RPC
RPC 遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用可以說(shuō)是分布式系統(tǒng)的基礎(chǔ)歪玲，本文將通過(guò) Java 演示一次普通的 rpc 調(diào)用到底發(fā)生了什么。
咸魚(yú)君曾經(jīng)在網(wǎng)上看到有人提問(wèn)，為什么 RPC 要叫作遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用，而不叫作 RMC 遠(yuǎn)程方法調(diào)用剿干。但咸魚(yú)君為 RPC 的叫法才是合理的，遠(yuǎn)程調(diào)用的是某個(gè)過(guò)程穆刻，不一定是一個(gè)具體的方法置尔。（你只要看過(guò)后面第一個(gè)版本的代碼就能懂了）
這整個(gè)過(guò)程可以用一句話概括：機(jī)器 A 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器B建立連接，A 發(fā)送一些參數(shù)給 B蛹批，B 執(zhí)行某個(gè)過(guò)程撰洗，并把結(jié)果返回給 A。
在寫(xiě)代碼之前腐芍，先說(shuō)一個(gè)前置背景差导，假設(shè)我們有一個(gè)商品類
public class Product implements Serializable {
private Integer id;
private String name;
?
public Product(Integer id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
}
?
//toString()
//get set 方法
}
有一個(gè)商品服務(wù)接口
public interface IProductService {
Product getProductById(Integer id);
}
服務(wù)端有商品服務(wù)接口的實(shí)現(xiàn)類
public class ProductServiceImpl implements IProductService {
@Override
public Product getProductById(Integer id) {
//實(shí)際上這里應(yīng)該去查詢數(shù)據(jù)庫(kù)獲得數(shù)據(jù)，下面簡(jiǎn)化了
return new Product(id, "手機(jī)");
}
}
下面我們通過(guò)客戶端發(fā)送一個(gè)商品 id 到服務(wù)端猪勇，服務(wù)端獲得 id 后通過(guò)商品服務(wù)類獲取商品信息设褐，返回給客戶端
public class Client {
?
public static void main(String[] args) throws Exception {
//建立Socket
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
//獲取輸出流
ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(baos);
//把商品Id通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳到服務(wù)端
dos.writeInt(123);
?
socket.getOutputStream().write(baos.toByteArray());
socket.getOutputStream().flush();
?
//讀取服務(wù)端返回的商品信息
DataInputStream dis = new DataInputStream(socket.getInputStream());
Integer id = dis.readInt(); //商品id
String name = dis.readUTF(); //商品名稱
Product product = new Product(id, name);//通過(guò)服務(wù)端返回的商品信息生成商品
?
System.out.println(product);
//關(guān)閉流資源為了方便閱讀，沒(méi)有做try-catch處理
dos.close();
baos.close();
socket.close();
}
}
?
public class Server {
private static boolean running = true;
?
public static void main(String[] args) throws Exception {
//建立服務(wù)端Socket
ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);
//不斷監(jiān)聽(tīng)泣刹，處理客戶端請(qǐng)求
while (running) {
Socket socket = ss.accept();
process(socket);
socket.close();
}
ss.close();
}
?
private static void process(Socket socket) throws Exception {
InputStream is = socket.getInputStream();
OutputStream os = socket.getOutputStream();
DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
?
//讀取客戶端發(fā)過(guò)來(lái)的id
Integer id = dis.readInt();
//調(diào)用服務(wù)類生成商品
IProductService service = new ProductServiceImpl();
Product product = service.getProductById(id);
//把商品的信息寫(xiě)回給客戶端
dos.writeInt(id);
dos.writeUTF(product.getName());
dos.flush();
?
dos.close();
dis.close();
os.close();
is.close();
}
}
上面的是 RPC 遠(yuǎn)程調(diào)用的原始簡(jiǎn)易版本助析，可以看到聯(lián)網(wǎng)的代碼寫(xiě)死在了客戶端中，網(wǎng)絡(luò)部分代碼和getProductById()耦合在了一起椅您，如果想把別的方法改為遠(yuǎn)程調(diào)用還要重新寫(xiě)一遍聯(lián)網(wǎng)的代碼外冀，非常麻煩。
在實(shí)際的使用中掀泳，我們會(huì)編寫(xiě)各種各樣的遠(yuǎn)程調(diào)用雪隧，打個(gè)比方西轩，IProductService接口以后可能會(huì)擴(kuò)展成這樣：
public interface IProductService {
?
