現(xiàn)如今微服務(wù)很流行撇寞，而微服務(wù)很有可能是使用不同語言進(jìn)行構(gòu)建的应结。而微服務(wù)之間通常需要相互通信，所以微服務(wù)之間必須在以下幾個(gè)方面達(dá)成共識(shí)：

需要使用某種API

數(shù)據(jù)格式

錯(cuò)誤的模式

負(fù)載均衡

奕枢。信轿。。

現(xiàn)在最流行的一種API風(fēng)格可能是REST曹铃，它主要是通過HTTP協(xié)議來傳輸JSON數(shù)據(jù)缰趋。

但是現(xiàn)在我們可以看看gRPC（https://grpc.io/），它來自Google陕见，并且支持眾多主流的語言包括Go秘血，Dart，C#评甜，C/C++直撤，Nodejs，Python等等蜕着。

下面就學(xué)習(xí)一下gRPC。

gRPC能解決哪些問題红柱？

構(gòu)建（Web）API是挺麻煩的承匣，因?yàn)闃?gòu)建API時(shí)我們得考慮：

數(shù)據(jù)的格式是JSON、XML還是二進(jìn)制的锤悄；

端點(diǎn)地址以及GET還是POST等韧骗；

如何調(diào)用API以及對(duì)異常的處理規(guī)則；

API的效率：一次調(diào)用讀取多少數(shù)據(jù)零聚？是否太多了或太少了袍暴？太少的話可能會(huì)導(dǎo)致多次API的調(diào)用；

延遲隶症；

擴(kuò)展性政模，是否能支持成上千個(gè)客戶端

負(fù)載均衡

與其他語言的互操作性

如何處理身份認(rèn)證、監(jiān)控蚂会、日志等等

以上這些問題據(jù)說gRPC都能解決淋样。。??

再次介紹一下gRPC

之前說了gRPC來自Google胁住，它是一個(gè)開源的框架趁猴；它同時(shí)也是Cloud Native Computation基金會(huì)（CNCF）的一部分，就像Docker和Kubernetes一樣彪见。

gRPC允許你為RPC（Remote Procedure Call）定義請(qǐng)求和響應(yīng)儡司，然后gRPC會(huì)幫你處理一切剩余問題。

它速度快余指，執(zhí)行效率高捕犬，基于HTTP/2構(gòu)建，低延遲，支持流或听，與開發(fā)語言無關(guān)探孝，并且可以很簡(jiǎn)單的插入身份認(rèn)證、負(fù)載均衡誉裆、日志和監(jiān)控等功能顿颅。

RPC是啥

RPC是（Remote Procedure Call）遠(yuǎn)程過程調(diào)用。

在客戶端代碼使用RPC調(diào)用的時(shí)候足丢，就像直接調(diào)用了服務(wù)端的一個(gè)函數(shù)一樣粱腻。

例如在服務(wù)器端代碼是這樣的：

而在“遙遠(yuǎn)”的客戶端它是這樣調(diào)用服務(wù)器端的邏輯的，就像調(diào)用本地方法一樣：

而實(shí)際上客戶端在調(diào)用這個(gè)方法的時(shí)候斩跌，是要走網(wǎng)絡(luò)通信的绍些。

RPC它不是一個(gè)新的概念，很早它就出現(xiàn)了耀鸦。但是它存在很多的問題柬批。而gRPC它是對(duì)RPC一種非常簡(jiǎn)潔的實(shí)現(xiàn)并且解決了很多RPC的問題。

如何學(xué)習(xí)gRPC袖订？

首先氮帐，你得學(xué)習(xí)Protocol Buffers（https://developers.google.com/protocol-buffers/），簡(jiǎn)單的說洛姑，它可以用來定義消息和服務(wù)上沐。

