RPC远程过程调用可以说是分布式系统的基础,本文将通过Java演示一次普通的rpc调用到底发生了什么。
我曾经在网上看到有人提问,为什么RPC要叫作远程过程调用,而不叫作RMC远程方法调用。个人认为RPC的叫法才是合理的,远程调用的是某个过程,不一定是一个具体的方法,你只要看过第一个版本的代码就能懂了。
这整个过程可以用一句话概括:机器A通过网络与机器B建立连接,A发送一些参数给B,B执行某个过程,并把结果返回给A。
先说一个前置背景,我们有一个商品类
public class Product implements Serializable { private Integer id; private String name; public Product(Integer id, String name) { this.id = id; this.name = name; } //toString() //get set 方法 }
有一个商品服务接口
public interface IProductService { Product getProductById(Integer id); }
服务端有商品服务接口的实现类
public class ProductServiceImpl implements IProductService { @Override public Product getProductById(Integer id) { //实际上这里应该去查询数据库获得数据,下面简化了 return new Product(id, "手机"); } }
下面我们通过客户端发送一个商品id到服务端,服务端获得id后通过通过商品服务类获取商品信息,返回给客户端
public class Client { public static void main(String[] args) throws Exception { //建立Socket Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888); //获取输出流 ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream(); DataOutputStream dos = new DataOutputStream(baos); //把商品Id通过网络传到服务端 dos.writeInt(123); socket.getOutputStream().write(baos.toByteArray()); socket.getOutputStream().flush(); //读取服务端返回的商品信息 DataInputStream dis = new DataInputStream(socket.getInputStream()); Integer id = dis.readInt(); //商品id String name = dis.readUTF(); //商品名称 Product product = new Product(id, name);//通过服务端返回的商品信息生成商品 System.out.println(product); //关闭流资源为了方便阅读,没有做try-catch处理 dos.close(); baos.close(); socket.close(); } } public class Server { private static boolean running = true; public static void main(String[] args) throws Exception { //建立服务端Socket ServerSocket ss = new ServerSocket(8888); //不断监听,处理客户端请求 while (running) { Socket socket = ss.accept(); process(socket); socket.close(); } ss.close(); } private static void process(Socket socket) throws Exception { InputStream is = socket.getInputStream(); OutputStream os = socket.getOutputStream(); DataInputStream dis = new DataInputStream(is); DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os); //读取客户端发过来的id Integer id = dis.readInt(); //调用服务类生成商品 IProductService service = new ProductServiceImpl(); Product product = service.getProductById(id); //把商品的信息写回给客户端 dos.writeInt(id); dos.writeUTF(product.getName()); dos.flush(); dos.close(); dis.close(); os.close(); is.close(); } }
上面的是RPC远程调用1.0版本,可以看到联网的代码写死在了客户端中,网络的代码和 getProductById()
耦合在了一起,实际的rpc框架是绝对不可能这么做的。
在实际的使用中,我们会编写各种各样的远程调用,打个比方, IProductService
接口以后可能会扩展成这样:
public interface IProductService { Product getProductById(Integer id); Product getProductByName(String name); Product getMostExpensiveProduct(); }
我们总不可能为每个方法都编写一段网络连接的代码吧,我们得想到一种办法为所有的方法都嵌入一段共用的网络连接代码。
那具体应该怎样嵌入呢?这里我们可以用到代理模式。
在Java中许多优秀的框架都用到了代理模式做代码嵌入,比如说Mybatis。它把JDBC连接部分的代码通过代理模式嵌入到sql语句的周围,让我们专注于写sql。
首先,服务端的代码要进行修改:
public class Server { private static boolean running = true; public static void main(String[] args) throws Exception { //...... } private static void process(Socket socket) throws Exception { //获取输入流,输出流 InputStream is = socket.getInputStream(); OutputStream os = socket.getOutputStream(); ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os); //获取本次远程调用的方法名 String methodName = ois.readUTF(); //获取本次远程调用方法的参数类型 Class[] parameterTypes = (Class[]) ois.readObject(); //获取具体的参数对象 Object[] args = (Object[]) ois.readObject(); //创建商品服务类实例 IProductService service = new ProductServiceImpl(); //根据远程获取的方法名和参数,调用相应的方法 Method method = service.getClass().getMethod(methodName, parameterTypes); Product product = (Product) method.invoke(service, args); //把结果写回给客户端 oos.writeObject(product); oos.close(); ois.close(); socket.close(); } }
然后在客户端,我们创建一个新的代理类,对外提供一个getStub获取代理类的方法。使用JDK的动态代理需要三个参数,一个是类加载器,一个是接口的class类,最后一个是 InvocationHandler
实例。
JDK动态代理背后的逻辑是这样的:JVM会根据接口的class类动态创建一个代理类对象,这个代理对象实现了传入的接口,也就是说它拥有了接口中所有方法的实现。方法具体的实现可以由用户指定,也就是调用 InvocationHandler
的 invoke
方法。
在 invoke
方法中有三个参数,分别是 proxy
代理类, method
调用的方法, args
调用方法的参数。我们可以在 invoke
方法中对具体的实现方法进行增强,在本案例中就是进行网络调用。
public class Stub { public static IProductService getStub() { InvocationHandler h = new InvocationHandler() { @Override public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable { //和服务端建立Socket连接 Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888); ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream()); //拿到远程调用的方法名 String methodName = method.getName(); //拿到远程调用方法的参数类型 Class[] parametersTypes = method.getParameterTypes(); //把方法名传递给服务端 oos.writeUTF(methodName); //把方法参数类型传递给服务端 oos.writeObject(parametersTypes); //把方法参数传递给服务端 oos.writeObject(args); oos.flush(); //获取远程调用的返回结果 ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(socket.getInputStream()); Product product = (Product) ois.readObject(); ois.close(); oos.close(); socket.close(); return product; } }; Object o = Proxy.newProxyInstance(IProductService.class.getClassLoader(), new Class[]{IProductService.class}, h); return (IProductService) o; } }
这个新版本比第一个版本又美好了一些,但是其实还可以继续优化。现在我们的代理只能够返回 IProductService
的实现类,得想办法让它返回任意类型的服务实现类。
思路和远程调用方法相似,在远程调用方法时,我们把方法的名称,参数类型,参数传递给服务端;现在要动态创建服务类,我们可以把服务接口的名字传给服务端。服务端拿到远程接口的名字后,就可以从服务注册表中找到对应服务实现类。
至于服务实现类如何注册到服务注册表,这里提供一个思路:可以考虑使用Spring的注解注入。这和我们平时写spring代码是相似的,在创建完服务实现类后我们会加上注解@Service,这样我们就可以在收到远程调用后,遍历使用了@Service的Bean,找到对应的实现类。
参考:马士兵rpc的演化过程公开课
https://www.bilibili.com/video/BV1Ug4y1875i?p=2