使用Java Socket实现简单版本的Rpc服务

通过如下demo，希望大家可以快速理解RPC的简单案例。如果对socket不熟悉的话可以先看下我的上篇文章 Java Scoket实现简单的时间服务器-****博客对socket现有基础了解。

RPC简介

RPC（Remote Procedure Call，远程过程调用）是一种计算机通信协议，它允许一个程序（客户端）通过网络向另一个程序（服务器）请求服务，而无需了解底层网络技术的细节。RPC 使得开发分布式应用程序更加容易，因为它隐藏了网络通信的复杂性，让开发者能够像调用本地函数一样调用远程函数。

RPC 的主要特点：

透明性：调用远程过程就像调用本地过程一样，无需关心远程调用的细节。
跨平台：可以在不同的操作系统和编程语言之间进行通信。
网络中立：RPC 协议可以运行在各种网络协议之上，如 TCP/IP、HTTP 等。
语言中立：支持多种编程语言，如 C、C++、Java、Python 等。

RPC 的工作流程：

客户端调用：客户端调用本地的 RPC 库，传递需要远程执行的函数名和参数。
序列化：RPC 库将参数序列化成网络传输的格式（如 JSON、XML 或二进制格式）。
发送请求：客户端通过网络发送序列化后的请求到服务器。
服务器接收：服务器接收到请求后，反序列化参数。
执行函数：服务器调用相应的函数执行操作。
返回结果：服务器将执行结果序列化后发送回客户端。
客户端接收：客户端接收到结果，反序列化并处理。

RPC 的应用场景：

分布式系统：在分布式系统中，不同的服务可能部署在不同的服务器上，RPC 可以方便地进行服务间的通信。
微服务架构：在微服务架构中，各个微服务之间通常通过 RPC 进行通信。
云服务：云服务提供商可能使用 RPC 来允许用户远程调用云服务。

常见的 RPC 框架：

gRPC：由 Google 开发的高性能、开源和通用的 RPC 框架，支持多种语言。
Apache Thrift：由 Facebook 开发，后来捐赠给 Apache 基金会，支持多种编程语言。
Dubbo：阿里巴巴开源的一个高性能的 Java RPC 框架。
XML-RPC 和 JSON-RPC：基于 XML 和 JSON 数据格式的简单 RPC 协议。

RPC 是构建现代分布式系统和微服务架构的关键技术之一。如下是个人对RPC服务的理解示图。

代码实现

1.创建Service以及实现类，由于演示使用的是jdk的动态代理，所以必须得通过接口方式声明资源。代码如下：

HelloService.java

public interface HelloService {

    String sayHello();

}

HelloServiceImpl.java 远程访问的接口实现

public class HelloServiceImpl implements HelloService {

    @Override
    public String sayHello() {
        return "hello world !!!";
    }
}

参数传输DTO定义,为了简化get、set，请引入lombok工具包：

import lombok.Data;
import lombok.ToString;
import lombok.experimental.Accessors;

import java.io.Serializable;

@Data
@Accessors(chain = true)
@ToString
public class RequestDTO implements Serializable {

    /**
     * 请求函数名称
     */
    private String methodName;

    /**
     * 请求参数类型
     */
    private Class<?>[] argsType;

    /**
     * 请求的接口
     */
    private String clazz;

    /**
     * 请求参数
     */
    private Object[] params;

    /**
     * 响应结果
     */
    private Object response;

}

服务提供者设计：

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.lang.reflect.Method;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;


public class Provide {
    /**
     * 多线程处理请求
     */
    private static final ExecutorService POOL = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());

    private static final Map<String,Object> CACHE_MAP = new HashMap<>();

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //注册对象
        registerObject();

        //启动服务
        startServer();
    }

    /**
     * 启动服务端
     */
    private static void startServer() throws Exception {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket();
        serverSocket.bind(new InetSocketAddress(9999));

        System.out.println("服务器启动成功!!!");

        while (true){
            Socket socket = serverSocket.accept();
            POOL.execute(()->{
                try {
                    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
                    RequestDTO request = (RequestDTO)ois.readObject();
                    System.out.println("获取到客户端的请求数据是:"+request);
                    //目标对象
                    Object target = CACHE_MAP.get(request.getClazz());
                    if(null!=target){
                        //反射执行并返回响应结果
                        Method method = target.getClass().getMethod(request.getMethodName(),request.getArgsType());
                        method.setAccessible(true);
                        request.setResponse(method.invoke(target,request.getParams()));
                    }

