gRPC（2）：四种基本通信模式

在 gRPC（1）：入门及简单使用（go） 中，我们实现了一个简单的 gRPC 应用程序，其中双方通信是简单的请求—响应模式，没发出一个请求都会得到一个响应，然而，借助 gRPC 可以实现不同的通信模式，这里介绍四种 gRPC 应用程序的基础通信模式：一元RPC、服务端流RPC、客户端流RPC、双向流RPC

1、一元RPC

一元 RPC 也被称为简单 RPC， 其实就是 gRPC（1）：入门及简单使用（go） 中实现的请求—响应模式，每调用一次得到一个结果，这里再以一个简单的订单管理程序做说明，实现两个服务：addOrder 用于添加订单；getOrder 用于根据 id 获取订单：

• 服务定义

syntax = "proto3";
package proto;
option go_package = "./proto";

service OrderManagement {
    rpc addOrder(Order) returns (StringValue);
    rpc getOrder(StringValue) returns (Order);
}

message Order {
    string id = 1;
    repeated string items = 2;    // repeated 表示列表
    string description = 3;
    float price = 4;
    string destination = 5;
}

message StringValue {
    string value = 1;
}

• 服务端实现

package main

import (
	"context"
	"fmt"
	"log"
	"net"
	"strings"

	pb "order/proto"

	"github.com/gofrs/uuid"
	"google.golang.org/grpc"
	"google.golang.org/grpc/codes"
	"google.golang.org/grpc/status"
)

const (
	port = ":50051"
)

type server struct {
	pb.UnimplementedOrderManagementServer
}

// 模拟存储
var orderMap = make(map[string]*pb.Order)

func (s *server) AddOrder(ctx context.Context, order *pb.Order) (*pb.StringValue, error) {
	id, err := uuid.NewV4()
	if err != nil {
		return nil, status.Errorf(codes.Internal, "Error while generating Product ID", err)
	}
	order.Id = id.String()
	orderMap[order.Id] = order
	log.Printf("Order %v : %v - Added.", order.Id, order.Description)
	return &pb.StringValue{Value: order.Id}, nil
}

func (s *server) GetOrder(ctx context.Context, orderID *pb.StringValue) (*pb.Order, error) {
	order, exists := orderMap[orderID.Value]
	if exists && order != nil {
		log.Printf("Order %v : %v - Retrieved.", order.Id, order.Description)
		return order, nil
	}
	return nil, status.Errorf(codes.NotFound, "Order does not exist.", orderID.Value)
}

func main() {
	lis, err := net.Listen("tcp", port)
	if err != nil {
		log.Fatalf("failed to listen: %v", err)
	}
	s := grpc.NewServer()
	pb.RegisterOrderManagementServer(s, &server{})
	if err := s.Serve(lis); err != nil {
		log.Fatalf("failed to serve: %v", err)
	}
}

• 客户端实现

package main

import (
	"context"
	"io"
	"log"
	"time"

	pb "order/proto"

	"google.golang.org/grpc"
)

const (
	address = "localhost:50051"
)

func main() {
	conn, err := grpc.Dial(address, grpc.WithInsecure())
	if err != nil {
		log.Fatalf("did not connect: %v", err)
	}
	defer conn.Close()

	c := pb.NewOrderManagementClient(conn)

	orderID, err := c.AddOrder(context.Background(),
		&pb.Order{
			Items:       []string{"XiaoMI 11"},
			Description: "XiaoMI 11",
			Price:       3999,
			Destination: "suzhou",
		})
	if err != nil {
		log.Fatalf("could not add order: %v", err)
	}
	log.Printf("Added order: %v", orderID.Value)
}

2、服务端流RPC

与一元 RPC 不同的是，流模式下响应或者请求都可以是一个序列，这个序列也被称为”流“，服务端流 RPC 下，客户端发出一个请求，但不会立即得到一个响应，而是在服务端与客户端之间建立一个单向的流，服务端可以随时向流中写入多个响应消息，最后主动关闭流，而客户端需要监听这个流，不断获取响应直到流关闭

下面以一个简单的关键词搜索功能为例，客户端发送关键字，服务端进行匹配，每找到一个就写进流中，在之前的基础上添加代码：

• 服务定义

service OrderManagement {
	...
    // stream 将返回参数指定为订单流
    rpc searchOrders(StringValue) returns (stream Order);
}

• 服务端实现

func (s *server) SearchOrders(searchQuery *pb.StringValue, stream pb.OrderManagement_SearchOrdersServer) error {
	for key, order := range orderMap {
		for _, item := range order.Items {
			if strings.Contains(item, searchQuery.Value) {
				err := stream.Send(&order)
				if err != nil {
					return fmt.Errorf("error sending message to stream: %v", err)
				}
				log.Printf("order found: " + key)
				break
			}
		}
	}
	return nil
}

