【RPC框架】Java实现简单的RPC框架

一、RPC简介

RPC,全称为Remote Procedure Call,即远程过程调用,它是一个计算机通信协议。它允许像调用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

【RPC框架】Java实现简单的RPC框架_第1张图片

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屏蔽了底层的实现细节,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、高效地调用服务器中的过程(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?

从下面几个方面思考,仅供参考:

1.通信模型:假设通信的为A机器与B机器,A与B之间有通信模型,在Java中一般基于BIO或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,对于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、动态代理与反射与Java原生的序列化。

2、RPC框架架构

RPC架构分为三部分:

1)服务提供者,运行在服务器端,提供服务接口定义与服务实现类。

2)服务中心,运行在服务器端,负责将本地服务发布成远程服务,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

服务提供者接口定义与实现,代码如下:

1

2

3

4

5

public interface HelloService {

    String sayHi(String name);

}

HelloServices接口实现类:

1

2

3

4

5

6

7

public class HelloServiceImpl implements HelloService {

    public String sayHi(String name) {

        return "Hi, " + name;

    }

}

服务中心代码实现,代码如下:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

public interface Server {

    public void stop();

    public void start() throws IOException;

    public void register(Class serviceInterface, Class impl);

    public boolean isRunning();

    public int getPort();

}

服务中心实现类:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

public class ServiceCenter implements Server {

    private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());

    private static final HashMap serviceRegistry = new HashMap();

    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.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

                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.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(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.将执行结果反序列化,通过socket发送给客户端

                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();

                    }

                }

            }

        }

    }

}

 客户端的远程代理对象:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

public class RPCClient {

    public static  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() {

                    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的接口类、方法名、参数列表等编码后发送给服务提供者

                            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();

                        }

                    }

                });

    }

}

最后为测试类:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

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"));

    }

}

运行结果:

1

2

3

regeist service HelloService

start server

Hi, test

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。

  1. 可以采用基于JSON数据传输的RPC框架;
  2. 可以使用NIO或直接使用Netty替代BIO实现;
  3. 使用开源的序列化机制,如Hadoop Avro与Google protobuf等;
  4. 服务注册可以使用Zookeeper进行管理,能够让应用更加稳定。

转发来源于:https://www.cnblogs.com/codingexperience/p/5930752.html

你可能感兴趣的:(网络结构,rpc,java,qt)