                    ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
                    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
                    oos.writeObject(request);

                    socket.getOutputStream().write(bos.toByteArray());
                    socket.getOutputStream().flush();
                } catch (Exception e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }finally {
                    try {
                        socket.close();
                    } catch (IOException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }
            });
        }

    }

    /**
     * 注册对象，因为演示，简化自动化扫描注册过程
     */
    private static void registerObject() {
        CACHE_MAP.put(HelloService.class.getSimpleName(),new HelloServiceImpl());
    }

}

服务调用方实现：

1.动态代理

import java.io.*;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;


public class DynamicProxy<T> {

    private final String host = "127.0.0.1";

    private final int port = 9999;

    /**
     * 被代理的对象
     */
    private Class<T> clazz;

    public DynamicProxy(Class<T> clazz){
        this.clazz = clazz;
    }

    /**
     * 获取代理对象
     *
     *
     * @return T
     */
    public T getService(){
        return (T) Proxy.newProxyInstance(DynamicProxy.class.getClassLoader(), new Class[]{clazz}, new InvocationHandler() {
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                RequestDTO requestDTO = new RequestDTO()
                        .setMethodName(method.getName())
                        .setParams(args)
                        .setClazz(clazz.getSimpleName())
                        .setArgsType(method.getParameterTypes());

                try (Socket socket = new Socket()){
                    //连接客户端
                    socket.connect(new InetSocketAddress(host,port));

                    //进行参数传输
                    ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
                    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(baos);
                    oos.writeObject(requestDTO);
                    oos.flush();

                    socket.getOutputStream().write(baos.toByteArray());
                    socket.getOutputStream().flush();

                    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
                    Object o = ois.readObject();
                    if(null==o){
                        return null;
                    }
                    return ((RequestDTO)o).getResponse();
                } catch (Exception e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        });
    }

}

调用过程：


public class Consumer {

    public static void main(String[] args) {
        DynamicProxy<HelloService> helloServiceDynamicProxy = new DynamicProxy<>(HelloService.class);
        HelloService service = helloServiceDynamicProxy.getService();
        System.out.println(service.sayHello());
    }

}

总结

RPC（远程过程调用）是一种允许一个程序（客户端）通过网络向另一个程序（服务器）请求服务的协议。在RPC框架中，客户端可以像调用本地方法一样调用服务器端的方法，而无需关心底层的网络通信细节。

以下是一段基于Java Socket实现的RPC原理的demo总结：

服务器端（Server）：
- 创建一个服务器端Socket，监听一个端口等待客户端的连接。
- 接受客户端的连接请求，创建一个新的线程或者使用线程池来处理客户端请求。
- 接收客户端发送的请求信息，这通常包括方法名、参数类型和参数值等。
- 根据请求信息，动态调用对应的本地方法，并获取执行结果。
- 将方法执行结果返回给客户端。
客户端（Client）：
- 创建一个客户端Socket，连接到服务器端的IP地址和端口。
- 封装需要远程调用的方法信息，包括方法名、参数等，并将这些信息发送给服务器。
- 等待服务器处理请求并返回结果。
- 接收并解析服务器返回的结果，这可能涉及到对象的反序列化。
序列化与反序列化：
- 为了通过网络传输方法的参数和返回值，需要将对象序列化成字节流。
- Java提供了Serializable接口来支持对象的序列化。
- 客户端发送序列化后的对象，服务器端接收后需要反序列化以恢复对象。
通信协议：
- 定义了客户端和服务器之间的通信协议，包括请求格式和响应格式。
- 协议需要规定如何表示方法名、参数列表、返回值等信息。
异常处理：
- 在网络通信中，可能会遇到各种异常情况，如连接失败、数据传输错误等。
- 需要在客户端和服务器端都实现异常处理机制，确保系统的健壮性。
多线程处理：
- 服务器端通常需要处理多个客户端的并发请求。
- 使用线程池可以有效地管理线程资源，提高系统性能。
安全性：
- 在实际应用中，需要考虑数据的安全性，比如使用SSL/TLS加密Socket通信。

通过这个Demo，我们可以了解到RPC的核心原理和实现方式，虽然这是一个简化的示例，但它展示了RPC框架的基本工作流程。在实际应用中，RPC框架会提供更复杂的功能，如服务注册与发现、负载均衡、超时重试等。

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