如何实现rpc

本文介绍了一个简单的远程过程调用(RPC)框架实现,包括服务接口定义、实现和服务中心的代码,以及客户端如何通过动态代理调用远程服务。并讨论了可能的改进方向。

服务提供者接口定义与实现,代码如下:
public interface HelloService {

    String sayHi(String name);

}
HelloServices接口实现类:
public class HelloServiceImpl implements HelloService {

    public String sayHi(String name) {
        return "Hi, " + name;
    }

}
服务中心代码实现,代码如下:
public interface Server {
    public void stop();
    public void start() throws IOException;
    public void register(Class serviceInterface, Class impl);
    public boolean isRunning();
    public int getPort();
}
服务中心实现类:
public class ServiceCenter implements Server {
    Private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
    private static final HashMap<String, Class> serviceRegistry = new HashMap<String, Class>();
    private static boolean isRunning = false;
private static int port;

    public ServiceCenter(int port) {
        this.port = port;
}

    public void stop() {
        isRunning = false;
        executor.shutdown();
}

    public void start() throws IOException {
        ServerSocket server = new ServerSocket();
        server.bind(new InetSocketAddress(port));
        System.out.println("start server");
        try {
            while (true) {
                // 1.监听客户端的TCP连接,接到TCP连接后将其封装成task,由线程池执行
                executor.execute(new ServiceTask(server.accept()));
            }
        } finally {
            server.close();
        }
    }

    public void register(Class serviceInterface, Class impl) {
        serviceRegistry.put(serviceInterface.getName(), impl);
    }

    public boolean isRunning() {
        return isRunning;
    }

    public int getPort() {
        return port;
    }

    private static class ServiceTask implements Runnable {
        Socket clent = null;

        public ServiceTask(Socket client) {
            this.clent = client;
        }

        public void run() {
            ObjectInputStream input = null;
            ObjectOutputStream output = null;
            try {
                // 2.将客户端发送的码流反序列化成对象,反射调用服务实现者,获取执行结果
                input = new ObjectInputStream(clent.getInputStream());
                String serviceName = input.readUTF();
                String methodName = input.readUTF();
                Class<?>[] parameterTypes = (Class<?>[]) input.readObject();
                Object[] arguments = (Object[]) input.readObject();
                Class serviceClass = serviceRegistry.get(serviceName);
                if (serviceClass == null) {
                    throw new ClassNotFoundException(serviceName + " not found");
                }
                Method method = serviceClass.getMethod(methodName, parameterTypes);
                Object result = method.invoke(serviceClass.newInstance(), arguments);

                // 3.将执行结果反序列化,通过socket发送给客户端
                output = new ObjectOutputStream(clent.getOutputStream());
                output.writeObject(result);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                if (output != null) {
                    try {
                        output.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                if (input != null) {
                    try {
                        input.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                if (clent != null) {
                    try {
                        clent.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }

        }
    }
}
客户端的远程代理对象:
public class RPCClient<T> {
    public static <T> T getRemoteProxyObj(final Class<?> serviceInterface, final InetSocketAddress addr) {
        // 1.将本地的接口调用转换成JDK的动态代理,在动态代理中实现接口的远程调用
        return (T) Proxy.newProxyInstance(serviceInterface.getClassLoader(), new Class<?>[]{serviceInterface},
                new InvocationHandler() {
                    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                        Socket socket = null;
                        ObjectOutputStream output = null;
                        ObjectInputStream input = null;
                        try {
                            // 2.创建Socket客户端,根据指定地址连接远程服务提供者
                            socket = new Socket();
                            socket.connect(addr);

                            // 3.将远程服务调用所需的接口类、方法名、参数列表等编码后发送给服务提供者
                            output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
                            output.writeUTF(serviceInterface.getName());
                            output.writeUTF(method.getName());
                            output.writeObject(method.getParameterTypes());
                            output.writeObject(args);

                            // 4.同步阻塞等待服务器返回应答,获取应答后返回
                            input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
                            return input.readObject();
                        } finally {
                            if (socket != null) socket.close();
                            if (output != null) output.close();
                            if (input != null) input.close();
                        }
                    }
                });
    }
}
最后为测试类:
public class RPCTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                try {
                    Server serviceServer = new ServiceCenter(8088);
                    serviceServer.register(HelloService.class, HelloServiceImpl.class);
                    serviceServer.start();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
        HelloService service = RPCClient.getRemoteProxyObj(HelloService.class, new InetSocketAddress("localhost", 8088));
        System.out.println(service.sayHi("test"));
    }
}
运行结果:
regeist service HelloService
start server
Hi, test


可以改进的地方

    这里实现的简单RPC框架是使用Java语言开发,与Java语言高度耦合,并且通信方式采用的Socket是基于BIO实现的,IO效率不高,还有Java原生的序列化机制占内存太多,运行效率也不高。可以考虑从下面几种方法改进。

