前言

今年7月份左右报名参加了阿里巴巴组织的高性能中间件挑战赛，这次比赛不像以往的比赛，是从一个工程的视角来比赛的。
这个比赛有两个赛题，第一题是实现一个RPC框架，第二道题是实现一个Mom消息中间件。
RPC题目如下

一个简单的RPC框架
RPC（Remote Procedure Call ）——远程过程调用，它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。RPC协议假定某些传输协议的存在，如TCP或UDP，为通信程序之间携带信息数据。在OSI网络通信模型中，RPC跨越了传输层和应用层。RPC使得开发包括网络分布式多程序在内的应用程序更加容易。
框架——让编程人员便捷地使用框架所提供的功能，由于RPC的特性，聚焦于应用的分布式服务化开发，所以成为一个对开发人员无感知的接口代理，显然是RPC框架优秀的设计。
题目要求
1.要成为框架：对于框架的使用者，隐藏RPC实现。
2.网络模块可以自己编写，如果要使用IO框架，要求使用netty-4.0.23.Final。
3.支持异步调用，提供future、callback的能力。
4.能够传输基本类型、自定义业务类型、异常类型（要在客户端抛出）。
5.要处理超时场景，服务端处理时间较长时，客户端在指定时间内跳出本次调用。
6.提供RPC上下文，客户端可以透传数据给服务端。
7.提供Hook，让开发人员进行RPC层面的AOP。
注：为了降低第一题的难度，RPC框架不需要注册中心，客户端识别-DSIP的JVM参数来获取服务端IP。
衡量标准
满足所有要求。性能测试。
测试时会运行rpc-use-demo中的测试用例，测试的demo包由测试工具做好。
参赛者必须以com.alibaba.middleware.race.rpc.api.impl.RpcConsumerImpl为全类名，继承com.alibaba.middleware.race.rpc.api.RpcConsumer，并覆写所有的public方法。
参赛者必须以com.alibaba.middleware.race.rpc.api.impl.RpcProviderImpl为全类名，继承com.alibaba.middleware.race.rpc.api.RpcProvider，并覆写所有的public方法。
参赛者依赖公共maven中心库上的三方包，即可看到一个示例的demo，按照对应的包名，在自己的工程中建立对应的类（包名、类名一致）。
三方库里的代码起到提示的作用，可以作为参考，不要在最终的pom中依赖。
所以最终参赛者需要打出一个rpc-api的jar包，供测试工程调用。（注意，参考完rpc-api的示例后，请从pom依赖中将其删除，避免依赖冲突）
测试Demo工程请参考Taocode SVN上的代码。

RPC的实现

题目中推荐的网络框架使用Netty4来实现,这个RPC框架中需要实现的有
1. RPC客户端
2. RPC服务端

RPC客户端的实现

RPC客户端和RPC服务器端需要一个相同的接口类，RPC客户端通过一个代理类来调用RPC服务器端的函数

RpcConsumerImpl的实现
......
package com.alibaba.middleware.race.rpc.api.impl;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;


import com.alibaba.middleware.race.rpc.aop.ConsumerHook;
import com.alibaba.middleware.race.rpc.api.RpcConsumer;
import com.alibaba.middleware.race.rpc.async.ResponseCallbackListener;
import com.alibaba.middleware.race.rpc.context.RpcContext;
import com.alibaba.middleware.race.rpc.model.RpcRequest;
import com.alibaba.middleware.race.rpc.model.RpcResponse;
import com.alibaba.middleware.race.rpc.netty.RpcConnection;
import com.alibaba.middleware.race.rpc.netty.RpcNettyConnection;
import com.alibaba.middleware.race.rpc.tool.Tool;


public class RpcConsumerImpl extends RpcConsumer implements InvocationHandler {

    private static AtomicLong callTimes = new AtomicLong(0L);
    private RpcConnection connection;
    private List<RpcConnection> connection_list;
    private Map<String,ResponseCallbackListener> asyncMethods;
    private Class<?> interfaceClass;

    private String version;

    private int timeout;

    private ConsumerHook hook;

    public Class<?> getInterfaceClass() {
        return interfaceClass;
    }
    public String getVersion() {
        return version;
    }
    public int getTimeout() {
        this.connection.setTimeOut(timeout);
        return timeout;
    }
    public ConsumerHook getHook() {
        return hook;
    }
    RpcConnection select()
    {
        //Random rd=new Random(System.currentTimeMillis());
        int d=(int) (callTimes.getAndIncrement()%(connection_list.size()+1));
        if(d==0)
            return connection;
        else
        {
            return connection_list.get(d-1);
        }
    }
    public RpcConsumerImpl()
    {
        //String ip=System.getProperty("SIP");
        String ip="127.0.0.1";
        this.asyncMethods=new HashMap<String,ResponseCallbackListener>();
        this.connection=new RpcNettyConnection(ip,8888);
        this.connection.connect();
        connection_list=new ArrayList<RpcConnection>();
        int num=Runtime.getRuntime().availableProcessors()/3 -2;
        for (int i = 0; i < num; i++) {
            connection_list.add(new RpcNettyConnection(ip, 8888));
        }
        for (RpcConnection conn:connection_list) 
        {
            conn.connect();
        }

