gRPC详解

一句话理解

gRPC 是一种高性能、跨语言的远程过程调用（RPC）框架，基于 HTTP/2 和 Protocol Buffers 开发，支持流式通信和双向通信，适合现代微服务架构。

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一、gRPC 的基本原理

gRPC = Protocol Buffers（数据序列化） + HTTP/2（高效传输） + RPC（远程调用）

• 客户端 调用本地生成的代理方法（Stub）
• 由 gRPC 框架将调用转为网络请求（HTTP/2 + protobuf）
• 服务端 接收请求、反序列化、执行对应方法、返回结果

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二、gRPC 架构图

[Client App]
     │
 [Client Stub]
     │
[HTTP/2 + Protobuf]
     │
 [Server Stub]
     │
[Service Implementation]

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三、gRPC 的核心特性

特性	描述
高性能	基于 HTTP/2 + Protobuf，效率远高于 JSON/REST
多语言支持	Java, Go, Python, C++, Node.js 等十几种语言
HTTP/2 支持	多路复用、流控、头部压缩
流式通信	支持 单向流、双向流，适合实时系统
双向通信	客户端和服务端可以同时发送消息
代码自动生成	通过 .proto 文件生成客户端和服务端代码
TLS 加密支持	安全通信内置

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四、gRPC 通信模式（4种）

模式	描述
1️⃣ Unary（普通 RPC）	一请求 → 一响应（类似 HTTP 请求）
2️⃣ Server Streaming	一请求 → 多响应（服务端不断推送）
3️⃣ Client Streaming	多请求 → 一响应（客户端连续发送）
4️⃣ Bidirectional Stream	多请求 ↔ 多响应（双向实时通信）

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五、示例：gRPC 使用流程（Java）

1. 编写 Proto 文件（hello.proto）

syntax = "proto3";

service HelloService {
  rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloResponse);
}

message HelloRequest {
  string name = 1;
}

message HelloResponse {
  string message = 1;
}

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2. 使用 protoc 编译生成代码

protoc --java_out=. --grpc-java_out=. hello.proto

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3. 实现服务端逻辑

public class HelloServiceImpl extends HelloServiceGrpc.HelloServiceImplBase {
    @Override
    public void sayHello(HelloRequest req, StreamObserver<HelloResponse> responseObserver) {
        HelloResponse resp = HelloResponse.newBuilder()
            .setMessage("Hello " + req.getName())
            .build();
        responseObserver.onNext(resp);
        responseObserver.onCompleted();
    }
}

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4. 启动服务端

Server server = ServerBuilder.forPort(50051)
    .addService(new HelloServiceImpl())
    .build()
    .start();

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5. 客户端调用

ManagedChannel channel = ManagedChannelBuilder.forAddress("localhost", 50051)
    .usePlaintext()
    .build();

HelloServiceGrpc.HelloServiceBlockingStub stub = HelloServiceGrpc.newBlockingStub(channel);
HelloResponse response = stub.sayHello(HelloRequest.newBuilder().setName("Alice").build());
System.out.println(response.getMessage());

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六、gRPC 与 RESTful 对比

对比点	gRPC	RESTful（传统 HTTP API）
协议	HTTP/2	HTTP/1.1
数据格式	Protobuf（二进制）	JSON（文本）
性能	高	一般
开发效率	自动生成客户端/服务端代码	手写 HTTP 请求解析
浏览器支持	❌（需要 gRPC-Web 适配）	✅ 原生支持
流式传输	✅（Server/Client/Bidi）	❌ 仅支持一次请求响应
可读性	差（Protobuf不可读）	好（JSON 可读）

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七、gRPC 常见使用场景

场景	是否适合
微服务之间高性能通信	✅ 非常适合
实时推送、流式传输（如聊天）	✅ 极其适合
跨语言服务调用	✅ 完美支持
Web 浏览器直接调用服务	❌（需要 grpc-web 代理）
公共 RESTful API 接口	❌（gRPC 不够通用）

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八、安全与扩展

• 支持 TLS 双向认证
• 支持拦截器、认证授权、压缩等机制
• 配合 gRPC Gateway 可转换为 REST API
• 与 Envoy、Istio、Kubernetes 集成良好（Service Mesh）

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九、常用工具和生态

工具	用途
protoc	编译 proto 文件
grpc-java	Java 实现 gRPC 框架
grpc-gateway	把 gRPC 映射成 RESTful API
grpc-web	让浏览器可以使用 gRPC
Envoy	支持 gRPC 的 API 网关和反向代理

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总结一句话

gRPC 是 Google 推出的高性能、跨平台、支持流式通信的现代 RPC 框架，非常适合微服务间调用、实时推送、IoT 等场景。