Java實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的RPC框架的示例代碼

更新時(shí)間：2017年11月09日 10:41:34 作者：蒼穹2018

本篇文章主要介紹了Java實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的RPC框架的示例代碼，小編覺得挺不錯(cuò)的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個(gè)參考。一起跟隨小編過來看看吧

一、RPC簡(jiǎn)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框架做的最重要的一件事情就是封裝，調(diào)用者和被調(diào)用者的通訊細(xì)節(jié)，客戶端代理負(fù)責(zé)向調(diào)用方法的方法名參數(shù)返回值包等信息根據(jù)通信協(xié)議組織成報(bào)文發(fā)送給服務(wù)端，服務(wù)端解析報(bào)文，根據(jù)客戶端傳遞的信息執(zhí)行對(duì)應(yīng)的方法，然后將返回值安裝協(xié)議組織成報(bào)文發(fā)送給客戶端，客戶端再解析出來。

RPC示意圖

如上圖所示，假設(shè)Computer1在調(diào)用sayHi()方法，對(duì)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(jiǎn)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(duì)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(duì)象，對(duì)于Java而言，遠(yuǎn)程代理對(duì)象可以使用Java的動(dòng)態(tài)對(duì)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(duì)象名稱、方法名稱、參數(shù)等對(duì)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(dòng)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(duì)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(duì)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(duì)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(dòng)態(tài)代理，在動(dòng)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(cè)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(jiǎn)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)。

1.可以采用基于JSON數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞PC框架；

2.可以使用NIO或直接使用Netty替代BIO實(shí)現(xiàn)；

3.使用開源的序列化機(jī)制，如Hadoop Avro與Google protobuf等；

4.服務(wù)注冊(cè)可以使用Zookeeper進(jìn)行管理，能夠讓應(yīng)用更加穩(wěn)定。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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