    }
    public void destroy() throws Throwable {
        if (null != connection) {
            connection.close();
        }
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public <T> T proxy(Class<T> interfaceClass) throws Throwable {
        if (!interfaceClass.isInterface()) {
            throw new IllegalArgumentException(interfaceClass.getName()
                    + " is not an interface");
        }
        return (T) Proxy.newProxyInstance(interfaceClass.getClassLoader(),
                new Class<?>[] { interfaceClass }, this);
    }
    @Override
    public RpcConsumer interfaceClass(Class<?> interfaceClass) {
        // TODO Auto-generated method stub
        this.interfaceClass=interfaceClass;
        return this;
    }

    @Override
    public RpcConsumer version(String version) {
        // TODO Auto-generated method stub
        this.version=version;
        return this;
    }

    @Override
    public RpcConsumer clientTimeout(int clientTimeout) {
        // TODO Auto-generated method stub
        this.timeout=clientTimeout;
        return this;
    }

    @Override
    public RpcConsumer hook(ConsumerHook hook) {
        // TODO Auto-generated method stub
        this.hook=hook;
        return this;
    }

    @Override
    public Object instance() {
        // TODO Auto-generated method stub
        try {
            return proxy(this.interfaceClass);
        }
        catch (Throwable e) 
        {
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    @Override
    public void asynCall(String methodName) {
        // TODO Auto-generated method stub
         asynCall(methodName, null);
    }

    @Override
    public <T extends ResponseCallbackListener> void asynCall(
            String methodName, T callbackListener) {

        this.asyncMethods.put(methodName, callbackListener);
        this.connection.setAsyncMethod(asyncMethods);

        for (RpcConnection conn:connection_list) 
        {
            conn.setAsyncMethod(asyncMethods);
        }
    }

    @Override
    public void cancelAsyn(String methodName) {
        // TODO Auto-generated method stub
        this.asyncMethods.remove(methodName);
        this.connection.setAsyncMethod(asyncMethods);
        for (RpcConnection conn:connection_list) 
        {
            conn.setAsyncMethod(asyncMethods);
        }
    }

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
            throws Throwable {
        // TODO Auto-generated method stub
        List<String> parameterTypes = new LinkedList<String>();
        for (Class<?> parameterType : method.getParameterTypes()) {
            parameterTypes.add(parameterType.getName());
        }
        RpcRequest request = new RpcRequest();
        request.setRequestId(UUID.randomUUID().toString());
        request.setClassName(method.getDeclaringClass().getName());
        request.setMethodName(method.getName());
        request.setParameterTypes(method.getParameterTypes());
        request.setParameters(args);
        if(hook!=null)
            hook.before(request);
        RpcResponse response = null;
        try
        {
            request.setContext(RpcContext.props);
            response = (RpcResponse) select().Send(request,asyncMethods.containsKey(request.getMethodName()));
            if(hook!=null)
                hook.after(request);

            if(!asyncMethods.containsKey(request.getMethodName())&&response.getExption()!=null)
            {

                Throwable e=(Throwable) Tool.deserialize(response.getExption(),response.getClazz());
                throw e.getCause();
            }
        }
        catch (Throwable t)
        {   
            //t.printStackTrace();
            //throw new RuntimeException(t);
            throw t;
        }
        finally
        {
//          if(asyncMethods.containsKey(request.getMethodName())&&asyncMethods.get(request.getMethodName())!=null)
//          {
//              cancelAsyn(request.getMethodName());
//          }
        }
        if(response==null)
        {
            return null;
        }
        else if (response.getErrorMsg() != null) 
        {
            throw response.getErrorMsg();
        } 
        else 
        {
            return response.getAppResponse();
        }

    }
}

RpcConsumer consumer;
consumer = (RpcConsumer) getConsumerImplClass().newInstance();
consumer.someMethod();

因为consumer对象是通过代理生成的，所以当consumer调用的时候，就会调用invoke函数，我们就可以把这次本地的函数调用的信息通过网络发送到RPC服务器然后等待服务器返回的信息后再返回。

服务器实现

RPC服务器主要是在收到RPC客户端之后解析出RPC调用的接口名，函数名以及参数。

package com.alibaba.middleware.race.rpc.api.impl;

import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;

import java.lang.reflect.Method;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

import net.sf.cglib.reflect.FastClass;
import net.sf.cglib.reflect.FastMethod;
import com.alibaba.middleware.race.rpc.context.RpcContext;
import com.alibaba.middleware.race.rpc.model.RpcRequest;
import com.alibaba.middleware.race.rpc.model.RpcResponse;
import com.alibaba.middleware.race.rpc.serializer.KryoSerialization;
import com.alibaba.middleware.race.rpc.tool.ByteObjConverter;
import com.alibaba.middleware.race.rpc.tool.ReflectionCache;
import com.alibaba.middleware.race.rpc.tool.Tool;


/**
 * 处理服务器收到的RPC请求并返回结果
 * @author sei.zz
 *
 */
public class RpcRequestHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

