篇首语:本文由编程笔记#小编为大家整理,主要介绍了RPC ---- RPC入门了解 & 最简单的RPC的实现相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
从单机走向分布式,产生了很多分布式的通信方式
最古老也是最有效的,并且永不过时的,TCP/UDP的二进制传。事实上所有通信方式归根到底都是TCP/UDP
CORBA(Common Object Reqeust Broker Architecute),古老而复杂的,支持面向对象的通信协议
Web Service (SOA SOAP RDDI WSDL)
基于http + xml的标准化Web API
RestFul (Representational State Transfer)
回归简单化本源的Web API的事实标准
http://www.baidu.com/people/zhangsan
http + json
RMI(Remote Method Invocation)
Java内部的分布式通信协议
JMS(Java Message Service)
JavaEE中的消息框架标准,为很多MQ所支持
RPC(Remote Procedure Call)
远程方法调用,重点在于方法调用(不支持对象的概念),具体实现甚至可以用RMI、RestFul等去实现,但一般不用,因为RMI不能跨语言,而RestFul效率太低。多用于服务器集群间的通信,因此常使用更加高效、短小精悍的传输模式以提高效率
RPC(Remote Procedure Call),远程过程调用,它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务,而不需要了解底层网络技术的协议。
通俗点:
RPC的目的是让你在本地调用远程的方法,而对你来说这个 调用是透明的,你并不知道这个调用的方法是部署哪里。通过RPC能解耦服务,这才是使用RPC的真正目的。
单台服务器处理能力有限,RPC可提升系统处理能力和吞吐量,也是实现分布式计算的基础。
RPC采用 客户机/服务器模式
。
请求程序就是一个客户机,而服务提供程序就是一个服务器。首先,客户机调用进程发送一个有进程参数的调用信息到服务进程,然后等待应答信息。在服务器端,进程保持睡眠状态直到调用信息到达为止。当一个调用信息到达,服务器获得进程参数,计算结果,发送答复信息,然后等待下一个调用信息,最后,客户端调用进程接收答复信息,获得进程结果,然后调用执行继续执行。
远程调用过程:
通讯问题
即A与B之间的通信,建立TCP连接
寻址问题
A通过RPC框架连接到B的服务器及特定端口和调用的方法名
参数序列化与反序列化
发起远程调用参数值需要二进制化,服务器收到二进制参数需要反序列化
常见的远程调用方式有以下几种:
RPC服务
自定义数据格式,基于原生TCP通信,速度快,效率高。
RPC的框架:webservie(cxf)、dubbo
HTTP服务
http其实是一种网络传输协议,基于TCP,规定了数据传输的格式。现在客户端浏览器与服务端通信基本都是采用Http协议。也可以用来进行远程服务调用。缺点是消息封装臃肿。
现在热门的Rest风格,就可以通过http协议来实现。
http的实现技术:HttpClient
两者比较
相同点:底层通讯都是基于socket
,都可以实现远程调用,都可以实现服务调用服务。
不同点:
RPC
框架有:dubbo、cxf、(RMI远程方法调用)Hessian
当使用RPC框架实现服务间调用的时候,要求服务提供方和服务消费方 都必须使用统一的RPC框架,要么都dubbo,要么都cxf。
跨操作系统在同一编程语言内使用
优势:调用快、处理快
HTTP
框架有:httpClient
当使用http进行服务间调用的时候,无需关注服务提供方使用的编程语言,也无需关注服务消费方使用的编程语言,服务提供方只需要提供restful风格的接口,服务消费方,按照restful的原则,请求服务即可
跨系统跨编程语言的远程调用框架
优势:通用性强
补充:
从传输速度上来看,因为HTTP封装的数据量更多所以数据传输量更大,所以RPC的传输速度是比RESTFUL更快的。
因为HTTP协议是各个框架都普遍支持的。
在不知道情况来源的框架、数据形势是什么样的,所以在网关可以使用Restful利用http来接受。
而在微服务内部的各模块之间因为各协议方案是公司内部自己定的,所以知道各种数据方式,可以使用TCP传输以使各模块之间的数据传输更快。
所以可以网关和外界的数据传输使用RESTFUL,微服务内部的各模块之间使用RPC。
RESTFUL的API的设计上是面向资源的,对于同一资源的获取、传输、修改可以使用GET、POST、PUT
来对同一个URL进行区别,而RPC通常把动词直接体现在URL上
。
从图上可以看出,二者其实都可以看出在进行实现RPC的时候,底层的通信协议是可以使用HTTP协议的,另外单独的使用HTTP协议也是可以直接的实现调用的功能,理论上,HTTP的请求也是一种方法的调用,通过get或者post方法和url去调用方法,但是HTTP为了更高的可读性将请求头变得非常的臃肿,传输效率比较低,而RPC则是牺牲了可读性使得效率更高。
换句话说其实二者是一种功能,只不过应用的场景不同,而且针对点不同,HTTP是针对Client和Server ;而 RPC是针对 Server 与Server之间的调用,另外RPC之间的调用效率更加的高,而且增加了ZK进行服务的自动配置与管理。
换句话说,上层的协议还是都是依赖于TCP/IP协议,总的来说就是基于字节流来进行编码。
Dubbo
Dubbo是一个分布式服务框架,致力于提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案
gRPC
是Google开发的高性能、通用的开源RPC框架,其由Google主要面向移动应用开发并基于HTTP/2协议标准而设计,基于ProtoBuf(Protocol Buffers)序列化协议开发,且支持众多开发语言,本身它不是分布式的,所以要实现上面的框架的功能需要进一步的开发。
实现RPC主要是做到两点:
实现远程调用其它计算机的服务
要实现远程调用,就需要通过网络传输数据。A程序提供服务,B程序通过网络请求参数传递给A,A本地执行后得到结果,再将结果返回给B程序。
何种网络通信协议?
现在比较流行的RPC框架,都会采用
TCP协议
作为底层传输协议。
RPC通讯协议:http、http2.0(gRPC)、TCP(同步/异步;阻塞/非阻塞)、WebService。
数据传输格式?
两个程序进行通讯,必须约定好数据传输格式,即定义好
请求和响应格式
