如何手写一个RPC？
在学习 RPC 框架之前，我们先来手写一个RPC。
我们在学习的过程中，一定要做到知其然，还要知其所以然。
架构演进
单体架构
要知道，在以前单体架构的时候，会将所有的应用功能都集中在一个服务当中。
单体架构初始开发简单，所有的功能都在一个项目中，容易理解整个应用的业务，而且部署也比较简单，就一个服务。
还有就是方便测试和更容易实现跨多个业务功能的事务性操作。
但是单体服务也存在很多缺点：可维护性差、难以扩展、可用性低等等
拆分服务
既然单体服务有这么多缺点，那咋办嘛，将服务根据业务需求进行拆分呗。
拆分服务之后，那服务之间需要互相调用啊，采用什么方式交流呢（通信方式）？数据的一致性怎么保证呢？
首先我们可能会想到，服务拆分了，但是数据库可以不用拆啊，多个服务共享统一份数据，
这样数据的一致性就很容易保证了。
或者对于数据一致性要求不高的服务采用消息中间件，保证数据的最终一致性就行；
再或者，服务之间通过RPC这种通讯机制通信也行啊。
RPC只是一种泛概念，在不同时期有不同的表现方式。
早期基于Web的RPC。如XML-RPC：使用XML格式编码其调用和HTTP作为传输机制。虽然它支持跨语言调用，但由于XML的冗余性，效率相对较低。
现代RPC系统，如JSON-RPC：一个无状态、轻量级的远程过程调用（RPC）协议，以JSON（JavaScript Object Notation）作为数据格式，可以使用各种传输协议。
在现代分布式系统开发中，RPC对任何开发者来说都是一项重要的技能，因此学习RPC就显得很重要了。
在正式学习RPC框架之前，我们手动实现一个PRC框架，方便于后面对其他RPC框架的学习。
手写RPC
首先来看看上面这张图，做一个详细的介绍： 两个角色、三个项目
两个角色：一个服务提供者和一个服务消费者
三个项目：rpc-api、rpc-provider和rpc-consumer
API工程是整个服务的标准：
各类服务传输过程当中的传输对象的标准，包括接口的标准。
Provider工程：
将依赖于上面的标准，就是API工程，并且将会去实现IService，即实现标准当中定义的接口。还要基于网络对外提供服务，因此会包含Net Server这个模块来提供网络服务。主要用来接收和解析网络请求，并去调用 Service Dispatch 来完成整个服务的调用和分发。
Consumer工程：
Net Client 主要是完成网络的调用。
ProxyFactory，动态代理模式，主要在调用的过程当中屏蔽网络通讯相关的一些细节，使得我们开发人员在使用过程中不再关注网络细节。
工程搭建步骤
为了简单演示，rpc-api项目中只有一个接口，接口中有一个方法：addUser();
接口的具体实现在rpc-provider中；rpc-consumer中模拟调用addUser() 方法。
建立三个maven项目，首先创建API工程
搭建 rpc-api
如何新建maven工程这里就不做介绍了，下面只包含具体代码
1、pom文件
只包含一个lombok依赖，主要是为了方便不用手写getter和setter
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/maven-v4_0_0.xsd">
<modelVersion>4.0.0modelVersion>
<groupId>com.mntalkgroupId>
<artifactId>rpc-apiartifactId>
<version>1.0-SNAPSHOTversion>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.projectlombokgroupId>
<artifactId>lombokartifactId>
<version>1.18.30version>
dependency>
dependencies>
project>
2、UserDto
三个属性name、age、userId
因为需要在网络中传输，实现了Serializable，并添加了序列化id
package com.mntalk.dto;
import lombok.Data;
import java.io.Serializable;
@Data
public class UserDto implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 4266781378102409837L;
private String name;
private int age;
private String userId;
}
3、UserService
定义接口和方法
package com.mntalk.api;
import com.mntalk.dto.UserDto;
public interface UserService {
// 添加用户
public UserDto addUser(UserDto userDto);
}
4、RPACommonReqDto
定义统一的传输标准，这里先定义成这样，后面再详细解释，为什么会包含者几个属性
package com.mntalk.dto;
import lombok.Data;
import java.io.Serializable;
/**
* 统一传输标准
*/
@Data
public class RPACommonReqDto implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 6212822493972023391L;
// 方法名
private String methodName;
// 类的全路径名
private String classPath;
// 形参列表
private Object[] args;
}
5、将工程打成jar包，方便provider和consumer工程引入进行实现和调用
具体怎么打包就不做介绍了，可以使用命令打包，也可以接触idea打包
搭建 rpc-provider
提供接口实现，并使用Socket网络编程，模拟等待调用
1、pom文件
引入rpc-api工程
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/maven-v4_0_0.xsd">
<modelVersion>4.0.0modelVersion>
<groupId>com.mntalkgroupId>
<artifactId>rpc-prividerartifactId>
<version>1.0-SNAPSHOTversion>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.mntalkgroupId>
<artifactId>rpc-apiartifactId>
<version>1.0-SNAPSHOTversion>
dependency>
dependencies>
project>
2、实现UserService
