RPC 开发系列一：RPC 基本介绍

一、什么是 RPC？

        RPC 的全称是 Remote Procedure Call，即远程过程调用。

功能：

• 屏蔽远程调用跟本地调用的区别，让我们感觉就是调用项目内的方法；
• 隐藏底层网络通信的复杂性，让我们更专注于业务逻辑。

二、RPC 通信流程

        发起调用请求的那一方叫做调用方，被调用的一方叫做服务提供方。RPC 一般默认采用 TCP 来传输。我们常用的 HTTP 协议也是建立在 TCP 之上的。

RPC 的通讯流程：序列化 --->  网络传输 ---> 反序列化

        数据格式的约定内容叫做“协议”。大多数的协议会分成两部分，分别是数据头和消息体。数据头一般用于身份识别，包括协议标识、数据大小、请求类型、序列化类型等信息；消息体主要是请求的业务参数信息和扩展属性等。

        更上一层楼，其中简化 API，屏蔽掉 RPC 细节，让使用方只需要关注业务接口也是关键（可以参考AOP 技术）。

        AOP 技术：采用动态代理的技术，通过字节码增强对方法进行拦截增强，以便于增加需要的额外处理逻辑。

  RPC 的通讯就变成流程：动态代理 ---> 序列化 --->  网络传输 ---> 反序列化 ----> 执行          

        RPC 是解决应用间通信的一种方式，而无论是在一个大型的分布式应用系统还是中小型系统中，应用架构最终都会从“单体”演进成“微服务化”，整个应用系统会被拆分为多个不同功能的应用，并将它们部署在不同的服务器中，而应用之间会通过 RPC 进行通信，可以说 RPC 对应的是整个分布式应用系统，就像是“经络”一样的存在

        RPC 框架能够帮助我们解决系统拆分后的通信问题，并且能让我们像调用本地一样去调用远程方法。利用 RPC 我们不仅可以很方便地将应用架构从“单体”演进成“微服务化”，而且还能解决实际开发过程中的效率低下、系统耦合等问题，这样可以使得我们的系统架构整体清晰、健壮，应用可运维度增强。当然 RPC 不仅可以用来解决通信问题，它还被用在了很多其他场景，比如：发 MQ、分布式缓存、数据库等。

        上面的图不能表达所有的情况，但是能说明 RPC 的框架。

        一句话概括： RPC 是我们最“熟悉的陌生人”。

三、设计协议

         这样整个协议就会拆分成两部分：协议头和协议体。

1. 协议头：协议长度、序列化方式，还会放一些像协议标示、消息 ID、消息类型这样的参数。
2. 协议体：接口方法、请求的业务参数值和一些扩展属性。

可以扩展的协议：

        整体协议就变成了三部分内容：固定部分、协议头内容、协议体内容，前两部分我们还是可以统称为“协议头”

四、序列化

        序列化就是将对象转换成二进制数据的过程，而反序列就是反过来将二进制转换为对象的过程。

常用的序列化

• JDK 原生序列化
• JSON
• Hessian
• Protobuf

如何选择序列化？

        首先可能想到的是性能和效率，还有空间开销，也就是序列化之后的二进制数据的体积大小。序列化协议的通用性和兼容性，序列化后的字节数据体积越小，网络传输的数据量就越小，传输数据的速度也就越快。 

 RPC 框架的过程中，构造入参、返回值对象，注意的问题：

• 对象要尽量简单，没有太多的依赖关系，属性不要太多，尽量高内聚；
• 入参对象与返回值对象体积不要太大，更不要传太大的集合；
• 尽量使用简单的、常用的、开发语言原生的对象，尤其是集合类；
• 对象不要有复杂的继承关系，最好不要有父子类的情况。

五、网络通讯

网络 IO 模型：

• 同步阻塞 IO（BIO）
• 同步非阻塞 IO（NIO）
• IO 多路复用
• 异步非阻塞 IO（AIO）

最常用的就是同步阻塞 IO 和 IO 多路复用。

同步阻塞 IO：

        应用进程发起 IO 系统调用后，应用进程被阻塞，转到内核空间处理。之后，内核开始等待数据，等待到数据之后，再将内核中的数据拷贝到用户内存中，整个 IO 处理完毕后返回进程。最后应用的进程解除阻塞状态，运行业务逻辑。这里我们可以看到，系统内核处理 IO 操作分为两个阶段——等待数据和拷贝数据。

IO 多路复用：

         多路就是指多个通道，也就是多个网络连接的 IO，而复用就是指多个通道复用在一个复用器上。当用户进程调用了 select，那么整个进程会被阻塞。同时，内核会“监视”所有的 socket，当任何一个 socket 中的数据准备好了，select 就会返回。这个时候用户进程再调用 read 操作，将数据从内核中拷贝到用户进程。

什么是零拷贝？

        所谓的零拷贝，就是取消用户空间与内核空间之间的数据拷贝操作。零拷贝有两种解决方式，分别是 mmap+write 方式和 sendfile 方式，mmap+write 方式的核心原理是通过虚拟内存来解决的。

五、动态代理

Spring AOP：

        就是采用动态代理技术，通过对字节码进行增强，在方法调用的时候进行拦截，以便于在方法调用前后，增加我们需要的额外处理逻辑 。

参考：https://www.cnblogs.com/joy99/p/10941543.html

        RPC 会自动给接口生成一个代理类，当我们在项目中注入接口的时候，运行过程中实际绑定的是这个接口生成的代理类。这样在接口方法被调用的时候，它实际上是被生成代理类拦截到了，这样我们就可以在生成的代理类里面，加入远程调用逻辑。

动态代理可以从这样三个角度去考虑：

• 生成的字节码越小，运行所占资源就越小。
• 以每次调用接口方法的时候，都执行生成的代理类，这时生成的代理类的执行效率就需要很高效。
• 选择一个使用起来很方便的代理类框架：API 设计是否好理解、社区活跃度、还有就是依赖复杂度等等。