• 客户端实现

...
// 获得建立的流对象
stream, err := c.SearchOrders(context.Background(), &pb.StringValue{Value: "XiaoMI"})
if err != nil {
    log.Fatalf("search error: %v", err)
}
for {
    // 循环读取
    order, err := stream.Recv()
    if err == io.EOF {
        log.Print("EOF")
        break
    }
    if err != nil {
        log.Fatal("error: ", err)
    }
    log.Print(order)
}

3、客户端流RPC

客户端流，和服务端流一样的道理，只不过流的方向变为从客户端到服务端，可以发送多条响应，服务端只会响应一次，但何时响应取决于服务端的逻辑，以更新订单序列为例，客户端可以发送一系列订单，服务端可以选择在任意时候停止读取并发送响应：

• 服务定义

service OrderManagement {
    ...
    rpc updateOrders(stream Order) returns (StringValue);
}

• 服务端实现

func (s *server) UpdateOrders(stream pb.OrderManagement_UpdateOrdersServer) error {
	for {
		order, err := stream.Recv()
		if err == io.EOF {
			return stream.SendAndClose(&pb.StringValue{Value: "finished"})
		}
		if err != nil {
			return err
		}
		orderMap[order.Id] = order
		log.Print("OrderID " + order.Id + " updated")
	}
}

• 客户端实现

// 取得流
updateStream, err := c.UpdateOrders(context.Background())
if err != nil {
    log.Fatalf("update err: %v", err)
}
// 发送 Order1
if err = updateStream.Send(&pb.Order{
    Id:          "1",
    Items:       []string{"Huawei P50"},
    Description: "Huawei P50",
    Price:       5999,
    Destination: "suzhou",
}); err != nil {
    log.Fatalf("send error: %v", err)
}
// 发送 Order2
if err = updateStream.Send(&pb.Order{
    Id:          "2",
    Items:       []string{"iphone 12"},
    Description: "iphone 12",
    Price:       8999,
    Destination: "suzhou",
}); err != nil {
    log.Fatalf("send error: %v", err)
}
...
// 关闭流，结束发送
updateRes, err := updateStream.CloseAndRecv()
if err != nil {
    log.Fatalf("update stream close error: %v", err)
}
log.Printf("update res: %v", updateRes)

4、双向流RPC

双向流，顾名思义，由客户端发起调用后，将建立起双向的流，在这之后，通信将完全基于双方的应用逻辑，流的操作完全独立，客户端和服务端可以按照任意顺序进行读取和写入，以一个订单筛选过程为例，客户端发送一串订单 ID 序列，服务端进行检查，每遇到一个有效的 ID 就写入流中响应：

• 服务定义

service OrderManagement {
    ...
    rpc processOrders(stream StringValue) returns (stream StringValue);
}

• 服务端实现

func (s *server) ProcessOrders(stream pb.OrderManagement_ProcessOrdersServer) error {
	for {
		orderId, err := stream.Recv()
		if err == io.EOF {
			return nil
		}
		if err != nil {
			return err
		}
		order, exists := orderMap[orderId.Value]
		if exists && order != nil {
			stream.Send(&pb.StringValue{Value: order.Id})
		}
	}
}

• 客户端实现

...
// 取得双向流
processStream, err := c.ProcessOrders(context.Background())
// 同步channel，防止主程序提前退出
waitc := make(chan struct{})
// 双向流是完全异步的，开一个协程用于读取响应
go func() {
    for {
        orderId, err := processStream.Recv()
        if err == io.EOF {
            close(waitc)
            return
        }
        if err != nil {
            log.Fatalf("recv error: %v", err)
        }
        log.Print("recv " + orderId.Value)
    }
}()
// 请求
if err = processStream.Send(&pb.StringValue{Value: "1"}); err != nil {
    log.Fatalf("1 send error: %v", err)
}
if err = processStream.Send(&pb.StringValue{Value: "2"}); err != nil {
    log.Fatalf("2 send error: %v", err)
}
if err = processStream.Send(&pb.StringValue{Value: "3"}); err != nil {
    log.Fatalf("3 send error: %v", err)
}
if err = processStream.CloseSend(); err != nil {
    log.Fatal(err)
}
// 等待读取结束
<-waitc

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这就是 gRPC 中主要的四种通信模式，基于它们可以实现各种 gRPC 场景下的交互，至于选择哪种，还需根据具体的场景考虑