,另外,数据在网络中传输需要进行序列化,所以还需要约定统一的序列化的方式
像调用本地服务一样调用远程服务
- 如果仅仅是远程调用,还不算是RCP,因为RPC强调的是过程调用,调用的过程对用户而言应该是透明的,用户不应该关心调用的细节,可以像调用本地服务一样调用远程服务。所以RPC一定要对调用的过程进行封装
调用流程图
任何形式的数据都需要转换成二进制流在网络传输
对象序列化
将对象转换为二进制流的过程
对象反序列化
将二进制流恢复为对象的过程
Google的Protocol Buffers
Java内置的序列化方式 java.io.Serializable
Hessian
json序列化框架
kyro
xmlrpc (xstream)
public class JdkSerializable
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException
User user = new User("zhangsan", 12);
byte[] bytes = serializableObject(user);
User newUser = (User) deSerializableObject(bytes);
System.out.println(newUser);
public static byte[] serializableObject(Object obj) throws IOException
User user = (User)obj;
// 定义一个字节数组输出流 (作用:获取内存中的缓存数据并转化为数组)
ByteArrayOutputStream os = new ByteArrayOutputStream();
// 对象输出流
// 构造方法,传递字节输出流
ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(os);
// 将对象写入到字节数组输出,进行序列化
out.writeObject(user);
byte[] zhangsanByte = os.toByteArray();
return zhangsanByte;
public static Object deSerializableObject(byte[] bytes) throws IOException, ClassNotFoundException
// 字节数组输入流
ByteArrayInputStream is = new ByteArrayInputStream(bytes);
// 从流中获取对象
ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(is);
return in.readObject();
通过Socket编程,实现网络间的二进制字节数组(ByteArray)传输
基于Java的反射机制和Socket API实现
方法的调用使用反射机制,消费者把需要调用的接口名称方法参数通过Socket通信传到服务端,服务端再通过反射机制调用对应的方法获取到值,然后再通过相同方式把结果返回给消费者
服务消费者调用服务提供者的SayHelloService接口的sayHello(String helloArg)方法具体实现获取结果
服务提供者
/**
* @ClassName: Server
* @Author: whc
* @Date: 2021/05/22/0:52
*
* 阻塞式I/O,实际生产环境中出于性能的考虑,往往使用非阻塞I/O,以提供更大的吞吐量
*/
public class Server
private static HashMap<String, Class> registerTable &#61; new HashMap<>();
static
// key类型是接口,value是具体实现类
registerTable.put(SayHelloService.class.getName(), SayHelloServiceImpl.class);
public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, IllegalAccessException, InstantiationException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException
ServerSocket server &#61; new ServerSocket(8080);
while(true)
Socket socket &#61; server.accept();
// 读取服务信息
ObjectInputStream input &#61; new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
String interfacename &#61; input.readUTF(); // 接口名称
String methodName &#61; input.readUTF(); // 方法名称
Class<?>[] parameterTypes &#61; (Class<?>[]) input.readObject(); // 参数类型
Object[] arguments &#61; (Object[])input.readObject(); // 参数对象
// 执行调用
Class serviceinterfaceclass &#61; Class.forName(interfacename); // 得到接口的class
Object service &#61; registerTable.get(interfacename).newInstance();//取得服务实现的对象
Method method &#61; serviceinterfaceclass.getMethod(methodName, parameterTypes); // 获得要调用的方法
Object result &#61; method.invoke(service, arguments);
ObjectOutputStream output &#61; new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
output.writeObject(result);
服务消费者
/**
* &#64;ClassName: Consumer 服务消费者
* &#64;Author: whc
* &#64;Date: 2021/05/22/0:43