然后，你只需要實(shí)現(xiàn)服務(wù)即可楞艾，剩余的gRPC代碼將會(huì)自動(dòng)為你生成参咙。

.proto這個(gè)文件可以適用于十幾種開發(fā)語言（包括服務(wù)端和客戶端），并且它允許你使用同一個(gè)框架來支持每秒百萬級(jí)以上的RPC調(diào)用硫眯。

gPRC使用的是合約優(yōu)先的API開發(fā)模式蕴侧，它默認(rèn)使用Protocol buffers (protobuf) 作為接口設(shè)計(jì)語言（IDL），這個(gè).proto文件包括兩部分：

gRPC服務(wù)的定義

服務(wù)端和客戶端之間傳遞的消息

看一個(gè)官網(wǎng)的例子（protobuf）：

在這里定義了一個(gè)Greeter服務(wù)两入，它里面定義了一個(gè)SayHello的rpc調(diào)用戈盈。SayHello會(huì)發(fā)送HelloRequest這個(gè)消息，接收HelloReply這個(gè)消息谆刨。

為什么使用Protocol Buffers塘娶？

因?yàn)椋?/p>

它和開發(fā)語言無關(guān)

可以生成所有主流開發(fā)語言的代碼

數(shù)據(jù)是二進(jìn)制格式的，串行化的效率高痊夭，Payload比較小

也很適合傳遞大量的數(shù)據(jù)

通過設(shè)定某些規(guī)則刁岸，是的API的進(jìn)化也很簡(jiǎn)單

Protocol Buffer

開發(fā)環(huán)境：

IDE: VSCode

VSCode的擴(kuò)展插件：vscode-proto3和Clang-Format這兩個(gè)擴(kuò)展

Windows還需要安裝Clang，Windows 64位系統(tǒng)的地址如下：Clang for Windows (64-bit)她我；Mac：brew install clang-format虹曙。

第一個(gè)例子

選個(gè)文件夾迫横，建立一個(gè)名叫first.proto的文件：

1. 這行代碼表示我們使用的是語法是proto3，之前還有一個(gè)proto2酝碳；如果你不寫這一行矾踱，那么protocol buffer編譯器會(huì)認(rèn)為你采用的是proto2。這個(gè)必須是文件的第一個(gè)非空非注釋行疏哗。

2. 這里是定義了一個(gè)消息名稱為FirstMessage呛讲，類型是message。它里面定義了三個(gè)字段返奉，它們都是標(biāo)量類型（Scalar Type）贝搁，你也可以定義復(fù)合類型，這個(gè)以后再說芽偏。

3. 是指字段（Field）的類型

4. 字段的名稱

5. 字段的數(shù)值（也叫Tag）雷逆，這個(gè)數(shù)字是唯一的。它們是用來在信息格式里識(shí)別你的字段的污尉，一旦該類型被使用了膀哲，那么這個(gè)數(shù)字就不要再改變了。

標(biāo)量類型

數(shù)值型

數(shù)值型有很多種形式：double, float, int32, int64, uint32, uint64, sint32, sint64, fixed32, fixed64, sfixed32, sfixed64被碗。

根據(jù)需要選擇對(duì)應(yīng)的數(shù)值類型某宪。

布爾型

bool型可以有True和False兩個(gè)值。

字符串

string表示任意長(zhǎng)度的文本蛮放，但是它必須包含的是UTF-8編碼或7位ASCII的文本，長(zhǎng)度不可超過232奠宜。

字節(jié)型

bytes可表示任意的byte數(shù)組序列包颁，但是長(zhǎng)度也不可以超過232?，最后是由你來決定如何解釋這些bytes压真。例如你可以使用這個(gè)類型來表示一個(gè)圖片娩嚼。

做個(gè)例子

可以自己做一個(gè)例子，需求是這樣的：這個(gè)信息表示的是一個(gè)人Person滴肿，使用proto3語法岳悟，字段如下：ID，姓名泼差，身高贵少，體重，頭像堆缘，電子郵件滔灶，郵件是否已驗(yàn)證。

這個(gè)應(yīng)該沒有什么難度吼肥，不過要注意一下別忘記標(biāo)點(diǎn)符號(hào)录平。

字段的數(shù)值（Tag）

在Protocol Buffers里面麻车，字段的名其實(shí)沒那么重要，但是寫C#代碼的時(shí)候斗这，字段名還是很重要的动猬。

對(duì)于protobuf來說，這個(gè)tag是更為重要的表箭。

可以使用的最小的tag數(shù)值是1赁咙，最大值是229- 1, 或者 536,870,911。但是你不可以使用19000到19999之間的數(shù)燃逻，這部分?jǐn)?shù)是保留的序目。

