Java如何實現(xiàn)簡單的RPC框架

更新時間：2020年07月09日 16:05:45 作者：蒼穹2018

這篇文章主要介紹了Java如何實現(xiàn)簡單的RPC框架，文中示例代碼非常詳細(xì)，幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)，感興趣的朋友可以了解下

一、RPC簡介

RPC，全稱為Remote Procedure Call，即遠程過程調(diào)用，它是一個計算機通信協(xié)議。它允許像調(diào)用本地服務(wù)一樣調(diào)用遠程服務(wù)。它可以有不同的實現(xiàn)方式。如RMI(遠程方法調(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。但怎樣實現(xiàn)一個RPC框架呢？

從下面幾個方面思考，僅供參考：

1.通信模型：假設(shè)通信的為A機器與B機器，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.遠程代理對象：本地調(diào)用的方法(服務(wù))其實是遠程方法的本地代理，因此可能需要一個遠程代理對象，對于Java而言，遠程代理對象可以使用Java的動態(tài)對象實現(xiàn)，封裝了調(diào)用遠程方法調(diào)用；

4.序列化，將對象名稱、方法名稱、參數(shù)等對象信息進行網(wǎng)絡(luò)傳輸需要轉(zhuǎn)換成二進制傳輸，這里可能需要不同的序列化技術(shù)方案。如:protobuf，Arvo等。

三、Java實現(xiàn)RPC框架

1、實現(xiàn)技術(shù)方案

下面使用比較原始的方案實現(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，運行在服務(wù)器端，提供服務(wù)接口定義與服務(wù)實現(xiàn)類。

2）服務(wù)中心，運行在服務(wù)器端，負(fù)責(zé)將本地服務(wù)發(fā)布成遠程服務(wù)，管理遠程服務(wù)，提供給服務(wù)消費者使用。

3）服務(wù)消費者，運行在客戶端，通過遠程代理對象調(diào)用遠程服務(wù)。

3、具體實現(xiàn)

服務(wù)提供者接口定義與實現(xiàn)，代碼如下：

public interface HelloService {
 
  String sayHi(String name);
 
}

HelloServices接口實現(xiàn)類：

public class HelloServiceImpl implements HelloService {
 
  public String sayHi(String name) {
    return "Hi, " + name;
  }
 
}

服務(wù)中心代碼實現(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)代理中實現(xiàn)接口的遠程調(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)指定地址連接遠程服務(wù)提供者
              socket = new Socket();
              socket.connect(addr);
 
              // 3.將遠程服務(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"));
  }
}

運行結(jié)果：