*/
public class Consumer
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IOException, ClassNotFoundException
// 接口名称
String interfacename &#61; SayHelloService.class.getName();
// 需要远程执行的方法
Method method &#61; SayHelloService.class.getMethod("sayHello", String.class);
// 需要传递到远端的参数
Object[] arguments &#61; "hello";
Socket socket &#61; new Socket("127.0.0.1", 8080);
// 将方法名称和参数传递到远端
ObjectOutputStream output &#61; new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
output.writeUTF(interfacename); // 接口名称
output.writeUTF(method.getName()); // 方法名称
output.writeObject(method.getParameterTypes()); // 参数类型
output.writeObject(arguments); // 参数
// 从远端读取方法执行结果
ObjectInputStream input &#61; new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
Object result &#61; input.readObject();
System.out.println(result);
问题一
版本一是一个最简单的RPC思想的例子&#xff0c;客户端要实现一堆通信的逻辑&#xff0c;耦合度太高&#xff0c;能不能客户端只负责调用接口&#xff0c;中间的网络细节不用去实现呢&#xff1f;接下来的版本二中的红色stub就是干这活的。
问题二
版本一只有SayHelloService
一个接口的方法调用&#xff0c;假如Client端要调用的Server端接口有很多个呢&#xff1f;
在版本一中可以通过反射机制
&#xff0c;将Socket把要调用的接口名传给Server端&#xff0c;Server端再通过接口名反射去调用已实现的接口方法&#xff0c;但是这种实现方式&#xff1b;
版本二则用动态代理
&#xff0c;将Client要调用的接口名称传递给stub动态代理生成一个Client要调用的接口类。
动态代理能解决繁琐编程
。
&#xff08;标准的RPC在Client和Server都需要有stub&#xff0c;为了一步一步理解RPC&#xff0c;所以版本二只在Client端加stub&#xff09;
InvocationHandler
的invoke
方法&#xff0c;把需要调用的接口名称、方法、参数通过代理类封装后传到服务端&#xff0c;服务端接收到信息后&#xff0c;找到对应的接口实现类&#xff0c;调用对应的方法获取到值&#xff0c;然后把结果返回给消费者。服务消费者传递对应的接口名称&#xff0c;调用对应接口的方法具体实现获取结果。
比如IUserService
接口的方法findUserById
&#xff0c;根据传入的id查找对应的用户
比如IProductService
接口的方法findProductByName
&#xff0c;根据传入的name查找对应的产品
服务提供者
public class Server
private static boolean running &#61; true;
private static HashMap<String, Class> registerTable &#61; new HashMap<>();
static
// key类型是接口,value是具体实现类
registerTable.put(IUserService.class.getName(), IUserServiceImpl.class);
registerTable.put(IProductService.class.getName(), IProductServiceImpl.class);
public static void main(String[] args) throws Exception
ServerSocket server &#61; new ServerSocket(8080);
while(running)
Socket client &#61; server.accept();
process(client);
client.close();
server.close();
public static void process(Socket socket) throws Exception
ObjectInputStream ois &#61; new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
ObjectOutputStream oos &#61; new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
//为了适应客户端通用化而做的改动
String className &#61; ois.readUTF();
String methodName &#61; ois.readUTF();
Class[] parameterTypes &#61; (Class[]) ois.readObject();
Object[] parameters &#61; (Object[]) ois.readObject();
// IUserService service &#61; new IUserServiceImpl();//服务类型暂时还是写死的&#xff0c;不够灵活
Object service &#61; registerTable.get(className).newInstance();
//考虑到Client端可能调用Server端的多个方法,不仅仅是一个方法的情况
//这时可以根据方法名和参数类型获取Method对象供后面反射调用接口实现类的方法
Method method &#61; service.getClass().getMethod(methodName, parameterTypes);