還有一點(diǎn)值得注意的是：

從1到15的Tag數(shù)只占用1個(gè)字節(jié)的空間，所以它們應(yīng)該被用在頻繁使用的字段上伯襟。而從16到2047猿涨，則占用兩個(gè)字節(jié)，它們可以用在不頻繁使用的字段上姆怪。

字段規(guī)則

protobuf的字段必須滿足以下兩個(gè)規(guī)則之一：

單數(shù)字段（Singular）

大概意思就是指這個(gè)字段只能出現(xiàn)0或1次（不能超過一次）叛赚，這也是proto3的默認(rèn)字段規(guī)則。

重復(fù)字段（Repeated）

與singular相對(duì)的就是repeated稽揭。如果你想做一個(gè)list或數(shù)組的話俺附，你可以使用重復(fù)字段這個(gè)概念。這個(gè)list可以有任何數(shù)量（包括0）的元素溪掀。它里面的值的順序?qū)?huì)得到保留事镣。

Repeated Fields 例子

還是使用前面的Person這個(gè)例子，我們?cè)诶锩嫣砑右粋€(gè)repeated字段（電話號(hào)碼）：

就是在前面加上repeated這個(gè)關(guān)鍵字即可揪胃。

在proto3里面璃哟，標(biāo)量類型的repeated字段采用的是packed編碼。

注釋

proto文件里可以添加注釋喊递。它們通常被當(dāng)作你定義的這些消息的文檔随闪。

注釋很簡(jiǎn)單，還是兩種形式骚勘，直接看代碼就明白了：

保留的字段

如果你對(duì)你定義的消息類型進(jìn)行了更新铐伴，例如刪除某個(gè)字段或者注釋掉某個(gè)字段，那么其它開發(fā)者在以后更新這個(gè)消息類型的時(shí)候可能會(huì)重新使用被你刪除/注釋掉的字段的數(shù)值（tag）俏讹。如果以后還需要使用這個(gè)消息類型的老版本的proto文件当宴，那么這將會(huì)引起嚴(yán)重的問題，例如數(shù)據(jù)損壞泽疆、隱私漏洞等等即供。

那么一種避免此類事情發(fā)生的解決辦法就是將你刪除/注釋掉的這些字段的數(shù)值（或/并且包括字段名，因?yàn)樽侄蚊梢餔SON序列化的問題）標(biāo)記為reserved于微，如果其他人再使用這個(gè)數(shù)值作為字段標(biāo)識(shí)符逗嫡，那么編譯器就會(huì)有錯(cuò)誤提示：

注意青自，不可以把reserved數(shù)值和字段名放在同一個(gè)reserved語句里。

字段的默認(rèn)值

當(dāng)消息被解析的時(shí)候驱证，如果編碼的消息里不含有特定的一個(gè)singular元素延窜，那么在被解析對(duì)象里相應(yīng)的字段就會(huì)被設(shè)為默認(rèn)值。

常用類型的默認(rèn)值如下：

string：空字符串

bytes：空的byte數(shù)組

bool：false

數(shù)值型：0

枚舉enum：枚舉里定義的第一個(gè)枚舉值抹锄，值必須是0

repeated：通常是相應(yīng)開發(fā)語言里的空list

還有個(gè)消息類型的字段逆瑞，它的默認(rèn)值和開發(fā)語言有關(guān)，這個(gè)以后再說伙单。

枚舉

之前說了获高，枚舉里面定義的第一個(gè)值就是這個(gè)枚舉的默認(rèn)值。

Enum的tag必須從0開始吻育，所以0就是枚舉的數(shù)值默認(rèn)值念秧。

繼續(xù)上個(gè)例子

我們對(duì)Person添加一個(gè)枚舉類型的字段：性別 Gender：

首先需要定義枚舉類型，這里定義了一個(gè)枚舉布疼，名稱是Gender摊趾，里面有3個(gè)值，默認(rèn)值是NOT_SPECIFIED游两，數(shù)值默認(rèn)值就是0砾层。

