用 java 实现一个简单的 rpc 框架

Love The Way You Lie 2022-04-02 13:09 270阅读 0赞

**目录**

概述

实现关键点

公共接口

序列化 consumer 端待传输的方法信息

通信方式

反射

--------------------

# 概述 #

RPC（Remote Procedure Call），顾名思义，指的是远程过程（方法）调用，与之相对应的就是本地方法调用。

本地方法调用

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放到具体的代码中，可以理解为，被调用方（producer）和调用方（consumer）在同一个项目当中

远程方法调用

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放到具体的代码中，可以理解为，被调用方法（producer）和调用方（consumer）在不同的项目当中

这里有一个问题，本地调用就可以实现了想要的功能了，为什么还要使用远程调用？

远程调用主要的目的就是为了**降低机器的负载，把消耗资源比较大的操作放到一个独立的机器上。**比如上图中 Provider 的 print 方法就是一个比较消耗资源的操作，这时我们把它放到机器 B 上，就可以降低机器 A 的负载，从而不会影响到机器 A 中其他重要业务的正常执行。

接下来，通过 java 实现的简易 RPC 框架说明其原理

# 实现关键点 #

想要实现远程的方法调用，下面的几个关键点是必不可少的。为了方便起见，在这里我把调用方称为 consumer ，被调用方称为 producer。假设 consumer 在机器 A，producer 在机器 B，consumer 想要调用 producer 中的 print 方法，该怎么实现呢？

简单说来就是以下流程：

1.  consumer 端获取 公共接口 中的一些属性（类名，方法 A 的名字，方法 A 的形参），并且序列化为对象 A
2.  通过指定通信方式传输序列化对象 A 至 producer
3.  producer 端获取对象 A，反序列化后获取相关属性（类名，方法 A 的名字，方法 A 的形参）
4.  producer 端通过反射调用待执行的方法，然后把方法执行结果通过指定通信方式传回 consumer

## 公共接口 ##

consumer 和 producer 中必须要有完全相同的接口（类），这里的完全相同，不仅仅是接口本身，还包括接口（类）的包名

例如 com.iflytek.yyzx.rpc.remoteMethod.HelloService.java。

package com.iflytek.yyzx.rpc.remoteMethod;
    
    public interface HelloService {
    	
    	public String sayHello(String words);
    	
    	public String sayHello(String words, Integer time);
    	
    }

在 consumer 端和 producer 端都需要实现该接口，但是方法的执行逻辑不一样。

在 consumer 端的实现类 HelloServiceImpl.java

package com.iflytek.yyzx.rpc.client;
    
    import java.io.ObjectInputStream;
    import java.io.ObjectOutputStream;
    import java.lang.reflect.Method;
    import java.net.Socket;
    
    import com.iflytek.yyzx.rpc.remoteMethod.HelloService;
    import com.iflytek.yyzx.rpc.remoteMethod.RpcRequest;
    
    public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    	
    	public String sayHello(String words) {
    		try {
    			return (String) remoteCall(words);
    		} catch (Exception e) {
    			e.printStackTrace();
    			return "error";
    		}
    	}
    
    	@Override
    	public String sayHello(String words, Integer time) {
    		try {
    			return (String) remoteCall(words, time);
    		} catch (Exception e) {
    			e.printStackTrace();
    			return "error";
    		}
    	}
    	
    	public static Object remoteCall(String words, Integer time) throws Exception {
    		// 获得类名
    		String className = HelloService.class.getName();
    		// 获得方法
    		Method method = HelloService.class.getMethod("sayHello", java.lang.String.class, java.lang.Integer.class);
    		// 获得传的参数
    		Object[] paramValue = { words, time };
    
    		Socket consumer = new Socket("127.0.0.1", 8765);
    
    		ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(consumer.getOutputStream());
    		RpcRequest rpcRequest = new RpcRequest();
    		rpcRequest.setClassName(className);
    		rpcRequest.setMethodName(method.getName());
    		rpcRequest.setParamType(method.getParameterTypes());
    		rpcRequest.setParamValue(paramValue);
    		System.out.println(rpcRequest.toString());
    		oos.writeObject(rpcRequest);
    
    		ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(consumer.getInputStream());
    		Object result = ois.readObject();
    		
    		consumer.close();
    		return result;
    	}
    	
    	public static Object remoteCall(String words) throws Exception {
    
    		// 获得类名
    		String className = HelloService.class.getName();
    		// 获得方法
    		Method method = HelloService.class.getMethod("sayHello", java.lang.String.class, java.lang.Integer.class);
    		// 获得传的参数
    		Object[] paramValue = { "Hello! I am consumer"};
    
    		Socket consumer = new Socket("127.0.0.1", 8765);
    
    		ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(consumer.getOutputStream());
    		RpcRequest rpcRequest = new RpcRequest();
    		rpcRequest.setClassName(className);
    		rpcRequest.setMethodName(method.getName());
    		rpcRequest.setParamType(method.getParameterTypes());
    		rpcRequest.setParamValue(paramValue);
    		System.out.println(rpcRequest.toString());
    		oos.writeObject(rpcRequest);
    
    		ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(consumer.getInputStream());
    		Object result = ois.readObject();
    		
