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RPC 遠程過程調(diào)用可以說是分布式系統(tǒng)的基礎(chǔ)，本文將通過 Java 演示一次普通的 rpc 調(diào)用到底發(fā)生了什么。
阿粉曾經(jīng)在網(wǎng)上看到有人提問，為什么 RPC 要叫作遠程過程調(diào)用，而不叫作 RMC 遠程方法調(diào)用。但阿粉認為 RPC 的叫法才是合理的，遠程調(diào)用的是某個過程，不一定是一個具體的方法。(你只要看過后面第一個版本的代碼就能懂了)
這整個過程可以用一句話概括：機器 A 通過網(wǎng)絡(luò)與機器B建立連接，A 發(fā)送一些參數(shù)給 B，B 執(zhí)行某個過程，并把結(jié)果返回給 A。
“在寫代碼之前，先說一個前置背景，假設(shè)我們有一個商品類：
- 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)接口的實現(xiàn)類：
- public class ProductServiceImpl implements IProductService {
- @Override
- public Product getProductById(Integer id) {
- //實際上這里應(yīng)該去查詢數(shù)據(jù)庫獲得數(shù)據(jù)，下面簡化了
- return new Product(id, "手機");
- }
- }
下面我們通過客戶端發(fā)送一個商品 id 到服務(wù)端，服務(wù)端獲得 id 后通過商品服務(wù)類獲取商品信息，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，處理客戶端請求
- 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)過來的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 遠程調(diào)用的原始簡易版本，可以看到聯(lián)網(wǎng)的代碼寫死在了客戶端中，網(wǎng)絡(luò)部分代碼和getProductById()耦合在了一起，如果想把別的方法改為遠程調(diào)用還要重新寫一遍聯(lián)網(wǎng)的代碼，非常麻煩。
在實際的使用中，我們會編寫各種各樣的遠程調(diào)用，打個比方，IProductService接口以后可能會擴展成這樣：
- public interface IProductService {
- Product getProductById(Integer id);
- Product getProductByName(String name);
- Product getMostExpensiveProduct();
- }
我們總不可能為每個方法都編寫一段網(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。
那具體應(yīng)該怎樣嵌入呢?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，比如說 Mybatis。它把 JDBC 連接部分的代碼通過代理模式嵌入到 sql 語句的周圍，讓我們專注于寫 sql。 |
首先，服務(wù)端的代碼要進行修改，由于多個方法共用一套聯(lián)網(wǎng)的代碼，我們要在服務(wù)端識別調(diào)用的是哪一個方法：
- 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，輸出流
- InputStream is = socket.getInputStream();
- OutputStream os = socket.getOutputStream();
- ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is);
- ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os);
- //獲取本次遠程調(diào)用的方法名
- String methodName = ois.readUTF();
- //獲取本次遠程調(diào)用方法的參數(shù)類型
- Class[] parameterTypes = (Class[]) ois.readObject();
- //獲取具體的參數(shù)對象
- Object[] args = (Object[]) ois.readObject();
- //創(chuàng)建商品服務(wù)類實例，（往后這里可以繼續(xù)優(yōu)化）
- IProductService service = new ProductServiceImpl();
- //根據(jù)遠程獲取的方法名和參數(shù)，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)建一個新的代理類，對外提供一個 getStub 獲取代理類的方法。使用 JDK 的動態(tài)代理需要三個參數(shù)，一個是類加載器，一個是接口的 class 類，最后一個是InvocationHandler實例。
JDK 動態(tài)代理背后的邏輯是這樣的：JVM 會根據(jù)接口的 class 類動態(tài)創(chuàng)建一個代理類對象，這個代理對象實現(xiàn)了傳入的接口，也就是說它擁有了接口中所有方法的實現(xiàn)。方法具體的實現(xiàn)可以由用戶指定，也就是調(diào)用InvocationHandler的invoke方法。
| 在invoke方法中有三個參數(shù)，分別是proxy代理類，method調(diào)用的方法，args調(diào)用方法的參數(shù)。我們可以在invoke方法中對具體的實現(xiàn)方法進行增強，在本案例中就是進行網(wǎng)絡(luò)調(diào)用。 |
- 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());
- //拿到遠程調(diào)用的方法名
- String methodmethodName = method.getName();
- //拿到遠程調(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;
- }
- }
這個新版本比第一個版本又美好了一些，但是其實還可以繼續(xù)優(yōu)化?，F(xiàn)在我們的代理只能夠返回IProductService的實現(xiàn)類，得想辦法讓它返回任意類型的服務(wù)實現(xiàn)類。
思路和遠程調(diào)用方法相似，在遠程調(diào)用方法時，我們把方法的名稱，參數(shù)類型，參數(shù)傳遞給服務(wù)端;現(xiàn)在要動態(tài)創(chuàng)建服務(wù)類，我們可以把服務(wù)接口的名字傳給服務(wù)端。服務(wù)端拿到遠程接口的名字后，就可以從服務(wù)注冊表中找到對應(yīng)服務(wù)實現(xiàn)類。
至于服務(wù)實現(xiàn)類如何注冊到服務(wù)注冊表，這里提供一個思路：可以考慮使用 Spring 的注解注入。這和我們平時寫 spring 代碼是相似的，在創(chuàng)建完服務(wù)實現(xiàn)類后我們會加上注解 @Service，這樣我們就可以在收到遠程調(diào)用后，遍歷使用了 @Service的Bean，找到對應(yīng)的實現(xiàn)類。
總結(jié)
如果想要搭建一個簡易的RPC框架，阿粉認為有4個點：
- 代理問題
- 服務(wù)實例化問題
- 序列化問題
- 通信問題
本篇文章的側(cè)重點是前兩個，代理問題和服務(wù)實例化問題，我們回顧一下：
- 首先通過代理模式解決了每個遠程方法聯(lián)網(wǎng)的問題
- 通過傳遞方法名，方法參數(shù)類型，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)實例化問題，這背后的原理是反射，傳這些參數(shù)也是給反射用的。
關(guān)于另外兩個點的延伸
在網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)避免不了序列化問題。Java 自帶的序列化方式效率比較低，如果要造一個 RPC 框架的話，我們可以考慮引入其他第三方的序列化框架。
通信問題也很重要，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。但這部分手動實現(xiàn)可能比較困難，可以根據(jù)語言自身封裝好的 API 進行選擇。
網(wǎng)頁名稱：通過幾段Java代碼帶你理解RPC
文章路徑：http://www.5511xx.com/article/dpeioic.html
