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徒手撸一个简单的RPC框架(2)——项目改造

在上一篇的徒手撸一个简单的RPC框架中再最后的服务器和客户端连接的时候只是简单的写了Socket连接，觉得有些不妥。正好最近学习了Netty，在平时工作中没机会运用，于是自己就给自己出需求将之前的项目改造一下。

Netty是什么？

在学习Netty之前呢我们首先得了解IO和NIO

IO模型

IO编程模型简单来说就是上一篇我写的服务端与客户端的连接，客户端与服务端建立连接通信后，必须等待服务端返回信息才能进行下一步的动作，这期间线程一直是等待状态。IO模型在客户端较少的情况下是没问题的，但是一旦有大量客户端与服务端进行连接，那么就会出问题。我们简单的分析一下原因。

while

IO模型有这么多的问题，于是在JDK1.4中提出了NIO的概念，就是为了解决以上的问题

NIO模型

我们一一对应上面的问题来看NIO用什么技术来解决的

第一个问题

第一个问题是代码的问题，我们就不讨论了

第二个问题

线程有限的问题：NIO中提出了 Selector 概念，IO中是每个连接都会由一个线程阻塞来维护，NIO中用 Selector 来管理这些连接，如果有消息的传入或传出，那么就建立相应的线程了处理。这样服务器只需要阻塞一个 Selector 线程，就可以管理多个连接了。

具体的 Selector 文章可以看我之前的 NIO中选择器Selector ，里面有介绍详细的 Selector 用法。

这里举个例子应该就明白的，好比你去钓鱼，IO就是一人一个鱼竿，等着鱼上来，中间哪也不能去，而NIO就是一个人能守着好几个鱼竿。

这就是NIO模型解决操作系统中线程有限的问题。

第三个问题

CPU在线程之间频繁切换，由于NIO中只管理了一个 Selector 线程，那么这个问题也就相应的解决了

第四个问题

NIO中提出了 Channel 和 Buffer 的概念，就好比在向往的生活第一季中摘玉米中，是用竹筐一次一次背快呢？还是接一辆车子来回运送快？当然是车子来回运送快了，而这里的 Buffer 就好比车子。具体的 Channel 和 Buffer 的解释可以看我之前的文章 Java中IO和NIO 和 JAVA中NIO再深入。

Netty

那么为什么就和Netty扯上关系了呢？其实我觉得NIO之于Netty的关系就好比Servlet之于Tomcat的关系，Netty只是对于NIO进行了进一步的封装，让使用者更加简便的编程。

改造

这次改造分为服务端和客户端的改造

服务端

接下来我们就利用Netty将我们的服务器端与客户端连接通信部分进行改造一下，首先我们先加上对于Netty的依赖

compile 'io.netty:netty-all:4.1.6.Final'

然后编写服务端的代码，服务端的代码非常简单

ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
NioEventLoopGroup boos = new NioEventLoopGroup();
NioEventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();
serverBootstrap
        .group(boos, worker)
        .channel(NioServerSocketChannel.class)
        .childHandler(new ChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
            protected void initChannel(NioSocketChannel ch) {
                ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());
                ch.pipeline().addLast(new SimpleChannelInboundHandler<String>() {
                    @Override
                    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception {
                        //获得实现类处理过后的返回值
                        String invokeMethodMes = CommonDeal.getInvokeMethodMes(msg);
                        ByteBuf encoded = ctx.alloc().buffer(4 * invokeMethodMes.length());
                        encoded.writeBytes(invokeMethodMes.getBytes());
                        ctx.writeAndFlush(encoded);
                    }
                });
            }
        }).bind(20006);

这和我们平常写的Socket连接有些区别，可以看到我们建了两个 NioEventLoopGroup 一个boss一个worker，为什么会有两个呢？

徒手撸一个简单的RPC框架(2)——项目改造

从这个图里面我们可以看到，boss是专门用来对外连接的，worker则是像NIO中 Selector 用来处理各种读写的请求。

客户端

其实难点就是在客户端，因为Netty是异步事件驱动的框架，什么是异步呢？

徒手撸一个简单的RPC框架(2)——项目改造

客户端与服务端的任何I/O操作都将立即返回，等待服务端处理完成以后会调用指定的回调函数进行处理。在这个过程中客户端一直没有阻塞。所以我们在客户端与服务端请求处理时，如果获得异步处理的结果呢？Netty提供有一种获取异步回调结果的，但是那是添加监听器。而我们的RPC调用在最后返回结果的时候必须得阻塞等待结果的返回，所以我们需要自己写一个简单的获取异步回调结果的程序。想法如下。

想要获得服务端返回的消息时，阻塞等待。
Netty客户端读取到客户端消息时，唤醒等待的线程

那么我们就围绕这两步来进行编码。

客户端想要获取服务端消息时如何等待呢？这里我们就可以用wait()

public Response getMessage(){
    synchronized (object){

        while (!success){
            try {
                object.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        return response;
    }
}

那么读到消息以后如何唤醒呢？

public void setMessage(Response response){
    synchronized (object){
        this.response = response;
        this.success = true;
        object.notify();
    }
}

这样就解决了我们上面提出的两个问题了。接下来编写客户端的代码

private final Map<Long,MessageFuture> futureMap = new ConcurrentHashMap<>();
    private CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);

    public void connect(String requestJson,Long threadId){
        Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
        NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        bootstrap.group(group).channel(NioSocketChannel.class).handler(new ChannelInitializer<Channel>() {
            @Override
            protected void initChannel(Channel ch) {
                ch.pipeline().
                        addLast(new StringDecoder()).
                        addLast(new SimpleChannelInboundHandler<String>() {
                            @Override
                            protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception {
                                Gson gson = new Gson();
                                Response response = gson.fromJson(msg, Response.class);
                                MessageFuture messageFuture = futureMap.get(threadId);
                                messageFuture.setMessage(response);
                            }

                            @Override
                            public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
                                futureMap.put(threadId,new MessageFuture());
                                countDownLatch.countDown();
                                ByteBuf encoded = ctx.alloc().buffer(4 * requestJson.length());
                                encoded.writeBytes(requestJson.getBytes());
                                ctx.writeAndFlush(encoded);
                            }
                        });
            }
        }).connect("127.0.0.1", 20006);
    }

    public Response getResponse(Long threadId){
        MessageFuture messageFuture = null;
        try {
            countDownLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        messageFuture = futureMap.get(threadId);
        return messageFuture.getMessage();
    }

这里面我们用到了 CountDownLatch 类，即等待发送完消息以后通知我能获取数据了。这里面的代码和服务端的差不多，其中有区别的地方就是在发送数据的时候将线程ID和 MessageFuture 放入Map中，在得到服务端发送的数据时取出并放入得到的Response。

总结

到目前为止我们就完成了我们的项目改造，只是简单的应用了一下Netty的客户端和服务端的通信，因为在学习的过程中如果没有运用的话，那么感觉记忆没有那么牢靠，所以就有了此次的项目改造的计划。虽然完成了简单的通信，但是我知道还有些地方需要优化，例如用 synchronized 在以后学习了 AQS 以后希望也能够学以致用将这里给改一下。