thrift 的原理和使用
Thrift 架構
Thrift是一個跨語言的服務部署框架，最初由Facebook於2007年開發，2008年進入Apache開源項目。Thrift通過IDL（Interface Definition Language，接口定義語言）來定義RPC（Remote Procedure Call，遠程過程調用）的接口和數據類型，然后通過thrift編譯器生成不同語言的代碼（目前支持C++,Java, Python, PHP, Ruby, Erlang, Perl, Haskell, C#, Cocoa, Smalltalk和OCaml），並由生成的代碼負責RPC協議層和傳輸層的實現。
PS：CentOS下的Thrift的安裝流程可以參考這里。
Thrift架構
圖中，TProtocol（協議層），定義數據傳輸格式，例如：
- TBinaryProtocol：二進制格式；
- TCompactProtocol：壓縮格式；
- TJSONProtocol：JSON格式；
- TSimpleJSONProtocol：提供JSON只寫協議, 生成的文件很容易通過腳本語言解析；
- TDebugProtocol：使用易懂的可讀的文本格式，以便於debug
TTransport（傳輸層），定義數據傳輸方式，可以為TCP/IP傳輸，內存共享或者文件共享等）被用作運行時庫。
- TSocket：阻塞式socker；
- TFramedTransport：以frame為單位進行傳輸，非阻塞式服務中使用；
- TFileTransport：以文件形式進行傳輸；
- TMemoryTransport：將內存用於I/O，java實現時內部實際使用了簡單的ByteArrayOutputStream；
- TZlibTransport：使用zlib進行壓縮， 與其他傳輸方式聯合使用，當前無java實現；
Thrift支持的服務模型
- TSimpleServer：簡單的單線程服務模型，常用於測試；
- TThreadPoolServer：多線程服務模型，使用標准的阻塞式IO；
- TNonblockingServer：多線程服務模型，使用非阻塞式IO（需使用TFramedTransport數據傳輸方式）；
Thrift實際上是實現了C/S模式，通過代碼生成工具將thrift文生成服務器端和客戶端代碼（可以為不同語言），從而實現服務端和客戶端跨語言的支持。用戶在Thirft文件中聲明自己的服務，這些服務經過編譯后會生成相應語言的代碼文件，然后客戶端調用服務，服務器端提服務便可以了。
一般將服務放到一個.thrift文件中，服務的編寫語法與C語言語法基本一致，在.thrift文件中有主要有以下幾個內容：變量聲明（variable）、數據聲明（struct）和服務接口聲明（service, 可以繼承其他接口）。
下面分析Thrift的tutorial中帶的例子tutorial.thrift：
// 包含頭文件 include “shared.thrift” // 指定目標語言 namespace cpp tutorial // 定義變量 const i32 INT32CONSTANT = 9853 // 定義結構體 struct Work { 1: i32 num1 = 0, 2: i32 num2, 3: Operation op, 4: optional string comment, } // 定義服務 service Calculator extends shared.SharedService { /** * A method definition looks like C code. It has a return type, arguments, * and optionally a list of exceptions that it may throw. Note that argument * lists and exception lists are specified using the exact same syntax as * field lists in struct or exception definitions. */ void ping(), i32 add(1:i32 num1, 2:i32 num2), i32 calculate(1:i32 logid, 2:Work w) throws (1:InvalidOperation ouch), /** * This method has a oneway modifier. That means the client only makes * a request and does not listen for any response at all. Oneway methods * must be void. */ oneway void zip() }
編譯thrift文件，生成C++代碼：
./thrift --gen cpp tutorial.thrift #結果代碼存放在gen-cpp目錄下
如果是要生成java代碼：
./thrift --gen java tutorial.thrift #結果代碼存放在gen-java目錄下
client端和sever端代碼要調用編譯.thrift生成的中間文件。
下面分析cpp文件下面的CppClient.cpp和CppServer.cpp代碼
在client端，用戶自定義CalculatorClient類型的對象（用戶在.thrift文件中聲明的服務名稱是Calculator， 則生成的中間代碼中的主類為CalculatorClient）， 該對象中封裝了各種服務，可以直接調用（如client.ping()）, 然后thrift會通過封裝的rpc調用server端同名的函數。
在server端，需要實現在.thrift文件中聲明的服務中的所有功能，以便處理client發過來的請求。
Thrift語法
Thrift文件支持shell命令，因此thrift是可執行的。
Thrfit支持shell注釋風格（#），也支持C/C++語言中單行（//）或者多行（/* */）注釋風格
數據類型
1、基本類型
- bool，布爾型，1個字節；
- byte，有符號單字節；
- i16，有符號16位整型；
- i32，有符號32位整型；
- i64，有符號64位整型；
- double，64位浮點數；
- string，字符串；
- binary，字節數組；
注意：thrift不支持無符號整型。
2、容器
- map<t1,t2>，字典；
- list<t1>，列表；
- set<t1>，集合；
注意：容器中的元素類型可以是除了service 以外的任何合法thrift類型（包括結構體和異常）。
3、結構體 struct
Thrift結構體在概念上同C語言結構體類型—-一種將相關屬性聚集（封裝）在一起的方式；
在面向對象語言中，thrift結構體被轉換成類。
struct Work { 1: i32 num1 = 0, 2: i32 num2, 3: Operation op, 4: optional string comment, }
結構體中，每個字段包含一個整數ID，數據類型、字段名，和一個可選的默認值。
字段還可以聲明為"optional"，當該字段沒有設置的時候，不會被序列化輸出；
規范的struct定義中的每個域均會使用required或者optional關鍵字進行標識。如果required標識的域沒有賦值，thrift將給予提示。如果optional標識的域沒有賦值，該域將不會被序列化傳輸。如果某個optional標識域有缺省值而用戶沒有重新賦值，則該域的值一直為缺省值。
4、異常 exception
