Java如何實(shí)現(xiàn)簡單的RPC框架
一、RPC簡介
RPC，全稱為Remote Procedure Call，即遠(yuǎn)程過程調(diào)用，它是一個(gè)計(jì)算機(jī)通信協(xié)議。它允許像調(diào)用本地服務(wù)一樣調(diào)用遠(yuǎn)程服務(wù)。它可以有不同的實(shí)現(xiàn)方式。如RMI(遠(yuǎn)程方法調(diào)用)、Hessian、Http invoker等。另外，RPC是與語言無關(guān)的。
RPC示意圖
如上圖所示，假設(shè)Computer1在調(diào)用sayHi()方法，對于Computer1而言調(diào)用sayHi()方法就像調(diào)用本地方法一樣，調(diào)用 –>返回。但從后續(xù)調(diào)用可以看出Computer1調(diào)用的是Computer2中的sayHi()方法，RPC屏蔽了底層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，讓調(diào)用者無需關(guān)注網(wǎng)絡(luò)通信，數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃?xì)節(jié)。
二、RPC框架的實(shí)現(xiàn)
上面介紹了RPC的核心原理：RPC能夠讓本地應(yīng)用簡單、高效地調(diào)用服務(wù)器中的過程（服務(wù)）。它主要應(yīng)用在分布式系統(tǒng)。如Hadoop中的IPC組件。但怎樣實(shí)現(xiàn)一個(gè)RPC框架呢？
從下面幾個(gè)方面思考，僅供參考：
1.通信模型：假設(shè)通信的為A機(jī)器與B機(jī)器，A與B之間有通信模型，在Java中一般基于BIO或NIO；。
2.過程（服務(wù)）定位：使用給定的通信方式，與確定IP與端口及方法名稱確定具體的過程或方法；
3.遠(yuǎn)程代理對象：本地調(diào)用的方法(服務(wù))其實(shí)是遠(yuǎn)程方法的本地代理，因此可能需要一個(gè)遠(yuǎn)程代理對象，對于Java而言，遠(yuǎn)程代理對象可以使用Java的動態(tài)對象實(shí)現(xiàn)，封裝了調(diào)用遠(yuǎn)程方法調(diào)用；
4.序列化，將對象名稱、方法名稱、參數(shù)等對象信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸需要轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制傳輸，這里可能需要不同的序列化技術(shù)方案。如:protobuf，Arvo等。
三、Java實(shí)現(xiàn)RPC框架
1、實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案
下面使用比較原始的方案實(shí)現(xiàn)RPC框架，采用Socket通信、動態(tài)代理與反射與Java原生的序列化。
2、RPC框架架構(gòu)
RPC架構(gòu)分為三部分：
1）服務(wù)提供者，運(yùn)行在服務(wù)器端，提供服務(wù)接口定義與服務(wù)實(shí)現(xiàn)類。
2）服務(wù)中心，運(yùn)行在服務(wù)器端，負(fù)責(zé)將本地服務(wù)發(fā)布成遠(yuǎn)程服務(wù)，管理遠(yuǎn)程服務(wù)，提供給服務(wù)消費(fèi)者使用。
3）服務(wù)消費(fèi)者，運(yùn)行在客戶端，通過遠(yuǎn)程代理對象調(diào)用遠(yuǎn)程服務(wù)。
3、 具體實(shí)現(xiàn)
服務(wù)提供者接口定義與實(shí)現(xiàn)，代碼如下：
public interface HelloService {
String sayHi(String name);
}
HelloServices接口實(shí)現(xiàn)類：
public class HelloServiceImpl implements HelloService {
public String sayHi(String name) {
return "Hi, " + name;
}
}
服務(wù)中心代碼實(shí)現(xiàn)，代碼如下：
public interface Server {
public void stop();
public void start() throws IOException;
public void register(Class serviceInterface, Class impl);
public boolean isRunning();
public int getPort();
}
服務(wù)中心實(shí)現(xiàn)類：
public class ServiceCenter implements Server {
private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
private static final HashMap<String, Class> serviceRegistry = new HashMap<String, Class>();
private static boolean isRunning = false;
private static int port;
public ServiceCenter(int port) {
this.port = port;
}
public void stop() {
isRunning = false;
executor.shutdown();
}
public void start() throws IOException {
ServerSocket server = new ServerSocket();
server.bind(new InetSocketAddress(port));
System.out.println("start server");
try {
while (true) {
// 1.監(jiān)聽客戶端的TCP連接，接到TCP連接后將其封裝成task，由線程池執(zhí)行
executor.execute(new ServiceTask(server.accept()));
}
} finally {
server.close();
}
}
public void register(Class serviceInterface, Class impl) {
serviceRegistry.put(serviceInterface.getName(), impl);
}
public boolean isRunning() {
return isRunning;
}
public int getPort() {
return port;
}
private static class ServiceTask implements Runnable {
Socket clent = null;
