手把手教你寫一個RPC

1.1 RPC 是什么

定義：RPC（Remote Procedure Call Protocol）——遠程過程調用協議?，RPC協議假定某些傳輸協議的存在，如TCP或UDP，為通信程序之間攜帶信息數據。在OSI網絡通信模型中，RPC跨越了傳輸層和應用層?，<u style="margin: 0px; padding: 0px;">RPC使得開發包括網絡分布式多程序在內的應用程序更加容易。</u>

我的理解：與其說把RPC 看作是一種協議，倒不如把 它看作是一種 客戶機/服務器交互的模式，但是 RPC一定是基于 TCP 或者 其他 通信協議的

下面我們來看一下一個RPC調用的流程涉及哪些通信細節：

• 服務消費方（client）調用以本地調用方式調用服務；(1)
• client stub接收到調用后負責將方法、參數等組裝成能夠進行網絡傳輸的消息體；(2)
• client stub找到服務地址，并將消息發送到服務端；(3)
• server stub收到消息后進行解碼；(4)
• server stub根據解碼結果調用本地的服務；(5)
• 本地服務執行并將結果返回給server stub；(6)
• server stub將返回結果打包成消息并發送至消費方；(7)
• client stub接收到消息，并進行解碼；(8)
• 服務消費方得到最終結果。(9)

RPC的目標就是要2~8這些步驟都封裝起來，讓用戶對這些細節透明。

1.2 手動實現

1.2.1 先做一個空接口實現序列化接口

public interface IRpcService extends Serializable{

}

1.2.2 做一個需要被遠程調用的接口 以及對應的接口實現類

public interface IHelloService extends IRpcService{
    String sayHi(String name,String message); 
}

public class HelloServiceImpl implements IHelloService{

    private static final long serialVersionUID = 146468468464364698L;

    @Override
    public String sayHi(String name, String message) {
        return new StringBuilder().append("hi~!").append(",").append(message).toString();
    }

}

1.2.3 需要寫一個服務端，主要的作用 是進行服務注冊(接口注冊) 以及 接收客戶端的調用參數 執行調用請求 返回結果

注：這個地方 我沒有采用dom4j 解析配置文件的形式 進行接口注冊 有時間的朋友可以多加一層

public interface Server {

    //Socket端口
    int PORT = 8080;

    //啟動服務端
    void start() throws IOException;

    //停止服務端
    void stop();

    /**
     * 服務注冊
     * -- serviceInterface 對外暴露接口
     * -- 內部實現類
     */
    void regist(Class<? extends IRpcService> serviceInterface,Class<? extends IRpcService> impl);

}

public class ServerCenter implements Server{

    /**線程池 接收客戶端調用**/
    private static ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 20, 200, TimeUnit.MILLISECONDS,new ArrayBlockingQueue<Runnable>(10));
    /**服務注冊緩存**/
    public static final Map<String,Class<?>> serviceRegistry = new HashMap<>();

    /**
     * 啟動服務
     */
    @Override
    public void start() throws IOException {
        ServerSocket server = new ServerSocket();
        server.bind(new InetSocketAddress(PORT));
        try {
            while(true){
                executor.execute(new ServiceTask(server.accept()));
            }
        } finally {
            server.close();
        }
    }

    /**
     * 停止服務
     */
    @Override
    public void stop() {
        executor.shutdown();
    }

    /**
     * 注冊服務
     */
    @Override
    public void regist(Class<? extends IRpcService> serviceInterface, Class<? extends IRpcService> impl) {
        serviceRegistry.put(serviceInterface.getName(), impl);
    }

    private static class ServiceTask implements Runnable{

        Socket client = null;

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

        @Override
        public void run() {
            ObjectInputStream input = null;
            ObjectOutputStream output = null;

            try {

                input = new ObjectInputStream(client.getInputStream());
                String serviceName = input.readUTF();
                String methodName = input.readUTF();

                Class<?>[] parameterTypes = (Class<?>[]) input.readObject();
                Object[] arguments = (Object[]) input.readObject();
                Class<?> serviceClass = serviceRegistry.get(serviceName);
                if(serviceClass == null){
                    throw new ClassNotFoundException(serviceName + "not found");
                }
                Method method = serviceClass.getMethod(methodName, parameterTypes);
                Object result = method.invoke(serviceClass.newInstance(), arguments);

                //將執行結果反序列化 通過socket返給客戶端
                output = new ObjectOutputStream(client.getOutputStream());
                output.writeObject(result);

            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {

                if(input != null){
                    try {
                        input.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                if(output != null){
                    try {
                        output.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                if(client != null){
                    try {
                        client.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

            }
        }

    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ServerCenter center = new ServerCenter();
        center.regist(IHelloService.class,new HelloServiceImpl().getClass());
        center.start();
    }
}

1.2.4 寫一個客戶端，用動態代理 獲取被代理接口的 各種參數 傳輸給 服務端，接收返回結果，打印到控制臺

public class Client {

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T extends IRpcService>T getRemoteProxyObj(final Class<? extends IRpcService> serviceInterface,final InetSocketAddress addr){
        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 {
                    //1.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);

                    //2.將遠程服務調用所需的接口類、方法名、參數列表等編碼后發送給服務提供者
                    output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
                    output.writeUTF(serviceInterface.getName());
                    output.writeUTF(method.getName());
                    output.writeObject(method.getParameterTypes());
                    output.writeObject(args);

                    //3.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();
                    }
                }
            }
        });
    }

}

1.2.5 測試

注：測試之前 需要開啟服務端

public class RpcTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        IHelloService service  = Client.getRemoteProxyObj(IHelloService.class, new InetSocketAddress(8080));
        System.out.println(service.sayHi("張三", "新年快樂!"));
    }
}

就這樣我們實現了一個簡陋的RPC

本文意在通過實現簡單的RPC，去真正意義上對RPC框架的實現原理有初步的了解，而不是人云亦云。

此RPC實現有諸多缺點，但是 我們只要明白RPC的基座 其他的RPC框架只是完善基座以及擴展而已 。

本文的重點是你有沒有收獲與成長，其余的都不重要，希望讀者們能謹記這一點。同時我經過多年的收藏目前也算收集到了一套完整的學習資料，包括但不限于：分布式架構、高可擴展、高性能、高并發、Jvm性能調優、Spring，MyBatis，Nginx源碼分析，Redis，ActiveMQ、、Mycat、Netty、Kafka、Mysql、Zookeeper、Tomcat、Docker、Dubbo、Nginx等多個知識點高級進階干貨，希望對想成為架構師的朋友有一定的參考和幫助

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