一、RPC简介
RPC，全称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屏蔽了底层实现的细节，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、高效地调用服务器总的过程（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？
1、通信模型
假设通信的A机器和B机器，A和B之间有通信模型，在Java中一般基于BIO和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，Java原生序列化。
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，运行在服务端，负责将本地服务发布到远程服务； 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
工程结构
1) 创建服务提供者
服务提供接口
public interface IHelloService {
String sayHi(String name);
}
服务提供接口实现
public class HelloServiceImpl implements IHelloService{
@Override
public String sayHi(String name) {
return "Hi, " + name;
}
}
2）服务中心
服务中心接口
public interface IServer {
public void stop();
public void start() throws IOException;
public void register(Class serviceInterface, Class impl);
public boolean isRunning();
public int getPort();
}
服务中心接口实现
public class ServiceCenter implements IServer {
private static int availableProcessors = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(availableProcessors);
private static final HashMap<String, Class> serviceRegister = new HashMap<>();
static {
CommonUtil.print("availableProcessors:" + availableProcessors);
}
private static boolean isRunning = false;
private static int port;
public ServiceCenter(int p){
port = p;
}
@Override
public void stop() {
isRunning = false;
executor.shutdown();;
}
@Override
public void start() throws IOException {
ServerSocket server = new ServerSocket();
server.bind(new InetSocketAddress(port));
CommonUtil.print("start server, port:" + port);
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
Socket client = server.accept();
CommonUtil.print("accept socket client");
executor.execute(new ServiceTask(client));
}
}finally {
server.close();
}
}
@Override
public void register(Class serviceInterface, Class impl) {
serviceRegister.put(serviceInterface.getName(), impl);
}
@Override
public boolean isRunning() {
return isRunning;
}
@Override
public int getPort() {
return port;
}
private static class ServiceTask implements Runnable{
Socket client = null;
public ServiceTask(Socket socket){
this.client = socket;
}
@Override
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(client.getInputStream());
String serviceName = input.readUTF();
String methodName = input.readUTF();
CommonUtil.print("serviceName：" + serviceName + "methodName:" + methodName);
Class<?>[] parameterTypes = (Class<?>[]) input.readObject();
Object[] arguments = (Object[]) input.readObject();
Class serviceClass = serviceRegister.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(client.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 (client != null) {
try {
client.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}
3） 消费者
消费者获取远程方法
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() {
@Override
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要的类接口，方法名、参数列表等编码后发送给服务提供者
output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
CommonUtil.print("serviceInterface.getName：" + serviceInterface.getName() + " method.getName():" + method.getName());
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();
}
}
});
}
}
4）测试
服务提供者先进行注册
public class ServiceRegister {
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
CommonUtil.print("服务注册");
IServer serviceServer = new ServiceCenter(8088);
serviceServer.register(IHelloService.class, HelloServiceImpl.class);
serviceServer.start();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
;
}
}).start();
}
}
消费者进行调用
public class ServiceConsumer {
public static void main(String[] args) {
InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("localhost",8088);
IHelloService service = RPCClient.getRemoteProxyObj(IHelloService.class, inetSocketAddress);
CommonUtil.print(service.sayHi("Nick"));
}
}
5）输出结果
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。
可以采用基于JSON数据传输的RPC框架；
可以使用NIO或直接使用Netty替代BIO实现；
使用开源的序列化机制，如Hadoop Avro与Google protobuf等；
服务注册可以使用Zookeeper进行管理，能够让应用更加稳定。
六、流行的RPC框架
1、dubbo/dubbox
dubbo架构模型
2、Monta（新浪微博开源）
3、Thrift（夸语言的RPC框架，无服务治理）
4、Grpc （google的Grpc）
各种框架的对比
