Dubbo協議及序列化

Dubbo是 Alibaba 開源的分布式服務框架遠程調用框架，在網絡間傳輸數據，就需要通信協議和序列化。

一 通信協議

Dubbo支持dubbo、rmi、hessian、http、webservice、thrift、redis等多種協議，但是Dubbo官網是推薦我們使用Dubbo協議的，默認也是用的dubbo協議。

先介紹幾種常見的協議：

1. dubbo協議
缺省協議，使用基於mina1.1.7+hessian3.2.1的tbremoting交互。
連接個數：單連接
連接方式：長連接
傳輸協議：TCP
傳輸方式：NIO異步傳輸
序列化：Hessian二進制序列化
適用范圍：傳入傳出參數數據包較小（建議小於100K），消費者比提供者個數多，單一消費者無法壓滿提供者，盡量不要用dubbo協議傳輸大文件或超大字符串。
適用場景：常規遠程服務方法調用

1、dubbo默認采用dubbo協議，dubbo協議采用單一長連接和NIO異步通訊，適合於小數據量大並發的服務調用，以及服務消費者機器數遠大於服務提供者機器數的情況
2、他不適合傳送大數據量的服務，比如傳文件，傳視頻等，除非請求量很低。
配置如下：

<dubbo:protocol name="dubbo" port="20880" />
<dubbo:protocol name=“dubbo” port=“9090” server=“netty” client=“netty” codec=“dubbo”
serialization=“hessian2” charset=“UTF-8” threadpool=“fixed” threads=“100” queues=“0” iothreads=“9”
buffer=“8192” accepts=“1000” payload=“8388608” />
3、Dubbo協議缺省每服務每提供者每消費者使用單一長連接，如果數據量較大，可以使用多個連接。

<dubbo:protocol name="dubbo" connections="2" />
4、為防止被大量連接撐掛，可在服務提供方限制大接收連接數，以實現服務提供方自我保護

<dubbo:protocol name="dubbo" accepts="1000" />

2. rmi協議
Java標准的遠程調用協議。
連接個數：多連接
連接方式：短連接
傳輸協議：TCP
傳輸方式：同步傳輸
序列化：Java標准二進制序列化
適用范圍：傳入傳出參數數據包大小混合，消費者與提供者個數差不多，可傳文件。
適用場景：常規遠程服務方法調用，與原生RMI服務互操作

RMI協議采用JDK標准的java.rmi.*實現，采用阻塞式短連接和JDK標准序列化方式 。

3. hessian協議
基於Hessian的遠程調用協議。
連接個數：多連接
連接方式：短連接
傳輸協議：HTTP
傳輸方式：同步傳輸
序列化：表單序列化
適用范圍：傳入傳出參數數據包大小混合，提供者比消費者個數多，可用瀏覽器查看，可用表單或URL傳入參數，暫不支持傳文件。
適用場景：需同時給應用程序和瀏覽器JS使用的服務。

1、Hessian協議用於集成Hessian的服務，Hessian底層采用Http通訊，采用Servlet暴露服務，Dubbo缺省內嵌Jetty作為服務器實現。
2、Hessian是Caucho開源的一個RPC框架：http://hessian.caucho.com，其通訊效率高於WebService和Java自帶的序列化。

4. http協議
基於http表單的遠程調用協議。參見：[HTTP協議使用說明]
連接個數：多連接
連接方式：短連接
傳輸協議：HTTP
傳輸方式：同步傳輸
序列化：表單序列化
適用范圍：傳入傳出參數數據包大小混合，提供者比消費者個數多，可用瀏覽器查看，可用表單或URL傳入參數，暫不支持傳文件。
適用場景：需同時給應用程序和瀏覽器JS使用的服務。

5. webservice協議

基於WebService的遠程調用協議。 
連接個數：多連接 
連接方式：短連接 
傳輸協議：HTTP 
傳輸方式：同步傳輸 
序列化：SOAP文本序列化 
適用場景：系統集成，跨語言調用

二 序列化

序列化是將一個對象變成一個二進制流就是序列化， 反序列化是將二進制流轉換成對象。

為什么要序列化？

1. 減小內存空間和網絡傳輸的帶寬

2. 分布式的可擴展性

3. 通用性，接口可共用。

Dubbo序列化支持java、compactedjava、nativejava、fastjson、dubbo、fst、hessian2、kryo，其中默認hessian2。其中java、compactedjava、nativejava屬於原生java的序列化。

dubbo序列化：阿里尚未開發成熟的高效java序列化實現，阿里不建議在生產環境使用它。

hessian2序列化：hessian是一種跨語言的高效二進制序列化方式。但這里實際不是原生的hessian2序列化，而是阿里修改過的，它是dubbo RPC默認啟用的序列化方式。
json序列化：目前有兩種實現，一種是采用的阿里的fastjson庫，另一種是采用dubbo中自己實現的簡單json庫，但其實現都不是特別成熟，而且json這種文本序列化性能一般不如上面兩種二進制序列化。
java序列化：主要是采用JDK自帶的Java序列化實現，性能很不理想。

dubbo序列化主要由Serialization(序列化策略)、DataInput(反序列化，二進制->對象)、DataOutput（序列化，對象->二進制流） 來進行數據的序列化與反序列化。其關系類圖為：

