一、RPC簡介
RPC，全稱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。但從后續調用可以看出Computer1調用的是Computer2中的sayHi() 方法，RPC屏蔽了底層實現的細節，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、高效地調用服務器總的過程（服務）。它主要應用在分布式系統。如Hadoop中的IPC組件。但怎樣實現一個RPC框架呢？
1、通信模型
假設通信的A機器和B機器，A和B之間有通信模型，在Java中一般基於BIO和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，這里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，采用Socket通信，動態代理與反射，Java原生序列化。
2、RPC框架架構
RPC架構分為三部分
1） 服務提供者，運行在服務端，提供服務接口定義與服務實現類。
2）服務中心，運行在服務端，負責將本地服務發布到遠程服務； 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
工程結構
1) 創建服務提供者
服務提供接口
public interface IHelloService {
String sayHi(String name);
}
服務提供接口實現
public class HelloServiceImpl implements IHelloService{
@Override
public String sayHi(String name) {
return "Hi, " + name;
}
}
2）服務中心
服務中心接口
public interface IServer {
public void stop();
public void start() throws IOException;
public void register(Class serviceInterface, Class impl);
public boolean isRunning();
public int getPort();
}
服務中心接口實現
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.監聽客戶端的TCP連接，接到TCP連接后將其封裝成task，由線程池執行
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.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(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.將執行結果反序列化，通過socket發送給客戶端
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） 消費者
消費者獲取遠程方法
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() {
@Override
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要的類接口，方法名、參數列表等編碼后發送給服務提供者
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、同步阻塞等待服務器返回應答，獲取應答后返回
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）測試
服務提供者先進行注冊
public class ServiceRegister {
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
CommonUtil.print("服務注冊");
IServer serviceServer = new ServiceCenter(8088);
serviceServer.register(IHelloService.class, HelloServiceImpl.class);
serviceServer.start();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
;
}
}).start();
}
}
消費者進行調用
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）輸出結果
四、總結
RPC本質為消息處理模型，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
這里實現的簡單RPC框架是使用Java語言開發，與Java語言高度耦合，並且通信方式采用的Socket是基於BIO實現的，IO效率不高，還有Java原生的序列化機制占內存太多，運行效率也不高。可以考慮從下面幾種方法改進。
可以采用基於JSON數據傳輸的RPC框架；
可以使用NIO或直接使用Netty替代BIO實現；
使用開源的序列化機制，如Hadoop Avro與Google protobuf等；
服務注冊可以使用Zookeeper進行管理，能夠讓應用更加穩定。
來自: Java實現簡單的RPC框架
六、流行的RPC框架
1、dubbo/dubbox
dubbo架構模型
2、Monta（新浪微博開源）
3、Thrift（誇語言的RPC框架，無服務治理）
4、Grpc （google的Grpc）
各種框架的對比
