SpringBoot基于gRPC进行RPC调用

一、gRPC

1.1 什么是gRPC？

In gRPC, a client application can directly call a method on a server application on a different machine as if it were a local object, making it easier for you to create distributed applications and services. As in many RPC systems, gRPC is based around the idea of defining a service, specifying the methods that can be called remotely with their parameters and return types. On the server side, the server implements this interface and runs a gRPC server to handle client calls. On the client side, the client has a stub (referred to as just a client in some languages) that provides the same methods as the server.

在 gRPC 中，客户端应用程序可以直接调用服务器应用程序上的方法 在另一台机器上，就好像它是本地对象一样，使你更容易 创建分布式应用程序和服务。与许多 RPC 系统一样，gRPC 是 基于定义服务的思想，指定可以 使用其参数和返回类型进行远程调用。在服务器端， server 实现此接口并运行 gRPC 服务器来处理客户端调用。 在客户端，客户端有一个存根（在某些客户端中称为客户端 languages），它提供与服务器相同的方法。

gRPC 客户端和服务器可以在各种 环境 - 从 Google 内部的服务器到您自己的桌面 - 并且可以 用 gRPC 支持的任何语言编写。因此，例如，您可以轻松地 在 Java 中创建一个 gRPC 服务器，客户端使用 Go、Python 或 Ruby。另外 最新的 Google API 将具有其接口的 gRPC 版本，让您 轻松将 Google 功能构建到您的应用程序中。

gRPC 使用 proto buffers 作为服务定义语言，编写 proto 文件，即可完成服务的定义。

1.2 如何编写proto

syntax = "proto3";

option java_multiple_files = true;
// 生成位置
option java_package = "com.lizq.jrpc.api";
option java_outer_classname = "UserService";

package user;

service User {
    rpc SayHello (UserRequest) returns (UserResponse) {}
}

message UserRequest {
    string name = 1;
    int32 age = 2;
    string addr = 3;
}

message UserResponse {
    string name = 1;
    int32 age = 2;
    string addr = 3;
    OtherMsg otherMsg = 4;
    map<string, string> otherMap = 5;

    // 嵌套对象
    message OtherMsg {
        string ext1 = 1;
        string ext2 = 2;
    }
}

• syntax = "proto3";：指定使用的protobuf版本；
• option java_multiple_files = true;：如果为 false，则只会.java为此文件生成一个.proto文件，以及所有 Java 类/枚举/等。为顶级消息、服务和枚举生成的将嵌套在外部类中。如果为 true，.java将为每个 Java 类/枚举/等生成单独的文件。为顶级消息、服务和枚举生成，并且为此.proto文件生成的包装 Java 类将不包含任何嵌套类/枚举/等。 如果不生成 Java 代码，则此选项无效。
• package user;：定义本服务的包名，避免不同服务相同消息类型产生冲突；
• option java_package = "com.lizq.jrpc.api";：生成java文件包名；
• option java_outer_classname = "UserService";：生成java文件类名称。如果文件中没有明确 java_outer_classname指定，.proto则将通过将.proto文件名转换为驼峰式来构造类名（因此 foo_bar.proto变为FooBar.java）
• message UserResponse：定义服务的接口名称；
• rpc SayHello (UserRequest) returns (UserResponse) {}：远程调用方法名，参数及响应类型；
• message XXXXX{}：定义数据类型；

1.3 数据类型及对应关系

.proto类型	Notes	C++ Type	Java/Kotlin	Python
double		double	double	float
float		float	float	float
int32	使用可变长度编码。对负数进行编码效率低下——如果您的字段可能有负值，请改用 sint32。	int32	int	int
int64	使用可变长度编码。对负数进行编码效率低下——如果您的字段可能有负值，请改用 sint64。	int64	long	int/long
uint32	使用可变长度编码。	uint32	int	int/long
uint64	使用可变长度编码。	uint64	long	int/long
sint32	使用可变长度编码。带符号的 int 值。这些比常规 int32 更有效地编码负数。	int32	int	int
sint64	使用可变长度编码。带符号的 int 值。这些比常规 int64 更有效地编码负数。	int64	long	int/long
fixed32	总是四个字节。如果值通常大于 228，则比 uint32 更有效	uint32	int	int/long
fixed64	总是八个字节。如果值通常大于 256，则比 uint64 更有效。	uint64	long	int/long
sfixed32	总是四个字节。	int32	int	int
sfixed64	总是八个字节。	int64	long	int/long
bool		bool	boolean	bool
string	字符串必须始终包含 UTF-8 编码或 7 位 ASCII 文本，并且不能超过 232。	string	String	str/unicode
bytes	可能包含不超过 2 32的任意字节序列。	string	ByteString	str (Python 2)、bytes (Python 3)