1. 可以采用基于JSON数据传输的RPC框架;

2. 可以使用NIO或直接使用Netty替代BIO实现;

3. 使用开源的序列化机制,如Hadoop Avro与Google protobuf等;

4. 服务注册可以使用Zookeeper进行管理,能够让应用更加稳定。


### Java 实现 RPC 调用的示例代码 以下是基于提供的引用内容以及常见的 RPC 实现方式,展示如何使用 Java 来实现一个简单的 RPC 调用。 #### 本地调用示例 这是一个最基础的本地调用示例,展示了类之间的方法调用逻辑[^1]: ```java public class TestLocalRPC { public static void main(String[] args) { Server server = new Server(); Client client = new Client(server); System.out.println(client.invokeSayHello()); } } class Server { public String sayHello() { return "Hello from the server!"; } } class Client { private Server remote; public Client(Server remote) { this.remote = remote; } public String invokeSayHello() { if (this.remote != null) { return this.remote.sayHello(); } else { return "Remote service is not available."; } } } ``` 这段代码实现了客户端和服务端在同一 JVM 中的交互。`Client` 类通过 `Server` 的实例调用了其方法 `sayHello()` 并返回结果。 --- #### 基于 XML-RPC 的远程调用示例 如果需要实现跨网络的 RPC 调用,可以借助 Apache XML-RPC 库完成。以下是一个完整的客户端和服务器端的例子[^2]。 ##### 服务端代码 ```java import org.apache.xmlrpc.server.PropertyHandlerMapping; import org.apache.xmlrpc.server.XmlRpcServer; import org.apache.xmlrpc.webserver.WebServer; public class RpcServerExample { public static void main(String[] args) throws Exception { WebServer webServer = new WebServer(8080); XmlRpcServer xmlRpcServer = webServer.getXmlRpcServer(); PropertyHandlerMapping handlerMapping = new PropertyHandlerMapping(); handlerMapping.addHandler("helloService", HelloHandler.class); xmlRpcServer.setHandlerMapping(handlerMapping); webServer.start(); System.out.println("Server started on port 8080..."); } public static class HelloHandler { public String execute(String name) { return "Hello, " + name + "!"; } } } ``` ##### 客户端代码 ```java import org.apache.xmlrpc.client.XmlRpcClient; import org.apache.xmlrpc.client.XmlRpcClientConfigImpl; import java.net.URL; public class RpcClientExample { public static void main(String[] args) { try { XmlRpcClientConfigImpl config = new XmlRpcClientConfigImpl(); config.setServerURL(new URL("http://localhost:8080")); XmlRpcClient client = new XmlRpcClient(); client.setConfig(config); Object[] params = {"John Doe"}; String response = (String) client.execute("helloService.execute", params); System.out.println("Response from server: " + response); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } ``` 在这个例子中,服务端提供了一个名为 `execute` 的方法供客户端调用。客户端通过 HTTP 协议发送请求到指定的服务端地址,并接收响应数据。 --- #### 自定义 TCP/IP 和序列化的 RPC 示例 为了更好地理解 RPC 的底层原理,可以通过自定义 TCP/IP 协议和序列化机制来实现一个简单的 RPC 框架[^4]。 ##### 服务端代码 ```java import java.io.*; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; public class CustomRPCHandler { public static void main(String[] args) throws IOException { ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999); System.out.println("Server listening on port 9999..."); while (true) { Socket socket = serverSocket.accept(); DataInputStream input = new DataInputStream(socket.getInputStream()); DataOutputStream output = new DataOutputStream(socket.getOutputStream()); int number = input.readInt(); int square = number * number; output.writeInt(square); output.flush(); socket.close(); } } } ``` ##### 客户端代码 ```java import java.io.*; import java.net.Socket; public class CustomRPCClient { public static void main(String[] args) { try ( Socket socket = new Socket("localhost", 9999); DataOutputStream output = new DataOutputStream(socket.getOutputStream()); DataInputStream input = new DataInputStream(socket.getInputStream()) ) { int number = 5; output.writeInt(number); output.flush(); int result = input.readInt(); System.out.println("Square of " + number + " is " + result); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } ``` 该示例演示了如何通过 TCP/IP 协议传输数据并利用 `DataInputStream` 和 `DataOutputStream` 进行基本的序列化操作。 --- #### 总结 上述三种方式分别展示了不同层次上的 RPC 实现方案: - **本地调用** 是最基本的类间方法调用。 - **XML-RPC** 提供了一种标准化的方式用于跨平台、跨语言的远程调用。 - **自定义 TCP/IP 和序列化** 则深入到了 RPC 的核心概念和技术细节之中。 ---
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