public ServiceTask(Socket client) {
this.clent = client;
}
public void run() {
ObjectInputStream input = null;
ObjectOutputStream output = null;
try {
// 2.將客戶端發(fā)送的碼流反序列化成對象，反射調(diào)用服務(wù)實(shí)現(xiàn)者，獲取執(zhí)行結(jié)果
input = new ObjectInputStream(clent.getInputStream());
String serviceName = input.readUTF();
String methodName = input.readUTF();
Class<?>[] parameterTypes = (Class<?>[]) input.readObject();
Object[] arguments = (Object[]) input.readObject();
Class serviceClass = serviceRegistry.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.將執(zhí)行結(jié)果反序列化，通過socket發(fā)送給客戶端
output = new ObjectOutputStream(clent.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 (clent != null) {
try {
clent.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}
客戶端的遠(yuǎn)程代理對象：
public class RPCClient<T> {
public static <T> T getRemoteProxyObj(final Class<?> serviceInterface, final InetSocketAddress addr) {
// 1.將本地的接口調(diào)用轉(zhuǎn)換成JDK的動態(tài)代理，在動態(tài)代理中實(shí)現(xiàn)接口的遠(yuǎn)程調(diào)用
return (T) Proxy.newProxyInstance(serviceInterface.getClassLoader(), new Class<?>[]{serviceInterface},
new InvocationHandler() {
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
Socket socket = null;
ObjectOutputStream output = null;
ObjectInputStream input = null;
try {
// 2.創(chuàng)建Socket客戶端，根據(jù)指定地址連接遠(yuǎn)程服務(wù)提供者
socket = new Socket();
socket.connect(addr);
// 3.將遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用所需的接口類、方法名、參數(shù)列表等編碼后發(fā)送給服務(wù)提供者
output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
output.writeUTF(serviceInterface.getName());
output.writeUTF(method.getName());
output.writeObject(method.getParameterTypes());
output.writeObject(args);
// 4.同步阻塞等待服務(wù)器返回應(yīng)答，獲取應(yīng)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();
}
}
});
}
}
最后為測試類：
public class RPCTest {
public static void main(String[] args) throws IOException {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
try {
Server serviceServer = new ServiceCenter(8088);
serviceServer.register(HelloService.class, HelloServiceImpl.class);
serviceServer.start();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
HelloService service = RPCClient.getRemoteProxyObj(HelloService.class, new InetSocketAddress("localhost", 8088));
System.out.println(service.sayHi("test"));
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
regeist service HelloService
start server
Hi, test
四、總結(jié)
RPC本質(zhì)為消息處理模型，RPC屏蔽了底層不同主機(jī)間的通信細(xì)節(jié)，讓進(jìn)程調(diào)用遠(yuǎn)程的服務(wù)就像是本地的服務(wù)一樣。
五、可以改進(jìn)的地方
這里實(shí)現(xiàn)的簡單RPC框架是使用Java語言開發(fā)，與Java語言高度耦合，并且通信方式采用的Socket是基于BIO實(shí)現(xiàn)的，IO效率不高，還有Java原生的序列化機(jī)制占內(nèi)存太多，運(yùn)行效率也不高?？梢钥紤]從下面幾種方法改進(jìn)。
- 可以采用基于JSON數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞PC框架；
- 可以使用NIO或直接使用Netty替代BIO實(shí)現(xiàn)；
- 使用開源的序列化機(jī)制，如Hadoop Avro與Google protobuf等；
- 服務(wù)注冊可以使用Zookeeper進(jìn)行管理，能夠讓應(yīng)用更加穩(wěn)定。
以上就是Java如何實(shí)現(xiàn)簡單的RPC框架的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java實(shí)現(xiàn)RPC框架的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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