Product getProductById(Integer id);
Product getProductByName(String name);
Product getMostExpensiveProduct();
}
我們總不可能為每個(gè)方法都編寫(xiě)一段網(wǎng)絡(luò)連接的代碼吧，我們得想到一種辦法為所有的方法都嵌入一段共用的網(wǎng)絡(luò)連接代碼脑沿。
那具體應(yīng)該怎樣嵌入呢藕畔？這里我們可以用到代理模式。
在 Java 中許多優(yōu)秀的框架都用到了代理模式做代碼嵌入庄拇，比如說(shuō) Mybatis注服。它把 JDBC 連接部分的代碼通過(guò)代理模式嵌入到 sql 語(yǔ)句的周圍，讓我們專注于寫(xiě) sql措近。
首先溶弟，服務(wù)端的代碼要進(jìn)行修改，由于多個(gè)方法共用一套聯(lián)網(wǎng)的代碼瞭郑，我們要在服務(wù)端識(shí)別調(diào)用的是哪一個(gè)方法：
public class Server {
?
private static boolean running = true;
?
public static void main(String[] args) throws Exception {
//......
}
?
private static void process(Socket socket) throws Exception {
//獲取輸入流可很，輸出流
InputStream is = socket.getInputStream();
OutputStream os = socket.getOutputStream();
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is);
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os);
//獲取本次遠(yuǎn)程調(diào)用的方法名
String methodName = ois.readUTF();
//獲取本次遠(yuǎn)程調(diào)用方法的參數(shù)類型
Class[] parameterTypes = (Class[]) ois.readObject();
//獲取具體的參數(shù)對(duì)象
Object[] args = (Object[]) ois.readObject();
//創(chuàng)建商品服務(wù)類實(shí)例，（往后這里可以繼續(xù)優(yōu)化）
IProductService service = new ProductServiceImpl();
//根據(jù)遠(yuǎn)程獲取的方法名和參數(shù)凰浮，調(diào)用相應(yīng)的方法
Method method = service.getClass().getMethod(methodName, parameterTypes);
Product product = (Product) method.invoke(service, args);
//把結(jié)果寫(xiě)回給客戶端
oos.writeObject(product);
?
oos.close();
ois.close();
socket.close();
}
}
然后在客戶端，我們創(chuàng)建一個(gè)新的代理類苇本，對(duì)外提供一個(gè) getStub 獲取代理類的方法袜茧。使用 JDK 的動(dòng)態(tài)代理需要三個(gè)參數(shù)，一個(gè)是類加載器瓣窄，一個(gè)是接口的 class 類笛厦，最后一個(gè)是InvocationHandler實(shí)例。
JDK 動(dòng)態(tài)代理背后的邏輯是這樣的：JVM 會(huì)根據(jù)接口的 class 類動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)代理類對(duì)象俺夕，這個(gè)代理對(duì)象實(shí)現(xiàn)了傳入的接口裳凸，也就是說(shuō)它擁有了接口中所有方法的實(shí)現(xiàn)。方法具體的實(shí)現(xiàn)可以由用戶指定劝贸，也就是調(diào)用InvocationHandler的invoke方法姨谷。
在
invoke方法中有三個(gè)參數(shù)，分別是proxy代理類映九，method調(diào)用的方法梦湘，args調(diào)用方法的參數(shù)。我們可以在invoke方法中對(duì)具體的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行增強(qiáng)件甥，在本案例中就是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)調(diào)用捌议。
public class Stub {
?
public static IProductService getStub() {
?