然后使用這個(gè)枚舉類型定義了一個(gè)字段，名稱為gender贱案，tag數(shù)為10肛炮。

為枚舉值起別名

枚舉值是可以起別名的，起別名的作用就是允許兩個(gè)枚舉值擁有同一個(gè)數(shù)值宝踪。

要想起別名侨糟，首先需要設(shè)置allow_alias這個(gè)option為true：

然后我們?yōu)镕EMALE這個(gè)枚舉值起了一個(gè)別名叫做WOMAN，它們的數(shù)值是一樣的肴沫。同樣的MAN是MALE的數(shù)值也是一樣的粟害。

枚舉里面的常量的值必須不能超過32位整型的數(shù)值蕴忆，不建議使用負(fù)數(shù)颤芬。

枚舉可以定義在message里面，也可以在外邊單獨(dú)定義以便復(fù)用套鹅。如果另一個(gè)消息想使用Person里面這個(gè)Gender枚舉站蝠，那么可以使用Person.Gender這種形式。

針對(duì)枚舉值被刪除/注釋掉這種情況卓鹿，它也可以使用reserved：

數(shù)值和常量名也必須分開使用兩個(gè)reserved語句菱魔。

其中max表示可能的最大的值。

使用其它的信息類型

可以使用其它的信息類型作為字段的類型吟孙。

我們可以在同一個(gè)proto文件里定義多個(gè)信息類型（為了截圖方便澜倦，我去掉了Person的一些字段）：

在這個(gè)文件里聚蝶，除了Person信息類型外，我還定義了Date信息類型藻治。

所以碘勉，我可以在Person里面使用Date作為它的字段類型：

引入定義

如果想要使用的信息類型已經(jīng)在其它的proto文件定義好了呢？這個(gè)時(shí)候就需要引入信息類型的定義桩卵。

現(xiàn)在我把Date定義移動(dòng)到了date.proto這個(gè)文件里面：

然后在person.proto里面我們可以引用date.proto：

嵌套類型

Protocol Buffer允許在信息類型里面定義其它的信息類型验靡。

直接看例子：

如果想在Person外邊使用Address這個(gè)類型，那么就需要這樣用：Person.Address雏节。

打包

你可以向proto文件添加可選的打包(package)說明符胜嗓，以避免消息類型間的名稱沖突。

所以說打包是很必要的钩乍。

打包之后生成的C#代碼就會(huì)使用命名空間來對(duì)應(yīng)proto里面的package辞州，但是命名方式會(huì)改為Pascal Case（每個(gè)單詞首字母大寫）。

上面的代碼在C#里面的情況就是：Person類在My.Project這個(gè)命名空間下件蚕。

但是如果你在proto文件里設(shè)置了option csharp_namespace這個(gè)選項(xiàng)孙技，那么在C#里的命名空間就是該選項(xiàng)指定的命名空間了：

這時(shí)候，C#里面Perosn類的命名空間就是My.WebApis了排作，但是在proto文件里它的包還是my.project牵啦。

設(shè)置Protocol Buffers編譯器

protoc編譯器主要就是用來生成代碼的，它的下載地址目前是：https://github.com/protocolbuffers/protobuf/releases/

在里面選擇你使用的操作系統(tǒng)的版本：

下載后解壓縮到某個(gè)路徑妄痪，然后把解壓目錄下的bin目錄添加到系統(tǒng)的環(huán)境變量里哈雏。

然后打開命令行，輸入protoc衫生，如果有類似下面的東西出現(xiàn)裳瘪，說明安裝成功了：

這里面的--proto_path=PATH這個(gè)參數(shù)比較常用，它用來指定到哪個(gè)文件見來查找引入罪针。

再有就這個(gè)參數(shù)很常用：

--csharp_out=OUT_DIR用來指定存放生成的C#代碼的目錄彭羹。

我們先試驗(yàn)一下，生成Person的C#代碼：

執(zhí)行成功后就沒有任何提示泪酱，打開csharp目錄派殷，可以看到Person.cs這個(gè)文件：

而Person.cs文件里面的代碼就比較多了：

千萬不要去修改這個(gè)文件!