1.4 枚举

enum Sex {
  NONE = 0;
  MAN = 1;
  WOMAN = 2;
}

message UserRequest {
  string name = 1;
  int32 age = 2;
  string addr = 3;
  Sex sex = 4;
}

**注意：**第一个枚举的值必须为0，因为0 是默认值，0 必须是第一个，保持和proto2 兼容

1.5 数组

使用 repeated 关键字来定义数组。

message UserRequest {
  string name = 1;
  int32 age = 2;
  string addr = 3;
  Sex sex = 4;
  // 定义一个数组
  repeated string cellphones = 5;
}

1.6 map类型

在开发的过程中经常需要使用关联字段，很自然的想到使用map，protobuf也提供了map的类型。

message UserResponse {
  string name = 1;
  map<string, string> otherMap = 2;
}

注意： map 字段前面不能是repeated

1.7 嵌套对象

message UserResponse {
  string name = 1;
  int32 age = 2;
  string addr = 3;
  OtherMsg otherMsg = 4;
  map<string, string> otherMap = 5;

  // 嵌套对象
  message OtherMsg {
    string ext1 = 1;
    string ext2 = 2;
  }
}

二、SpringBoot gRPC

2.1 工程目录

2.2 jrpc-api

2.2.1 引入gRPC依赖

<dependency>
    <groupId>io.grpcgroupId>
    <artifactId>grpc-allartifactId>
    <version>1.28.1version>
dependency>

2.2.2 编写 .proto 文件

syntax = "proto3";

option java_multiple_files = true;
// 生成位置
option java_package = "com.lizq.jrpc.api";
option java_outer_classname = "UserService";

package user;

service User {
    rpc SayHello (UserRequest) returns (UserResponse) {}
}

message UserRequest {
    string name = 1;
    int32 age = 2;
    string addr = 3;
}

message UserResponse {
    string name = 1;
    int32 age = 2;
    string addr = 3;
    OtherMsg otherMsg = 4;
    map<string, string> otherMap = 5;

    // 嵌套对象
    message OtherMsg {
        string ext1 = 1;
        string ext2 = 2;
    }
}

2.2.3 使用插件机制生产proto相关文件

在 jrpc-api pom.xml 中添加如下：

<build>
    <extensions>
        <extension>
            <groupId>kr.motd.mavengroupId>
            <artifactId>os-maven-pluginartifactId>
            <version>1.6.2version>
        extension>
    extensions>
    <plugins>
        <plugin>
            <groupId>org.xolstice.maven.pluginsgroupId>
            <artifactId>protobuf-maven-pluginartifactId>
            <version>0.6.1version>
            <configuration>
                
                <protocArtifact>com.google.protobuf:protoc:3.12.0:exe:${os.detected.classifier}protocArtifact>
                <pluginId>grpc-javapluginId>
                <pluginArtifact>io.grpc:protoc-gen-grpc-java:1.28.1:exe:${os.detected.classifier}pluginArtifact>
                
                <protoSourceRoot>src/main/protoprotoSourceRoot>
            configuration>
            <executions>
                <execution>
                    <goals>
                        <goal>compilegoal>
                        <goal>compile-customgoal>
                    goals>
                execution>
            executions>
        plugin>
    plugins>
build>

执行命令生产proto相关文件

将生成的文件拷贝到工程中，如下：

2.2 jrpc-server

jrpc-server 为 springboot 项目。

2.2.1 引入 jrpc-api 依赖

<dependency>
    <groupId>com.examplegroupId>
    <artifactId>jrpc-apiartifactId>
    <version>1.0.0-SNAPSHOTversion>
dependency>