实现具体的addUser方法，这里就模拟已经添加到数据库，并生成了userId，然后将生成的信息返回。
UserServiceImpl业务实现
package com.mntalk.impl;
import com.mntalk.api.UserService;
import com.mntalk.dto.UserDto;
import java.util.Random;
public class UserServiceImpl implements UserService {
@Override
public UserDto addUser(UserDto userDto) {
// todo xxx
// 模拟插入数据库并生成了userId
System.out.println("接收：" + userDto);
userDto.setUserId(new Random().nextInt(100000) + "");
System.out.println("设置了用户id：" + userDto);
return userDto ;
}
}
3、NetServer
根据上面实现手写RPC的思路图，现在需要Socket网络编程，模拟等待consumer来进行调用。
这里采用线程池来进行异步实现，为什么不不直接在主线程中等待呢？
因为ServerSocket的accept() 是典型的 Blocking IO，会阻塞工作线程。
package com.mntalk.net;
import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
* 对外提供服务
*/
public class NetServer {
static final ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(50);
public static void startUp(int port) throws IOException {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
// // 阻塞等待客户端连接
// Socket socket = serverSocket.accept();
//
// // 典型的 Blocking IO，会阻塞工作线程
// socket.getOutputStream();
// socket.getInputStream();
// 多线程方式
// 线程池
while (true) {
Socket socket = serverSocket.accept();
threadPool.submit(new RPCProcessor(socket));
}
}
}
4、RPCProcessor
具体的socket处理，实现Runnable接口，方便放入多线程处理。
其中很重要的一点就是模拟服务的分发 ServiceDispatch.dispatch(reqObject);
package com.mntalk.net;
import com.mntalk.dispatch.ServiceDispatch;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Optional;
public class RPCProcessor implements Runnable {
ObjectInputStream objectInputStream = null;
ObjectOutputStream objectOutputStream = null;
private final Socket socket;
/**
* 因为需要处理socket的流，所以需要注入socket
*/
public RPCProcessor(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
try {
// 将输入输出流包装成对象流
objectInputStream = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
// 读取客户端对象
Object reqObject = objectInputStream.readObject();
// 服务分发
Object respObj = ServiceDispatch.dispatch(reqObject);
// 将结果进行输出
objectOutputStream = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
objectOutputStream.writeObject(respObj);
objectOutputStream.flush();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
} finally {
try {
if (Optional.ofNullable(objectInputStream).isPresent()) {
objectInputStream.close();
}
if (Optional.ofNullable(objectOutputStream).isPresent()) {
objectOutputStream.close();
}
} catch (IOException e) {
System.out.println("远程调用流关闭错误：" + e.getMessage());
}
}
}
}
5、ServiceDispatch 服务分发
在这里详细解释一下，为什么之前要定义一个 RPACommonReqDto 标准传输对象，并且包含三个属性：
最主要的就是为了下面通过反射生成具体的instance，然后调用方法。
通过classPath可以生成字节码对象；通过方法参数列表，可以得到参数类型列表，然后再通过方法名，就可以得到具体的方法；
然后就可以进行方法调用了。
package com.mntalk.dispatch;
import com.mntalk.dto.RPACommonReqDto;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.Method;
public class ServiceDispatch {
/**
* 服务分发
*/
public static Object dispatch(Object reqObject) {
// 大胆猜测一下，reqObject 中应该包含了分发的内容属性
// type == 1 --> addUser
// type == 2 --> deleteUser
// 上面的这样太呆板了
// 基于反射机制，就很灵活 instance方法的调用
// classpath 全路径
// 方法名 + 形参列表的类型列表
// 实例对象 Class.newInstance
// 方法在调用过程当中参数的值 ( getType 可以获得 形参列表的类型列表 )
