RPC框架原理剖析（含实例）

来源：互联网发布：知乎亦庄锋创科技园编辑：程序博客网时间：2024/05/17 12:04

一、什么是RPC

RPC（Remote Procedure Call Protocol）——远程过程调用协议，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。

RPC采用客户机/服务器模式。请求程序就是一个客户机，而服务提供程序就是一个服务器。首先，客户机调用进程发送一个有进程参数的调用信息到服务进程，然后等待应答信息。在服务器端，进程保持睡眠状态直到调用信息到达为止。当一个调用信息到达，服务器获得进程参数，计算结果，发送答复信息，然后等待下一个调用信息，最后，客户端调用进程接收答复信息，获得进程结果，然后调用执行继续进行。

有多种 RPC模式和执行。最初由 Sun 公司提出。IETF ONC 宪章重新修订了 Sun 版本，使得 ONC RPC 协议成为 IETF 标准协议。现在使用最普遍的模式和执行是开放式软件基础的分布式计算环境（DCE）。

二、图例说明

三、java 实例演示

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：

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。
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。
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

1）服务提供者接口定义与实现，代码如下：

package services;public interface HelloService {    String sayHi(String name);}

2）HelloServices接口实现类：

package services.impl;import services.HelloService;public class HelloServiceImpl implements HelloService {    public String sayHi(String name) {        return "Hi, " + name;    }}

3）服务中心代码实现，代码如下：

package services;import java.io.IOException;public interface Server {    public void stop();    public void start() throws IOException;    public void register(Class serviceInterface, Class impl);    public boolean isRunning();    public int getPort();}

4）服务中心实现类：

package services.impl;import java.io.IOException;import java.io.ObjectInputStream;import java.io.ObjectOutputStream;import java.lang.reflect.Method;import java.net.InetSocketAddress;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;import java.util.HashMap;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import services.Server;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();                    }                }            }        }    }}

5）客户端的远程代理对象：

package client;import java.io.ObjectInputStream;import java.io.ObjectOutputStream;import java.lang.reflect.InvocationHandler;import java.lang.reflect.Proxy;import java.net.InetSocketAddress;import java.net.Socket;import java.lang.reflect.Method;public class RPCClient<T> {    @SuppressWarnings("unchecked")    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();                        }                    }                });    }}

6）最后为测试类：

package client;import java.io.IOException;import java.net.InetSocketAddress;import services.HelloService;import services.Server;import services.impl.HelloServiceImpl;import services.impl.ServiceCenter;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 HelloServicestart serverHi, test

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