 

看一下Serialization的接口：

/**
 * Serialization. (SPI, Singleton, ThreadSafe)
 */
@SPI("hessian2")
public interface Serialization {

    /**
     * get content type id
     *
     * @return content type id
     */
    byte getContentTypeId();

    /**
     * get content type
     *
     * @return content type
     */
    String getContentType();

    /**
     * create serializer
     *
     * @param url
     * @param output
     * @return serializer
     * @throws IOException
     */
    @Adaptive
    ObjectOutput serialize(URL url, OutputStream output) throws IOException;

    /**
     * create deserializer
     *
     * @param url
     * @param input
     * @return deserializer
     * @throws IOException
     */
    @Adaptive
    ObjectInput deserialize(URL url, InputStream input) throws IOException;

}

從上面類圖可以看出各個Serialization實現類調用了各自的output和input，我們看一下默認的hessian2的實現。

public class Hessian2Serialization implements Serialization {

    public static final byte ID = 2;

    public byte getContentTypeId() {
        return ID;
    }

    public String getContentType() {
        return "x-application/hessian2";
    }

    public ObjectOutput serialize(URL url, OutputStream out) throws IOException {
        return new Hessian2ObjectOutput(out);
    }

    public ObjectInput deserialize(URL url, InputStream is) throws IOException {
        return new Hessian2ObjectInput(is);
    }

}

output實現類：

public class Hessian2ObjectOutput implements ObjectOutput {
    private final Hessian2Output mH2o;

    public Hessian2ObjectOutput(OutputStream os) {
        mH2o = new Hessian2Output(os);
        mH2o.setSerializerFactory(Hessian2SerializerFactory.SERIALIZER_FACTORY);
    }

    public void writeBool(boolean v) throws IOException {
        mH2o.writeBoolean(v);
    }

    public void writeByte(byte v) throws IOException {
        mH2o.writeInt(v);
    }

    public void writeShort(short v) throws IOException {
        mH2o.writeInt(v);
    }

    public void writeInt(int v) throws IOException {
        mH2o.writeInt(v);
    }

    public void writeLong(long v) throws IOException {
        mH2o.writeLong(v);
    }

    public void writeFloat(float v) throws IOException {
        mH2o.writeDouble(v);
    }

    public void writeDouble(double v) throws IOException {
        mH2o.writeDouble(v);
    }

    public void writeBytes(byte[] b) throws IOException {
        mH2o.writeBytes(b);
    }

    public void writeBytes(byte[] b, int off, int len) throws IOException {
        mH2o.writeBytes(b, off, len);
    }

    public void writeUTF(String v) throws IOException {
        mH2o.writeString(v);
    }

    public void writeObject(Object obj) throws IOException {
        mH2o.writeObject(obj);
    }

    public void flushBuffer() throws IOException {
        mH2o.flushBuffer();
    }
}

input實現類：

public class Hessian2ObjectInput implements ObjectInput {
    private final Hessian2Input mH2i;

    public Hessian2ObjectInput(InputStream is) {
        mH2i = new Hessian2Input(is);
        mH2i.setSerializerFactory(Hessian2SerializerFactory.SERIALIZER_FACTORY);
    }

    public boolean readBool() throws IOException {
        return mH2i.readBoolean();
    }

    public byte readByte() throws IOException {
        return (byte) mH2i.readInt();
    }

    public short readShort() throws IOException {
        return (short) mH2i.readInt();
    }

    public int readInt() throws IOException {
        return mH2i.readInt();
    }

    public long readLong() throws IOException {
        return mH2i.readLong();
    }

    public float readFloat() throws IOException {
        return (float) mH2i.readDouble();
    }

    public double readDouble() throws IOException {
        return mH2i.readDouble();
    }

    public byte[] readBytes() throws IOException {
        return mH2i.readBytes();
    }

    public String readUTF() throws IOException {
        return mH2i.readString();
    }

    public Object readObject() throws IOException {
        return mH2i.readObject();
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public <T> T readObject(Class<T> cls) throws IOException,
            ClassNotFoundException {
        return (T) mH2i.readObject(cls);
    }

    public <T> T readObject(Class<T> cls, Type type) throws IOException, ClassNotFoundException {
        return readObject(cls);
    }

}

其他的實現類也是類似。

如果想要改變序列化方式，可以更改配置，xml配置可以使用<dubbo:protocol serialization="fastjson" />，springboot配置可以使用dubbo.protocol.serialization=fastjson。

hessian 是一個比較老的序列化實現了，而且它是跨語言的，所以不是單獨針對java進行優化的。而dubbo RPC實際上完全是一種Java to Java的遠程調用，其實沒有必要采用跨語言的序列化方式（當然肯定也不排斥跨語言的序列化）。

現在有一些新的序列化：

專門針對Java語言的：Kryo，FST等等
跨語言的：Protostuff，ProtoBuf，Thrift，Avro，MsgPack等等
這些序列化方式的性能多數都顯著優於 hessian2 （甚至包括尚未成熟的dubbo序列化）。所以我們可以 
為 dubbo 引入 Kryo 和 FST 這兩種高效 Java 來優化 dubbo 的序列化。