RPACommonReqDto reqDto = (RPACommonReqDto)reqObject;
String classPath = reqDto.getClassPath();
String methodName = reqDto.getMethodName();
Object[] args = reqDto.getArgs();
Class[] types = null;
if (args != null && args.length > 0) {
types = new Class[args.length];
for (int i = 0; i < args.length; i++) {
types[i] = args[i].getClass();
}
}
Object respObject = null;
// 方法获取及调用
try {
Class<?> clazz = Class.forName(classPath);
Method method = clazz.getDeclaredMethod(methodName, types);
Constructor<?> constructor = clazz.getDeclaredConstructor();
respObject = method.invoke(constructor.newInstance(), args);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return respObject;
}
}
搭建 rpc-consumer
模拟调用
1、pom文件
引入rpc-api工程
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/maven-v4_0_0.xsd">
<modelVersion>4.0.0modelVersion>
<groupId>com.mntalkgroupId>
<artifactId>rpc-consumerartifactId>
<version>1.0-SNAPSHOTversion>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.mntalkgroupId>
<artifactId>rpc-apiartifactId>
<version>1.0-SNAPSHOTversion>
dependency>
dependencies>
project>
2、TestRPC
模拟调用
package com.mntalk;
import com.mntalk.api.UserService;
import com.mntalk.dto.UserDto;
import com.mntalk.proxy.FactoryProxy;
public class TestRPC {
public static void main(String[] args) {
UserService userService = FactoryProxy.getInstanceByClassType(UserService.class);
UserDto userDto = new UserDto();
userDto.setName("feiz");
userDto.setAge(18);
System.out.println("invoke before: " + userDto);
userDto = userService.addUser(userDto); // 实际上是跑到RPCInvocationHandler的invoke方法中去执行逻辑了
System.out.println("invoke after: " + userDto);
}
}
3、FactoryProxy 代理工厂
通过JDK的动态代理，底层会采用ASM字节码重组技术，会生成一个新的class字节码对象，
然后由ClassLoader将字节码对象加载到JVM进程当中，经由这个类的实例，
去创建出来了一个实例对象，这个class对象实现了interfaceClazz接口。
package com.mntalk.proxy;
import com.mntalk.api.UserService;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Proxy;
/**
* 代理工厂
*/
public class FactoryProxy {
// 写死的情况（并不是我们需要的）
// public static UserService getUserServiceInstance() {
// return (UserService) null;
// }
// 你传入什么样的一个接口，我希望得到的是你传入接口的实例对象
public static <T> T getInstanceByClassType(Class<T> interfaceClazz) {
/**
* 需要用到JDK的动态代理
*
* ClassLoader loader, 类加载器Bootstrap、Application、Extension、户自定义类加载器 这里默认用Application
* Class[] interfaces, 实现的接口列表
* InvocationHandler h 处理器
*/
return (T) Proxy.newProxyInstance(FactoryProxy.class.getClassLoader(),
new Class[]{interfaceClazz},
new RPCInvocationHandler()
);
}
}
4、RPCInvocationHandler
RPCInvocationHandler
package com.mntalk.proxy;
import com.mntalk.dto.UserDto;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
// 创建实例对象时使用
public class RPCInvocationHandler implements InvocationHandler {
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
System.out.println("11111");
UserDto userDto = new UserDto();
userDto.setAge(99);
userDto.setName("feifei");
return userDto;
}
}
在TestRPC中点击运行
实际上userService.addUser(userDto);是跑到RPCInvocationHandler的invoke方法中去执行逻辑了
在invoke方法中，实现了目标对象的保护和增强，
那么我们可以将网络实现的细节放到这里面来实现，让调用者无感知这件事情。