    		System.out.println("consumer receive message from provider: " + result.toString());
    
    		consumer.close();
    		return result;
    	}
    
    }

在 consumer 端实现 HelloService.java 的目的是 **为了让用户感知上认为就是在调用本地的方法**：sayHello(String words, Integer time），而实际上该方法里面的执行逻辑是在调用 producer 端 sayHello(String words, Integer time）。调用远程方法的细节在 remoteCall(String words, Integer time) 方法里面。

在 producer 端的实现类 HelloServiceImpl.java

例如 HelloServiceImpl.java

package com.iflytek.yyzx.rpc.server;
    
    import com.iflytek.yyzx.rpc.remoteMethod.HelloService;
    
    public class HelloServiceImpl implements HelloService{
    
    	public String sayHello(String words) {
    		System.out.println("provider receive message from consumer: " + words);
    		return "Hello! I am provider";
    	}
    
    	@Override
    	public String sayHello(String words, Integer time) {
    		System.out.println("provider receive message from consumer: " + words + ", time: " + time);
    		return "Hello! I am provider, time: " + time;
    	}
    
    }

这样，consumer 在调用方法：sayHello(String words, Integer time) 的时候，实际上会执行 producer 中 HelloServiceImpl.java 的方法： sayHello(String words, Integer time) 的具体实现逻辑。具体原因参见后面

## 序列化 consumer 端待传输的方法信息 ##

这里待传输的方法信息包括：

*  接口名（com.iflytek.yyzx.rpc.remoteMethod.HelloService）
 *  方法名（sayHello）
 *  方法的形参类型（java.lang.String.class，java.lang.Integer.class）
 *  参数值（"Hello! I am consumer", 1）

这里的形参类型和参数值是一 一 对应的，如果方法没有形参，则为空。其实，这些信息就是一个类的基本信息，如果获取到了这些信息，就可以通过 java 的反射动态加载对应的类，然后调用对应的方法。通常，在 consumer 端和 producer 端会各自申明一个完全相同的类，包含传输的方法信息，这样做使得信息的获取更加清晰，易懂。

例如 com.iflytek.yyzx.rpc.remoteMethod.RpcRequest.java

package com.iflytek.yyzx.rpc.remoteMethod;
    
    import java.io.Serializable;
    
    /**
     * 用于存放远程调用需要的信息，例如类名，方法名等等
     * 
     * @author hsyang
     *
     */
    public class RpcRequest implements Serializable{
    	
    	private static final long serialVersionUID = -2865905900171967180L;
    	/** 类名 */
    	private String className;
    	/** 方法名 */
    	private String methodName;
    	/** 参数类型 */
    	private Class<?>[] paramType;
    	/** 参数值 */
    	private Object paramValue;
    	
    	public String getClassName() {
    		return className;
    	}
    	
    	public void setClassName(String className) {
    		this.className = className;
    	}
    	
    	public String getMethodName() {
    		return methodName;
    	}
    	public void setMethodName(String methodName) {
    		this.methodName = methodName;
    	}
    	
    	public Class<?>[] getParamType() {
    		return paramType;
    	}
    	
    	public void setParamType(Class<?>[] paramType) {
    		this.paramType = paramType;
    	}
    	
    	
    	public Object getParamValue() {
    		return paramValue;
    	}
    
    	public void setParamValue(Object paramValue) {
    		this.paramValue = paramValue;
    	}
    
    	@Override
    	public String toString() {
    		return "RpcRequest [className=" + className + ", methodName=" + methodName + ", paramType=" + paramType + "]";
    	}
    
    }

有了这个 RpcRequest 类之后，consumer 端只需要序列化 RpcRequest，通过特定的通信方式把序列化后的 RpcRequest 字节流发送至 producer 端，然后 producer 端反序列化 RpcRequest，获取对应的参数信息。通过反射实现我们调用指定方法的目地。

## 通信方式 ##

前面提到的通信方式，实际上就是：把 consumer 端的信息发送至 producer 端的一种方式。有很多方式都可以实现：使用 netty，使用 HttpClient，使用  RestTemplate 等等。在这里为了简便，直接使用了 jdk 提供 Socket 类（consumer端），ServerSocket 类（producer 端）来进行信息地传送的。

## 反射 ##

producer 端在收到了 consumer 端通过特定通信方式发过来的信息 RpcRequest，反序列化获取 RpcRequest 里面的参数信息：

然后，通过 java 的反射技术，实现方法的调用，具体包括：

通过接口名加载对应的接口（com.iflytek.yyzx.rpc.remoteMethod.HelloService），同时获取对应接口在 producer 端提前声明好的实现类的对象

//加载接口类
    Class<?> helloService = Class.forName(className);
    // 获取接口实现类的对象
    Object helloServiceImpl = serviceMap.get(className);

通过方法名和形参类型从已加载的 helloService 实例中获取方法对象

Method method = helloService.getMethod(methodName, paramType);

现在类的实例（helloServiceImpl）和 方法对象（method）都已经获取到了，接着就可以通过 java 的反射调用对应的方法了

Object result = method.invoke(helloServiceImpl, paramValues);

之后，会获得一个结果对象 result。紧接着，再把 result 通过指定通信方式传回 consumer。

至此，从客户端调用远程方法开始到结束的整个过程已经完毕了。

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