Java互联网架构-分布式RPC原理及手写实现

丁酉

1.RPC框架的概念
RPC（Remote Procedure Call）--远程过程调用，通过网络通信调用不同的服务，共同支撑一个软件系统，微服务实现的基石技术。使用RPC可以解耦系统，方便维护，同时增加系统处理请求的能力。



上面是一个简单的软件系统结构，我们拆分出来用户系统和订单系统做为服务存在，让不同的站点去调用。
只需要引入各个服务的接口包，在代码中调用RPC服务就跟调用本地方法一样，我刚接触到这种调用方式的时候颇为惊奇，我明明调用的就是java语言方法啊（已java为例，现在RPC框架一般都支持多语言），怎么就调用了远程的服务了呢？？
2.RPC框架的原理解析
最近自己写了一个简单的RPC框架KRPC，本文原理分析结合中代码，均为该框架源码
http://github.com/yangzhenkun/krpc
2.1 流程纵览



如上图所示，我将一个RPC调用流程概括为上图中5个流程，左边3个为客户端流程，右边两个为服务端流程。 下面就各流程进行解析
2.2 客户端调用
服务调用方在调用服务时，一般进行相关初始化，通过配置文件/配置中心 获取服务端地址 用户调用：
// 用户服务接口
public interface UserService {
public User genericUser(Integer id,String name,Long phone);
}
//调用方
//服务初始化
KRPC.init("D:\\krpc\\service\\demo\\conf\\client.xml");
UserService service = ProxyFactory.create(UserService.class, "demo","demoService");
User user = service.genericUser(1, "yasin", 1888888888L);
一开始接触RPC调用方法肯定就有疑惑，它不是一个接口吗，直接调用应该没啥效果啊，我也没有引入实现包。
带着这个疑惑，我们就进入下一个知识点，动态代理
2.3动态代理
动态代理这东西意如其名，它代理你帮你做事情。 上面我们不说道直接调用一个接口中的方法，并且没有用该接口的实现类调用，那么方法是怎么生效的呢？
可以看到这个用户服务这个service是由ProxyFactory代理工程创造的，在该ProxyFactory#create()方法中就跟一个代理处理器绑定在一起了
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
//构造请求request
Request request = new Request();
....
return RequestHandler.request(serviceName, request,returnClass);
}
这个类实现了InvocationHandler接口（JDK提供的动态代理技术），每次去调用接口方法，最终都交由该handler进行处理。 这个环节一般会获取方法的一些信息，例如方法名，方法参数类型，方法参数值，返回对象类型。
同时这个环节会提供序列化功能，一般的RPC网络传输使用TCP（哪怕使用HTTP）传输，这里也要将这些参数进行封装成我们定义的数据接口进行传输。
2.4网络传输
我们通过将方法参数进行处理后，就要使用发起网络请求，使用tcp传输的就利用socket通信进行传输，这一块我开源项目中使用的同步堵塞的方案进行请求，也可以使用一些非堵塞方案进行请求，效率会更高一些。
2.5服务端数据接受
这一块使用netty，可以快速一个高性能、高可靠的一个服务端。
public class ServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
ByteBuf buf = (ByteBuf)msg;
byte[] bytes = new byte[buf.readableBytes()];
buf.readBytes(bytes);
byte[] responseBytes = RequestHandler.handler(bytes);
ByteBuf resbuf = ctx.alloc().buffer(responseBytes.length);
resbuf.writeBytes(responseBytes);
ctx.writeAndFlush(resbuf);
}
@Override
public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
cause.printStackTrace();
ctx.close();
}
}
上面代码是我项目中使用的服务端代码。关于netty网上学习的资料很多，这里也只是宏观的讲解RPC原理，就不展开。
2.6真实调用
服务端获取客户端请求的数据后， 调用请求中的方法，方法参数值，通过反射调用真实的方法，获取其返回值，将其序列化封装，通过netty进行数据返回，客户端在接受数据并解析，这就完成了一次rpc请求调用的全过程。
method = clazz.getMethod(request.getMethodName(),requestParamTypes);
method.setAccessible(true);
result = method.invoke(service, requestParmsValues)
上面代码片段为通过反射调用真实方法
2.7 服务端的动态加载
通过2.2到2.6的说明，一次RPC请求过程大致如此，但是一个RPC框架会有很多细节需要处理。
其实在一次请求调用前，服务端肯定要先启动。
服务端作为一个容器，跟我们熟知的tomcat一样，它可以动态的加载任何项目。所以在服务端启动的时候，必须要进行一个动态加载的过程。在KRPC中，我使用了URLClassLoader动态加载一个指定路径的jar包，任何业务服务的实现所依赖的jar包都可以放入该路径中。
3.总结
到这里，分布式RPC原理及手写实现就结束了，，不足之处还望大家多多包涵！！觉得收获的话可以点个关注收藏转发一波喔，谢谢大佬们支持。（吹一波，233~~）
下面和大家交流几点编程的经验：
1、多写多敲代码，好的代码与扎实的基础知识一定是实践出来的
2丶 测试、测试再测试，如果你不彻底测试自己的代码，那恐怕你开发的就不只是代码，可能还会声名狼藉。
3丶 简化编程，加快速度，代码风骚，在你完成编码后，应回头并且优化它。从长远来看，这里或那里一些的改进，会让后来的支持人员更加轻松。
最后，每一位读到这里的网友，感谢你们能耐心地看完。希望在成为一名更优秀的Java程序员的道路上，我们可以一起学习、一起进步。