java 从零开始手写 RPC (01) 基于 websocket 实现

RPC

解决的问题

RPC 主要是为了解决的两个问题:

  • 解决分布式系统中,服务之间的调用问题。
  • 远程调用时,要能够像本地调用一样方便,让调用者感知不到远程调用的逻辑。

这一节我们来学习下如何基于 websocket 实现最简单的 rpc 调用,后续会实现基于 netty4 的版本。

开源地址: https://github.com/houbb/rpc

完整流程

java 从零开始手写 RPC (01) 基于 websocket 实现_第1张图片

其中左边的Client,对应的就是前面的Service A,而右边的Server,对应的则是Service B。

下面一步一步详细解释一下。

  1. Service A的应用层代码中,调用了Calculator的一个实现类的add方法,希望执行一个加法运算;
  2. 这个Calculator实现类,内部并不是直接实现计算器的加减乘除逻辑,而是通过远程调用Service B的RPC接口,来获取运算结果,因此称之为Stub;
  3. Stub怎么和Service B建立远程通讯呢?这时候就要用到远程通讯工具了,也就是图中的Run-time Library,这个工具将帮你实现远程通讯的功能,比如Java的Socket,就是这样一个库,当然,你也可以用基于Http协议的HttpClient,或者其他通讯工具类,都可以,RPC并没有规定说你要用何种协议进行通讯;
  4. Stub通过调用通讯工具提供的方法,和Service B建立起了通讯,然后将请求数据发给Service B。需要注意的是,由于底层的网络通讯是基于二进制格式的,因此这里Stub传给通讯工具类的数据也必须是二进制,比如calculator.add(1,2),你必须把参数值1和2放到一个Request对象里头(这个Request对象当然不只这些信息,还包括要调用哪个服务的哪个RPC接口等其他信息),然后序列化为二进制,再传给通讯工具类,这一点也将在下面的代码实现中体现;
  5. 二进制的数据传到Service B这一边了,Service B当然也有自己的通讯工具,通过这个通讯工具接收二进制的请求;
  6. 既然数据是二进制的,那么自然要进行反序列化了,将二进制的数据反序列化为请求对象,然后将这个请求对象交给Service B的Stub处理;
  7. 和之前的Service A的Stub一样,这里的Stub也同样是个“假玩意”,它所负责的,只是去解析请求对象,知道调用方要调的是哪个RPC接口,传进来的参数又是什么,然后再把这些参数传给对应的RPC接口,也就是Calculator的实际实现类去执行。很明显,如果是Java,那这里肯定用到了反射。
  8. RPC接口执行完毕,返回执行结果,现在轮到Service B要把数据发给Service A了,怎么发?一样的道理,一样的流程,只是现在Service B变成了Client,Service A变成了Server而已:Service B反序列化执行结果->传输给Service A->Service A反序列化执行结果 -> 将结果返回给Application,完毕。

简单实现

假设服务 A,想调用服务 B 的一个方法。

因为不在同一个内存中,无法直接使用。如何可以实现类似 Dubbo 的功能呢?

这里不需要使用 HTTP 级别的通信,使用 TCP 协议即可。

common

公用模块,定义通用对象。

  • Rpc 常量
public interface RpcConstant {

    /**
     * 地址
     */
    String ADDRESS = "127.0.0.1";

    /**
     * 端口号
     */
    int PORT = 12345;

}
  • 请求入参
public class RpcCalculateRequest implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 6420751004355300996L;

    /**
     * 参数一
     */
    private int one;

    /**
     * 参数二
     */
    private int two;

    //getter & setter & toString()
}
  • 服务接口
public interface Calculator {

    /**
     * 计算加法
     * @param one 参数一
     * @param two 参数二
     * @return 返回结果
     */
    int add(int one, int two);

}

server

  • 服务接口的实现
public class CalculatorImpl implements Calculator {

    @Override
    public int add(int one, int two) {
        return one + two;
    }

}
  • 启动服务
public static void main(String[] args) throws IOException {
    Calculator calculator = new CalculatorImpl();
    try (ServerSocket listener = new ServerSocket(RpcConstant.PORT)) {
        System.out.println("Server 端启动:" + RpcConstant.ADDRESS + ":" + RpcConstant.PORT);
        while (true) {
            try (Socket socket = listener.accept()) {
                // 将请求反序列化
                ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
                Object object = objectInputStream.readObject();
                System.out.println("Request is: " + object);
                // 调用服务
                int result = 0;
                if (object instanceof RpcCalculateRequest) {
                    RpcCalculateRequest calculateRpcRequest = (RpcCalculateRequest) object;
                    result = calculator.add(calculateRpcRequest.getOne(), calculateRpcRequest.getTwo());
                }
                // 返回结果
                ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
                objectOutputStream.writeObject(result);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

启动日志:

Server 端启动:127.0.0.1:12345

client

  • 客户端调用
public static void main(String[] args) {
    Calculator calculator = new CalculatorProxy();
    int result = calculator.add(1, 2);
    System.out.println(result);
}
  • 计算的代理类
public class CalculatorProxy implements Calculator {

    @Override
    public int add(int one, int two) {
        try {
            Socket socket = new Socket(RpcConstant.ADDRESS, RpcConstant.PORT);

            // 将请求序列化
            RpcCalculateRequest calculateRpcRequest = new RpcCalculateRequest(one, two);
            ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());

            // 将请求发给服务提供方
            objectOutputStream.writeObject(calculateRpcRequest);

            // 将响应体反序列化
            ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
            Object response = objectInputStream.readObject();

            if (response instanceof Integer) {
                return (Integer) response;
            } else {
                throw new RuntimeException();
            }
        } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}
  • 调用日志

client 端

3

server 端

Server 端启动:127.0.0.1:12345
Request is: RpcCalculateRequest{one=1, two=2}

开源地址

为了便于大家学习,以上源码已经开源:

https://github.com/houbb/rpc

我是老马,期待与你的下次重逢。

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