Java实现简单的RPC框架

Posted 2020-10-03 Luouy~羽林

一、RPC简介

RPC，全称为Remote Procedure Call，即远程过程调用，它是一个计算机通信协议。它允许像调用本地服务一样调用远程服务。它可以有不同的实现方式。如RMI(远程方法调用)、Hessian、Http invoker等。另外，RPC是与语言无关的。

    RPC示意图

如上图所示，假设Computer1在调用sayHi()方法，对于Computer1而言调用sayHi()方法就像调用本地方法一样，调用 –>返回。但从后续调用可以看出Computer1调用的是Computer2中的sayHi()方法，RPC屏蔽了底层的实现细节，让调用者无需关注网络通信，数据传输等细节。

二、RPC框架的实现

    上面介绍了RPC的核心原理：RPC能够让本地应用简单、高效地调用服务器中的过程（服务）。它主要应用在分布式系统。如Hadoop中的IPC组件。但怎样实现一个RPC框架呢？

从下面几个方面思考，仅供参考：

1.通信模型：假设通信的为A机器与B机器，A与B之间有通信模型，在Java中一般基于BIO或NIO；。

2.过程（服务）定位：使用给定的通信方式，与确定IP与端口及方法名称确定具体的过程或方法；

3.远程代理对象：本地调用的方法(服务)其实是远程方法的本地代理，因此可能需要一个远程代理对象，对于Java而言，远程代理对象可以使用Java的动态对象实现，封装了调用远程方法调用；

4.序列化，将对象名称、方法名称、参数等对象信息进行网络传输需要转换成二进制传输，这里可能需要不同的序列化技术方案。如:protobuf，Arvo等。

三、Java实现RPC框架

1、实现技术方案

     下面使用比较原始的方案实现RPC框架，采用Socket通信、动态代理与反射与Java原生的序列化。

2、RPC框架架构

RPC架构分为三部分：

1）服务提供者，运行在服务器端，提供服务接口定义与服务实现类。

2）服务中心，运行在服务器端，负责将本地服务发布成远程服务，管理远程服务，提供给服务消费者使用。

3）服务消费者，运行在客户端，通过远程代理对象调用远程服务。

3、 具体实现

服务提供者接口定义与实现，代码如下：

1 2 3 4 5

public interface HelloService {       String sayHi(String name);   }

HelloServices接口实现类：

1 2 3 4 5 6 7

public class HelloServiceImpl implements HelloService {       public String sayHi(String name) {         return "Hi, " + name;     }   }

服务中心代码实现，代码如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

public interface Server {     public void stop();       public void start() throws IOException;       public void register(Class serviceInterface, Class impl);       public boolean isRunning();       public int getPort(); }

服务中心实现类：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

public class ServiceCenter implements Server {     private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());       private static final HashMap<String, Class> serviceRegistry = new HashMap<String, Class>();       private static boolean isRunning = false;       private static int port;       public ServiceCenter(int port) {         this.port = port;     }       public void stop() {         isRunning = false;         executor.shutdown();     }       public void start() throws IOException {         ServerSocket server = new ServerSocket();         server.bind(new InetSocketAddress(port));         System.out.println("start server");         try {             while (true) {                 // 1.监听客户端的TCP连接，接到TCP连接后将其封装成task，由线程池执行                 executor.execute(new ServiceTask(server.accept()));             }         } finally {             server.close();         }     }       public void register(Class serviceInterface, Class impl) {         serviceRegistry.put(serviceInterface.getName(), impl);     }       public boolean isRunning() {         return isRunning;     }       public int getPort() {         return port;     }       private static class ServiceTask implements Runnable {         Socket clent = null;           public ServiceTask(Socket client) {             this.clent = client;         }           public void run() {             ObjectInputStream input = null;             ObjectOutputStream output = null;             try {                 // 2.将客户端发送的码流反序列化成对象，反射调用服务实现者，获取执行结果                 input = new ObjectInputStream(clent.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);                   // 3.将执行结果反序列化，通过socket发送给客户端                 output = new ObjectOutputStream(clent.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 (clent != null) {                     try {                         clent.close();                     } catch (IOException e) {                         e.printStackTrace();                     }                 }             }           }     } }

　客户端的远程代理对象：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

public class RPCClient<T> {     public static <T> T getRemoteProxyObj(final Class<?> serviceInterface, final InetSocketAddress addr) {         // 1.将本地的接口调用转换成JDK的动态代理，在动态代理中实现接口的远程调用         return (T) Proxy.newProxyInstance(serviceInterface.getClassLoader(), new Class<?>[]{serviceInterface},                 new InvocationHandler() {                     public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {                         Socket socket = null;                         ObjectOutputStream output = null;                         ObjectInputStream input = null;                         try {                             // 2.创建Socket客户端，根据指定地址连接远程服务提供者                             socket = new Socket();                             socket.connect(addr);                               // 3.将远程服务调用所需的接口类、方法名、参数列表等编码后发送给服务提供者                             output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());                             output.writeUTF(serviceInterface.getName());                             output.writeUTF(method.getName());                             output.writeObject(method.getParameterTypes());                             output.writeObject(args);                               // 4.同步阻塞等待服务器返回应答，获取应答后返回                             input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());                             return input.readObject();                         } finally {                             if (socket != null) socket.close();                             if (output != null) output.close();                             if (input != null) input.close();                         }                     }                 });     } }

最后为测试类：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

public class RPCTest {       public static void main(String[] args) throws IOException {         new Thread(new Runnable() {             public void run() {                 try {                     Server serviceServer = new ServiceCenter(8088);                     serviceServer.register(HelloService.class, HelloServiceImpl.class);                     serviceServer.start();                 } catch (IOException e) {                     e.printStackTrace();                 }             }         }).start();         HelloService service = RPCClient.getRemoteProxyObj(HelloService.class, new InetSocketAddress("localhost", 8088));         System.out.println(service.sayHi("test"));     } }

运行结果：

1 2 3

regeist service HelloService start server Hi, test

四、总结

      RPC本质为消息处理模型，RPC屏蔽了底层不同主机间的通信细节，让进程调用远程的服务就像是本地的服务一样。

五、可以改进的地方

     这里实现的简单RPC框架是使用Java语言开发，与Java语言高度耦合，并且通信方式采用的Socket是基于BIO实现的，IO效率不高，还有Java原生的序列化机制占内存太多，运行效率也不高。可以考虑从下面几种方法改进。

1. 可以采用基于JSON数据传输的RPC框架；
2. 可以使用NIO或直接使用Netty替代BIO实现；
3. 使用开源的序列化机制，如Hadoop Avro与Google protobuf等；
4. 服务注册可以使用Zookeeper进行管理，能够让应用更加稳定。

http://www.cnblogs.com/codingexperience/p/5930752.html