2.2.2 编写impl

@Service
public class UserServiceImpl extends UserGrpc.UserImplBase {

    @Override
    public void sayHello(UserRequest request, StreamObserver<UserResponse> responseObserver) {
        Map<String, String> otherMap = new HashMap<>();
        otherMap.put("test", "testmap");
        UserResponse response = UserResponse.newBuilder()
                .setName("server:" + request.getName())
                .setAddr("server:" + request.getAddr())
                .setAge(request.getAge())
                .setOtherMsg(UserResponse.OtherMsg.newBuilder()
                        .setExt1("ext1")
                        .setExt2("ext2")
                        .build())
                .putAllOtherMap(otherMap)
                .build();
        responseObserver.onNext(response);
        responseObserver.onCompleted();
    }
}

2.2.3 编写Config

@Configuration
public class GrpcServerConfiguration {

    @Value("${grpc.server-port}")
    private int port;

    @Bean
    public Server server() throws Exception {
        System.out.println("Starting gRPC on port {}." + port);
        // 构建服务端
        ServerBuilder<?> serverBuilder = ServerBuilder.forPort(port);
        // 添加需要暴露的接口
        this.addService(serverBuilder);
        // start
        Server server = serverBuilder.build().start();
        System.out.println("gRPC server started, listening on {}." + port);

        // 添加服务端关闭的逻辑
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {
            System.out.println("Shutting down gRPC server.");
            if (server != null) {
                // 关闭服务端
                server.shutdown();
            }
            System.out.println("gRPC server shut down successfully.");
        }));

        if (server != null) {
            // 服务端启动后直到应用关闭都处于阻塞状态，方便接收请求
            server.awaitTermination();
        }
        return server;
    }

    @Autowired
    private UserServiceImpl userService;

    /**
     * 添加需要暴露的接口
     * @param serverBuilder
     */
    private void addService(ServerBuilder<?> serverBuilder) {
        serverBuilder.addService(userService);
    }
}

2.2.4 yaml

server:
  port: 8081
spring:
  application:
    name: spring-boot-jrpc-server
grpc:
  server-port: 18081

2.3 jrpc-client

2.3.1 引入 jrpc-api 依赖

<dependency>
    <groupId>com.examplegroupId>
    <artifactId>jrpc-apiartifactId>
    <version>1.0.0-SNAPSHOTversion>
dependency>

2.3.2 编写config

@Configuration
public class GrpcClientConfiguration {

    @Value("${server-host}")
    private String host;

    /**
     * gRPC Server的端口
     */
    @Value("${server-port}")
    private int port;

    @Bean
    public ManagedChannel managedChannel() {
        // 开启gRPC客户端
        ManagedChannel managedChannel = ManagedChannelBuilder.forAddress(host, port).usePlaintext().build();
        System.out.println("gRPC client started, server address: " + host + " , " + port);

        // 添加客户端关闭的逻辑
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {
            try {
                // 调用shutdown方法后等待1秒关闭channel
                managedChannel.shutdown().awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS);
                System.out.println("gRPC client shut down successfully.");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }));
        return managedChannel;
    }

    @Autowired
    private ManagedChannel managedChannel;

    @Bean
    public UserGrpc.UserBlockingStub userBlockingStub(ManagedChannel channel) {
        // 通过channel获取到服务端的stub
        return UserGrpc.newBlockingStub(managedChannel);
    }
}

2.3.3 yaml

server:
  port: 8080
spring:
  application:
    name: spring-boot-jrpc-client

# 本地测试
server-host: 127.0.0.1
server-port: 18081

2.3.4 测试验证

@RestController("/user")
public class UserController {

    @Autowired
    private UserGrpc.UserBlockingStub userBlockingStub;

    @GetMapping("/sayHello")
    public String sayHello(String name, String addr, int age) {
        UserRequest request = UserRequest.newBuilder()
                .setName(name)
                .setAddr(addr)
                .setAge(age)
                .build();
        UserResponse response;
        try {
            response = userBlockingStub.sayHello(request);
        } catch (StatusRuntimeException e) {
            e.printStackTrace();
            return e.getMessage();
        }
        return response.toString();
    }
}

浏览器访问：http://localhost:8080/user/sayHello?name=test&addr=addr&age=99 返回：

name: "server:test" age: 99 addr: "server:addr" otherMsg { ext1: "ext1" ext2: "ext2" } otherMap { key: "test" value: "testmap" }