
    }

    @Override
    public int getPort() {
        return port;
    }

    private  static  class ServiceTask implements  Runnable{

        Socket client = null;

        public  ServiceTask(Socket socket){
            this.client = socket;
        }

        @Override
        public void run() {

            ObjectInputStream input = null;
            ObjectOutputStream output = null;
            try {
                // 2.将客户端发送的码流反序列化成对象，反射调用服务实现者，获取执行结果
                input = new ObjectInputStream(client.getInputStream());

                String serviceName = input.readUTF();
                String methodName = input.readUTF();

                CommonUtil.print("serviceName：" + serviceName  + "methodName:" + methodName);
                Class<?>[] parameterTypes = (Class<?>[]) input.readObject();
                Object[] arguments = (Object[]) input.readObject();
                Class serviceClass = serviceRegister.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.将执行结果反序列化，通过socket发送给客户端
                output = new ObjectOutputStream(client.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 (client != null) {
                    try {
                        client.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }

        }
    }
}

　　

3） 消费者

消费者获取远程方法

public class RPCClient<T> {

    public static <T> T getRemoteProxyObj(final  Class<?> serviceInterface, final InetSocketAddress addr){
        //1\将本地的接口调用转换成JDK的动态代理，在动态代理中实现接口的远程调用

        return (T) Proxy.newProxyInstance(serviceInterface.getClassLoader(), new Class<?>[]{serviceInterface}, new InvocationHandler() {
            @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要的类接口，方法名、参数列表等编码后发送给服务提供者
                    output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
                    CommonUtil.print("serviceInterface.getName：" + serviceInterface.getName()  + " method.getName():" + method.getName());
                    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();
                }
            }
        });
    }

}

　　

4）测试

服务提供者先进行注册

public class ServiceRegister {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    CommonUtil.print("服务注册");
                    IServer serviceServer = new ServiceCenter(8088);
                    serviceServer.register(IHelloService.class, HelloServiceImpl.class);
                    serviceServer.start();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                ;
            }
        }).start();
    }
}

　　

消费者进行调用

public class ServiceConsumer {

    public static void main(String[] args) {
        InetSocketAddress inetSocketAddress =  new InetSocketAddress("localhost",8088);
        IHelloService service = RPCClient.getRemoteProxyObj(IHelloService.class, inetSocketAddress);
        CommonUtil.print(service.sayHi("Nick"));
    }

}

　　

5）输出结果

四、总结
RPC本质为消息处理模型，RPC屏蔽了底层不同主机间的通信细节，让进程调用远程的服务就像是本地的服务一样。

五、可以改进的地方
这里实现的简单RPC框架是使用Java语言开发，与Java语言高度耦合，并且通信方式采用的Socket是基于BIO实现的，IO效率不高，还有Java原生的序列化机制占内存太多，运行效率也不高。可以考虑从下面几种方法改进。

可以采用基于JSON数据传输的RPC框架；
可以使用NIO或直接使用Netty替代BIO实现；
使用开源的序列化机制，如Hadoop Avro与Google protobuf等；
服务注册可以使用Zookeeper进行管理，能够让应用更加稳定。

来自: Java实现简单的RPC框架

六、流行的RPC框架

1、dubbo/dubbox

dubbo架构模型

2、Monta（新浪微博开源）

3、Thrift（夸语言的RPC框架，无服务治理）

4、Grpc （google的Grpc）

各种框架的对比