異常在語法和功能上類似於結構體，只不過異常使用關鍵字exception而不是struct關鍵字聲明。但它在語義上不同於結構體，當定義一個RPC服務時，開發者可能需要聲明一個遠程方法拋出一個異常。
exception InvalidOperation { 1: i32 what, 2: string why }
5、服務 service
在流行的序列化/反序列化框架（如protocol buffer）中，Thrift是少有的提供多語言間RPC服務的框架。
Thrift編譯器會根據選擇的目標語言為server產生服務接口代碼，為client產生樁代碼。
//“Twitter”與“{”之間需要有空格！！！ service Twitter { // 方法定義方式類似於C語言中的方式，它有一個返回值，一系列參數和可選的異常 // 列表. 注意，參數列表和異常列表定義方式與結構體中域定義方式一致. void ping(), // 函數定義可以使用逗號或者分號標識結束 bool postTweet(1:Tweet tweet); // 參數可以是基本類型或者結構體，參數是只讀的（const），不可以作為返回值！！！ TweetSearchResult searchTweets(1:string query); // 返回值可以是基本類型或者結構體 // ”oneway”標識符表示client發出請求后不必等待回復（非阻塞）直接進行下面的操作， // ”oneway”方法的返回值必須是void oneway void zip() // 返回值可以是void }
service中的函數，其參數列表的定義方式與struct完全一樣；
service支持繼承，一個service可使用extends關鍵字繼承另一個service，struct不支持繼承；
6、枚舉類型 enum
enum TweetType { TWEET, // 編譯器默認從1開始賦值 RETWEET = 2, // 可以賦予某個常量某個整數 DM = 0xa, //允許常量是十六進制整數 REPLY // 末尾沒有逗號 }
struct Tweet { 1: required i32 userId; 2: required string userName; 3: required string text; 4: optional Location loc; 5: optional TweetType tweetType = TweetType.TWEET // 給常量賦缺省值時，使用常量的全稱 16: optional string language = "english" }
注意：枚舉常量必須是32位的正整數
7、常量 const
Thrift允許用戶定義常量，復雜的類型和結構體可使用JSON形式表示。
const i32 INT_CONST = 1234; // 分號是可選的 const map<string,string> MAP_CONST = {"hello": "world", "goodnight": "moon"}
PS：跟C語言類似，Thrift也支持typedef語句，例如：
typedef i32 MyInteger
命名空間
Thrift中的命名空間同C++中的namespace類似，它們均提供了一種組織（隔離）代碼的方式。因為每種語言均有自己的命名空間定義方式（如python中有module），thrift允許開發者針對特定語言定義namespace：
namespace cpp com.example.project namespace java com.example.project
產生代碼
下面介紹Thrift產生各種目標語言代碼的方式，
Thrift的網絡棧如下所示：
Transport層提供了一個簡單的網絡讀寫抽象層。這使得thrift底層的transport從系統其它部分（如：序列化/反序列化）解耦。
以下是一些Transport接口提供的方法：
open
close
read
write
listen
accept
flush
Protocol抽象層定義了一種將內存中數據結構映射成可傳輸格式的機制。換句話說，Protocol定義了datatype怎樣使用底層的Transport對自己進行編解碼。因此，Protocol的實現要給出編碼機制並負責對數據進行序列化。
Protocol接口的定義如下：
writeMessageBegin(name, type, seq) writeMessageEnd() writeStructBegin(name) writeStructEnd() writeFieldBegin(name, type, id) writeFieldEnd() writeFieldStop() writeMapBegin(ktype, vtype, size) writeMapEnd() writeListBegin(etype, size) writeListEnd() writeSetBegin(etype, size) writeSetEnd() writeBool(bool) writeByte(byte) writeI16(i16) writeI32(i32) writeI64(i64) writeDouble(double) writeString(string) name, type, seq = readMessageBegin() readMessageEnd() name = readStructBegin() readStructEnd() name, type, id = readFieldBegin() readFieldEnd() k, v, size = readMapBegin() readMapEnd() etype, size = readListBegin() readListEnd() etype, size = readSetBegin() readSetEnd() bool = readBool() byte = readByte() i16 = readI16() i32 = readI32() i64 = readI64() double = readDouble() string = readString()
Processor封裝了從輸入數據流中讀數據和向數據數據流中寫數據的操作。讀寫數據流用Protocol對象表示。Processor的結構體非常簡單：
interface TProcessor { bool process(TProtocol in, TProtocol out) throws TException }
與服務相關的processor實現由編譯器產生。Processor主要工作流程如下：從連接中讀取數據（使用輸入protocol），將處理授權給handler（由用戶實現），最后將結果寫到連接上（使用輸出protocol）。
Server將以上所有特性集成在一起：
（1） 創建一個transport對象
（2） 為transport對象創建輸入輸出protocol
（3） 基於輸入輸出protocol創建processor
（4） 等待連接請求並將之交給processor處理
參考文檔：
http://dongxicheng.org/search-engine/thrift-framework-intro/
http://dongxicheng.org/search-engine/thrift-guide/
http://dongxicheng.org/search-engine/thrift-internals/
http://dongxicheng.org/search-engine/thrift-bidirectional-async-rpc/