10分钟实现RPC框架

声明


参考自http://javatar.iteye.com/blog/1123915 这位大佬是阿里的专家,日后要多多向他取经。


其实整个流程是个很简单的rpc模型
1.服务端 接受客户端来的socket流, 接受约定为
1.1 方法名
1.2 参数类型
1.3 方法所需参数

2 客户端动态代理生成 代理service,调用该service的方法实则 交给invoke方法处理
逻辑,在该逻辑中实现远程连接,起多个线程。
这里写图片描述
一次完整的RPC调用流程(同步调用,异步另说)如下:
1)服务消费方(client)调用以本地调用方式调用服务;
2)client stub接收到调用后负责将方法、参数等组装成能够进行网络传输的消息体;
3)client stub找到服务地址,并将消息发送到服务端;
4)server stub收到消息后进行解码;
5)server stub根据解码结果调用本地的服务;
6)本地服务执行并将结果返回给server stub;
7)server stub将返回结果打包成消息并发送至消费方;
8)client stub接收到消息,并进行解码;
9)服务消费方得到最终结果。

RPC框架的目标就是要2~8这些步骤都封装起来,让用户对这些细节透明。


内容


RpcFramework核心类

import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;


public class RpcFramework {

    /**
     * 暴露服务
     *
     * @param service 服务实现
     * @param port 服务端口
     * @throws Exception
     */
    public static void export(final Object service, int port) throws Exception {

        System.out.println("Export service " + service.getClass().getName() + " on port " + port);

        ServerSocket server = new ServerSocket(port);
        //一直轮询,相比while(true),这种方式性能更佳
        for(;;) {
            try {
                //此处阻塞一直等到有consumer请求过来
                final Socket socket = server.accept();
                //每来一个消费请求就开启一个新的线程
                new Thread(() -> {
                    try {
                        try {
                            ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
                            try {
                                //consumer会分三次发送所需要的方法信息,这里的readUTF(),readObject()都会发生阻塞
                                String methodName = input.readUTF();
                                Class<?>[] parameterTypes = (Class<?>[])input.readObject();
                                Object[] arguments = (Object[])input.readObject();
                                ObjectOutputStream output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
                                try {
                                    //获取到目标方法
                                    Method method = service.getClass().getMethod(methodName, parameterTypes);
                                    //通过反射执行目标方法并返回结果
                                    Object result = method.invoke(service, arguments);
                                    //将执行结果返回给consumer
                                    output.writeObject(result);
                                } catch (Throwable t) {
                                    output.writeObject(t);
                                } finally {
                                    output.close();
                                }
                            } finally {
                                input.close();
                            }
                        } finally {
                            socket.close();
                        }
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }).start();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 引用服务
     *
     * @param <T> 接口泛型
     * @param interfaceClass 接口类型
     * @param host 服务器主机名
     * @param port 服务器端口
     * @return 远程服务
     * @throws Exception
     */
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T> T refer(final Class<T> interfaceClass, final String host, final int port) throws Exception {

        System.out.println("Get remote service " + interfaceClass.getName() + " from server " + host + ":" + port);
        //通过JDK动态代理的方式直接返回给调用refer方法的调用者一个被动态代理处理过的 对象
        return (T) Proxy.newProxyInstance(interfaceClass.getClassLoader(), new Class<?>[] {interfaceClass}, new InvocationHandler() {
            @Override
            //调用该对象的每个方法都会先去调用下面的逻辑
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] arguments) throws Throwable {
                //当方法真实被调用的时候才会发起RPC远程请求provider执行服务
                Socket socket = new Socket(host, port);
                try {
                    ObjectOutputStream output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
                    try {
                        //分三次发送方法所需要的信息
                        output.writeUTF(method.getName());
                        output.writeObject(method.getParameterTypes());
                        output.writeObject(arguments);
                        ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
                        try {
                            //得到服务执行的最终结果
                            Object result = input.readObject();
                            if (result instanceof Throwable) {
                                throw (Throwable) result;
                            }
                            return result;
                        } finally {
                            input.close();
                        }
                    } finally {
                        output.close();
                    }
                } finally {
                    socket.close();
                }
            }
        });
    }

}

服务接口:


public interface HelloService {

    String hello(String name);

}

服务接口实现:

public class HelloServiceImpl implements HelloService {

    @Override
    public String hello(String name) {
        System.out.println("被调用了");
        return "Hello" + name;
    }

}

暴露服务类

public class RpcProvider {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        HelloService service = new HelloServiceImpl();
        RpcFramework.export(service, 1234);
    }
}

引用服务类:

public class RpcConsumer {
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            //此时获取到的service是被JDK动态代理包装后的service,在调用方法的时候会进行远程调用
            HelloService service = RpcFramework.refer(HelloService.class, "127.0.0.1", 1234);
            for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i ++) {
                String hello = service.hello("World" + i);
                System.out.println(hello);
                Thread.sleep(1000);
            }
        }
}

总结


我觉得RPC的核心是动态代理和Socket 。
客户端看到的是接口的行为(这个行为没有被实现),服务端放的是接口行为的具体实现。
客户端把行为和行为入参提供给服务端,然后服务端的接口实现执行这个行为,最后再把执行结果返回给客户端。 看起来是客户端执行了行为,但其实是通过动态代理交给服务端执行的。其中,行为和入参这些数据通过socket由客户端传给了服务端。

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