Java如何實現(xiàn)簡單的RPC框架
一、RPC簡介
RPC，全稱為Remote Procedure Call，即遠程過程調用，它是一個計算機通信協(xié)議。它允許像調用本地服務一樣調用遠程服務。它可以有不同的實現(xiàn)方式。如RMI(遠程方法調用)、Hessian、Http invoker等。另外，RPC是與語言無關的。
RPC示意圖
如上圖所示，假設Computer1在調用sayHi()方法，對于Computer1而言調用sayHi()方法就像調用本地方法一樣，調用 –>返回。但從后續(xù)調用可以看出Computer1調用的是Computer2中的sayHi()方法，RPC屏蔽了底層的實現(xiàn)細節(jié)，讓調用者無需關注網(wǎng)絡通信，數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃毠?jié)。
二、RPC框架的實現(xiàn)
上面介紹了RPC的核心原理：RPC能夠讓本地應用簡單、高效地調用服務器中的過程（服務）。它主要應用在分布式系統(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）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：本地調用的方法(服務)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)，封裝了調用遠程方法調用；
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)絡傳輸需要轉換成二進制傳輸，這里可能需要不同的序列化技術方案。如:protobuf，Arvo等。
三、Java實現(xiàn)RPC框架
1、實現(xiàn)技術方案
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
RPC架構分為三部分：
1）服務提供者，運行在服務器端，提供服務接口定義與服務實現(xiàn)類。
2）服務中心，運行在服務器端，負責將本地服務發(fā)布成遠程服務，管理遠程服務，提供給服務消費者使用。
3）服務消費者，運行在客戶端，通過遠程代理對象調用遠程服務。
3、 具體實現(xiàn)
服務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，反射調用服務實現(xiàn)者，獲取執(zhí)行結果
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.將本地的接口調用轉換成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提供者
socket = new Socket();
socket.connect(addr);
// 3.將遠程服務調用所需的接口類、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.同步阻塞等待服務器返回應答，獲取應答后返回
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"));
}
}
運行結果：
regeist service HelloService
start server
Hi, test
四、總結
RPC本質為消息處理模型，RPC屏蔽了底層不同主機間的通信細節(jié)，讓進程調用遠程的服務就像是本地的服務一樣。
五、可以改進的地方
這里實現(xiàn)的簡單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實現(xiàn)的，IO效率不高，還有Java原生的序列化機制占內(nèi)存太多，運行效率也不高?？梢钥紤]從下面幾種方法改進。
- 可以采用基于JSON數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞PC框架；
- 可以使用NIO或直接使用Netty替代BIO實現(xiàn)；
- 使用開源的序列化機制，如Hadoop Avro與Google protobuf等；
- 服務注冊可以使用Zookeeper進行管理，能夠讓應用更加穩(wěn)定。
以上就是Java如何實現(xiàn)簡單的RPC框架的詳細內(nèi)容，更多關于Java實現(xiàn)RPC框架的資料請關注腳本之家其它相關文章！
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