InvocationHandler h = new InvocationHandler() {
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
//和服務(wù)端建立Socket連接
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
//拿到遠(yuǎn)程調(diào)用的方法名
String methodName = method.getName();
//拿到遠(yuǎn)程調(diào)用方法的參數(shù)類型
Class[] parametersTypes = method.getParameterTypes();
//把方法名傳遞給服務(wù)端
oos.writeUTF(methodName);
//把方法參數(shù)類型傳遞給服務(wù)端
oos.writeObject(parametersTypes);
//把方法參數(shù)傳遞給服務(wù)端
oos.writeObject(args);
oos.flush();
//獲取遠(yuǎn)程調(diào)用的返回結(jié)果
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
Product product = (Product) ois.readObject();
?
ois.close();
oos.close();
socket.close();
return product;
}
};
Object o = Proxy.newProxyInstance(IProductService.class.getClassLoader(), new Class[]{IProductService.class}, h);
return (IProductService) o;
}
}
這個(gè)新版本比第一個(gè)版本又美好了一些，但是其實(shí)還可以繼續(xù)優(yōu)化∫校現(xiàn)在我們的代理只能夠返回IProductService的實(shí)現(xiàn)類瓣颅，得想辦法讓它返回任意類型的服務(wù)實(shí)現(xiàn)類。
思路和遠(yuǎn)程調(diào)用方法相似譬正，在遠(yuǎn)程調(diào)用方法時(shí)宫补，我們把方法的名稱檬姥，參數(shù)類型，參數(shù)傳遞給服務(wù)端守谓；現(xiàn)在要?jiǎng)討B(tài)創(chuàng)建服務(wù)類穿铆，我們可以把服務(wù)接口的名字傳給服務(wù)端。服務(wù)端拿到遠(yuǎn)程接口的名字后斋荞，就可以從服務(wù)注冊(cè)表中找到對(duì)應(yīng)服務(wù)實(shí)現(xiàn)類荞雏。
至于服務(wù)實(shí)現(xiàn)類如何注冊(cè)到服務(wù)注冊(cè)表，這里提供一個(gè)思路：可以考慮使用 Spring 的注解注入平酿。這和我們平時(shí)寫(xiě) spring 代碼是相似的凤优，在創(chuàng)建完服務(wù)實(shí)現(xiàn)類后我們會(huì)加上注解 @Service，這樣我們就可以在收到遠(yuǎn)程調(diào)用后蜈彼，遍歷使用了 @Service的Bean筑辨，找到對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)類。
總結(jié)
如果想要搭建一個(gè)簡(jiǎn)易的RPC框架幸逆，有4個(gè)點(diǎn)：
- 代理問(wèn)題
- 服務(wù)實(shí)例化問(wèn)題
- 序列化問(wèn)題
- 通信問(wèn)題
本篇文章的側(cè)重點(diǎn)是前兩個(gè)棍辕，代理問(wèn)題和服務(wù)實(shí)例化問(wèn)題，我們回顧一下：
- 首先通過(guò)代理模式解決了每個(gè)遠(yuǎn)程方法聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題
- 通過(guò)傳遞方法名还绘，方法參數(shù)類型楚昭，參數(shù)，以及后面提及的直接傳接口名字的形式解決服務(wù)實(shí)例化問(wèn)題拍顷，這背后的原理是反射抚太，傳這些參數(shù)也是給反射用的。
關(guān)于另外兩個(gè)點(diǎn)的延伸
在網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)避免不了序列化問(wèn)題昔案。Java 自帶的序列化方式效率比較低尿贫，如果要造一個(gè) RPC 框架的話，我們可以考慮引入其他第三方的序列化框架踏揣。
通信問(wèn)題也很重要庆亡，現(xiàn)有的 RPC 框架使用的通信協(xié)議也不相同，各有各的優(yōu)缺點(diǎn)呼伸。但這部分手動(dòng)實(shí)現(xiàn)可能比較困難身冀，可以根據(jù)語(yǔ)言自身封裝好的 API 進(jìn)行選擇。