    //对应每个请求ID和端口好 对应一个RpcContext的Map;
    private static Map<String,Map<String,Object>> ThreadLocalMap=new HashMap<String, Map<String,Object>>();
    //服务端接口-实现类的映射表
    private final Map<String, Object> handlerMap;
    KryoSerialization kryo=new KryoSerialization();
    public RpcRequestHandler(Map<String, Object> handlerMap) {
        this.handlerMap = handlerMap;
    }
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
            System.out.println("active");
    }
    @Override
    public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("disconnected");
    }
    //更新RpcContext的类容
    private void UpdateRpcContext(String host,Map<String,Object> map)
    {
        if(ThreadLocalMap.containsKey(host))
        {
            Map<String,Object> local=ThreadLocalMap.get(host);
            local.putAll(map);//把客户端的加进来
            ThreadLocalMap.put(host, local);//放回去
            for(Map.Entry<String, Object> entry:map.entrySet()){ //更新变量
                RpcContext.addProp(entry.getKey(), entry.getValue());
            }
        }
        else
        {
            ThreadLocalMap.put(host, map);
            //把对应线程的Context更新
            for(Map.Entry<String, Object> entry:map.entrySet()){ 
                  RpcContext.addProp(entry.getKey(), entry.getValue());
            }
        }

    }
      //用来缓存住需要序列化的结果
      private static Object cacheName=null;
      private static Object cacheVaule=null;

      @Override
      public void channelRead(
          ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
          RpcRequest request=(RpcRequest)msg;
          String host=ctx.channel().remoteAddress().toString();
          //更新上下文
          UpdateRpcContext(host,request.getContext());
          //TODO 获取接口名 函数名 参数    找到实现类   反射实现
          RpcResponse response = new RpcResponse();
          response.setRequestId(request.getRequestId());
          try 
          {
              Object result = handle(request);
              if(cacheName!=null&&cacheName.equals(result))
              {
                  response.setAppResponse(cacheVaule);
              }
              else
              {
                  response.setAppResponse(ByteObjConverter.ObjectToByte(result));
                  cacheName=result;
                  cacheVaule=ByteObjConverter.ObjectToByte(result);
              }
          } 
          catch (Throwable t) 
          {
              //response.setErrorMsg(t);
              response.setExption(Tool.serialize(t));
              response.setClazz(t.getClass());
          }
          ctx.writeAndFlush(response);
      }

      /**
          * 运行调用的函数返回结果
          * @param request
          * @return
          * @throws Throwable
          */
     private static RpcRequest methodCacheName=null;
     private static Object  methodCacheValue=null;
     private Object handle(RpcRequest request) throws Throwable 
     {
         String className = request.getClassName();

         Object classimpl = handlerMap.get(className);//通过类名找到实现的类

         Class<?> clazz = classimpl.getClass();

         String methodName = request.getMethodName();

         Class<?>[] parameterTypes = request.getParameterTypes();

         Object[] parameters = request.getParameters();

//       Method method = ReflectionCache.getMethod(clazz.getName(),methodName, parameterTypes);
//       method.setAccessible(true);

         //System.out.println(className+":"+methodName+":"+parameters.length);
         if(methodCacheName!=null&&methodCacheName.equals(request))
         {
             return methodCacheValue;
         }
         else
         {
             try 
             {
                 methodCacheName=request;
                 if(methodMap.containsKey(methodName))
                 {
                     methodCacheValue= methodMap.get(methodName).invoke(classimpl, parameters);
                     return methodCacheValue;
                 }
                 else
                 {
                     FastClass serviceFastClass = FastClass.create(clazz);
                     FastMethod serviceFastMethod = serviceFastClass.getMethod(methodName, parameterTypes);
                     methodMap.put(methodName, serviceFastMethod);
                     methodCacheValue= serviceFastMethod.invoke(classimpl, parameters);
                     return methodCacheValue;
                 }
                 //return method.invoke(classimpl, parameters);
             }
             catch (Throwable e) 
             {
                 throw e.getCause();
             }
         }
     }
      private Map<String,FastMethod> methodMap=new HashMap<String, FastMethod>();
      @Override
      public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        ctx.flush();
      }

      @Override
      public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception 
      {
          //ctx.close();
          //cause.printStackTrace();
          ctx.close();
      }
    }

handel函数通过Java的反射机制，找到要调用的接口类然后调用对应函数然后执行，然后返回结果到客户端，本次RPC调用结束。

RPC主要的实现类在我的github上可以看见，我的这套RPC框架虽说不上完美，但是性能还是挺好的在服务器上测试时TPC有9w+。
主要的优化就是使用Neety4这个框架以及对数据包的处理，数据序列化与反序列化的速度
github地址： https://github.com/zhujunxxxxx/

原创声明

作者小竹zz
本文地址http://blog.csdn.net/zhujunxxxxx/article/details/48742529，如需转载请注明出处

基于Netty的高性能JAVA的RPC框架

前言

RPC的实现

RPC客户端的实现

服务器实现

原创声明

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