// 反射调用方法查询出结果
Object o &#61; method.invoke(service, parameters);
oos.writeObject(o);
// flush() 是清空,而不是刷新
oos.flush();
服务消费者
public class Client
public static void main(String[] args) throws IOException
// Client这里不用关注一堆网络交互的细节,直接调用Stub产生的代理对象的方法,既可完成整个链路的调用
IUserService service &#61; (IUserService)Stub.getStub(IUserService.class);
IProductService service1 &#61; (IProductService)Stub.getStub(IProductService.class);
System.out.println(service.findUserById(123));
System.out.println(service1.findProductByName("Bob"));
Stub
在RPC里面是代理的意思&#xff0c;是个约定俗称的东西&#xff0c;所以不叫Proxy
/**
* &#64;ClassName: Stub 服务类型能够改变,变成通用的,主要是将服务类型作为参数传入getStub
* &#64;Author: whc
* &#64;Date: 2021/05/21/16:37
*/
public class Stub
public static Object getStub(Class c)
InvocationHandler h &#61; new InvocationHandler()
&#64;Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable
Socket socket &#61; new Socket("127.0.0.1",8080);
ObjectOutputStream oos &#61; new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
// 通用化的改变
oos.writeUTF(c.getName()); // 服务类型
oos.writeUTF(method.getName()); // 方法名字
oos.writeObject(method.getParameterTypes()); // 方法参数类型
oos.writeObject(args); // 参数
oos.flush();
// 接收服务端返回的结果,object读入
ObjectInputStream ois &#61; new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
Object o &#61; ois.readObject();
return o; // 返回通用对象
;
// 动态代理产生一个实现了c接口的代理对象
// 参数1是类加载器,参数2传入被代理的接口类,参数3是InvocationHandler:被代理时反射调用的方法,也就是Stub给Client端处理的一堆细节
Object o &#61; Proxy.newProxyInstance(c.getClassLoader(), new Class[]c, h);
System.out.println(o.getClass().getName());
System.out.println(o.getClass().getInterfaces()[0]);
// 返回实现接口类的代理对象
return o;
真实环境中&#xff0c;多个客户端多个请求到服务端&#xff0c;服务端需要同时接收和处理多个客户端请求&#xff0c;涉及并发处理、服务路由、负载均衡等问题&#xff0c;以上代码无法满足
优点:
- 简单、实用、开发方便
缺点:
- 性能不是很稳定&#xff0c;在海量数据时&#xff0c;完全顶不住&#xff0c;容易宕机
- 因为不是走的注册中心&#xff0c;不便于维护、监控以及统计分析
原理
设计一个工具类ProtocolUtil&#xff0c;提供readRequest、readResponse、writeRequest、writeResponse方法
协议请求Request&#xff08;包括编码、命令和命令长度三个字段&#xff09;
协议响应Response&#xff08;包括编码、响应内容和响应内容长度三个字段&#xff09;
服务端和客户端
客户端向服务端发送一条命令&#xff0c;服务端收到命令后&#xff0c;会判断命令是否为"HELLO"&#xff0c;如果是"HELLO"&#xff0c;则返回给客户端的响应为"hello!"&#xff0c;否则返回给客户端的响应为"bye bye!"。
public class ProtocolUtil
/**
* 协议请求Request : 包括编码、命令和命令长度三个字段
* readRequest方法将从传递进来的输入流中读取请求的编码、命令和长度三个参数&#xff0c;
* 进行相应的编码转换&#xff0c;并构造成Request对象返回
* &#64;param input
* &#64;return
*/
public static Request readRequest(InputStream input)
Request request &#61; new Request();
try
// 读取编码
byte[] encodeByte &#61; new byte[1];
input.read(encodeByte);
byte encode &#61; encodeByte[0];
// 读取命令长度
byte[] commandLengthBytes &#61; new byte[4]; // 缓冲区
input.read(commandLengthBytes);
// 将字节数组转化为整数
int commandLength &#61; ByteUtil.bytes2Int(commandLengthBytes);
// 读取命令
byte[] commandBytes &#61; new byte[commandLength];
input.read(commandBytes);
String command
var cpro_id = "u6885494";