Java实现简单的RPC框架的示例代码

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框架做的最重要的一件事情就是封装，调用者和被调用者的通讯细节，客户端代理负责向调用方法的方法名参数返回值包等信息根据通信协议组织成报文发送给服务端，服务端解析报文，根据客户端传递的信息执行对应的方法，然后将返回值安装协议组织成报文发送给客户端，客户端再解析出来。

RPC示意图

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：

public interface HelloService { 

  String sayHi(String name); 

}

HelloServices接口实现类：

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：

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：

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.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：

public class RPCClient<T> {

  public static <T> 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：

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：

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。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持我们。