5、在invoke中组装网络请求
这里监听的是9999，因为provider中使用的是9999端口，自己根据自己的进行调整就行
package com.mntalk.proxy;
import com.mntalk.anno.ServiceMapped;
import com.mntalk.dto.RPACommonReqDto;
import com.mntalk.dto.UserDto;
import com.mntalk.net.NetClient;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
// 创建实例对象时使用
public class RPCInvocationHandler implements InvocationHandler {
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
// 组装 RPACommonReqDto 对象，完成网络的调用。。。
RPACommonReqDto commonReqDto = new RPACommonReqDto();
commonReqDto.setArgs(args);
commonReqDto.setMethodName(method.getName());
String classPath = method.getDeclaringClass().getDeclaredAnnotation(ServiceMapped.class).value();
commonReqDto.setClassPath(classPath); // 使用注解的方式替代写死的方式
// 完成网络的调用（host暂时写死）
return NetClient.callRemoteService("localhost", 9999, commonReqDto);
}
}
6、NetClient 拟调用
package com.mntalk.net;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Optional;
/**
* 网络调用
*/
public class NetClient {
public static Object callRemoteService(String host, int port, Object reqObject) {
ObjectOutputStream objectOutputStream = null;
ObjectInputStream objectInputStream = null;
Object respObject = null;
Socket socket = null;
try {
socket = new Socket(host, port);
objectOutputStream = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
objectOutputStream.writeObject(reqObject);
objectOutputStream.flush();
objectInputStream = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
respObject = objectInputStream.readObject();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
if (Optional.ofNullable(objectInputStream).isPresent()) {
objectInputStream.close();
}
if (Optional.ofNullable(objectOutputStream).isPresent()) {
objectOutputStream.close();
}
} catch (IOException e) {
System.out.println("远程调用流关闭错误：" + e.getMessage());
}
}
return respObject;
}
}
7、使用注解替代classPath写死的情况
在rpc-api中定义注解**@ServiceMapped**， 并且在 UserService 接口上添加注解 @ServiceMapped(“com.mntalk.impl.UserServiceImpl”)
package com.mntalk.anno;
import java.lang.annotation.ElementType;
import java.lang.annotation.Retention;
import java.lang.annotation.RetentionPolicy;
import java.lang.annotation.Target;
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target({ElementType.TYPE})
public @interface ServiceMapped {
String value();
}
7、在TestRPC中运行
如下图，consumer调用provider成功，模拟插入数据，生成id并返回了。
小结
上面我们手动实现了一个RPC， 能够发起远程调用了，但是与 Dubbo 这样的框架相比，还有什么需要优化的点？
我们现在仅仅只是完成了跨进程、跨网络的调用。
这个机制还是有很多可以优化和调整的地方，比如说
序列化方式
给予Java的网络编程，Java的序列化还是不够妥当，Java的序列化和反序列化在安全性方面考虑得非常多，
把一个Java序列化和反序列化，都会把整个类的层级结构进行序列化，包括序列化ID的检查，所以序列化出来的二进制占用的空间是非常大的。
这样在网络中传输就会占用更大的带宽，带来更大的数据传输效率的影响。
Dubbo中默认采用Hessian2序列化
Hessian2是一种紧凑的、对各种语言友好的二进制协议，它在性能和跨语言互操作性方面都表现不错。
网络编程中流的处理
我们现在采用的是基于线程池的异步处理方式。
可以使用更为友好的网络编程方式进行处理，比如 MINA、Netty等等，Dubbo底层的默认通讯框架就是Netty
Netty：
这是一个异步的、事件驱动的网络应用程序框架，可以快速开发可维护的高性能协议服务器与客户端。
Netty广泛用于开发网络游戏、大数据传输应用、实时通讯系统等。它提供了对多种传输类型的支持，例如TCP和UDP的socket服务。
最后说一句(求关注，求赞，别白嫖我)
最近无意间获得一份阿里大佬写的刷题笔记和面经，一下子打通了我的任督二脉，进大厂原来没那么难。
这是大佬写的， 7701页的阿里大佬写的刷题笔记，让我offer拿到手软
求一键三连：点赞、分享、收藏
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