动态代理系列(扩展篇)RPC实现原理

本文转载自：扒一扒RPC

因为RPC是基于动态代理的。想必大家都听过RPC，但是可能并没有针对的去了解过，因此本文打算以如下结构讲一讲RPC：

①尽量浅显易懂的描述RPC的工作原理。

②分析一个RPC的Demo。

##一、 走近RPC

###1.1 什么是RPC

RPC是Remote Procedure Call的缩写，即远程过程调用，意思是可以在一台机器上调用远程的服务。在非分布式环境下，我们的程序调用服务都是本地调用，但是随着分布式结构的普遍，越来越多的应用需要解耦，将不同的独立功能部署发布成不同的服务供客户端调用。RPC就是为了解决这个问题的。

###1.2 RPC原理

首先，我们心里带着这样的问题：要怎么样去调用远程的服务呢？

①肯定要知道IP和端口吧（确定唯一一个进程）
②肯定要知道调用什么服务吧（方法名和参数）
③调用服务后可能需要结果吧。

这三点又怎么实现呢？往下看：

RPC的设计由Client，Client stub，Network ，Server stub，Server构成。

其中Client就是用来调用服务的，Cient stub是用来把调用的方法和参数序列化的（因为要在网络中传输，必须要把对象转变成字节），Network用来传输这些信息到Server stub， Server stub用来把这些信息反序列化的，Server就是服务的提供者，最终调用的就是Server提供的方法。

RPC的结构如下图：

图中1-10序号的含义如下：

(1) Client像调用本地服务似的调用远程服务；
(2) Client stub接收到调用后，将方法、参数序列化
(3) 客户端通过sockets将消息发送到服务端
(4) Server stub 收到消息后进行解码（将消息对象反序列化）
(5) Server stub 根据解码结果调用本地的服务
(6) 本地服务执行(对于服务端来说是本地执行)并将结果返回给Server stub
(7) Server stub将返回结果打包成消息（将结果消息对象序列化）
(8) 服务端通过sockets将消息发送到客户端
(9) Client stub接收到结果消息，并进行解码（将结果消息发序列化）
(10) 客户端得到最终结果。

##二、简单RPC程序

在了解了RPC的大致原理之后，我们给出RPC的示例。这里直接引用梁飞大神的代码，后面给出代码分析：

###2.1 核心框架类

/*
 * Copyright 2011 Alibaba.com All right reserved. This software is the
 * confidential and proprietary information of Alibaba.com ("Confidential
 * Information"). You shall not disclose such Confidential Information and shall
 * use it only in accordance with the terms of the license agreement you entered
 * into with Alibaba.com.
 */
package com.alibaba.study.rpc.framework;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
 * RpcFramework
 * 
 * @author william.liangf
 */
public class RpcFramework {
    /**
     * 暴露服务
     * 
     * @param service 服务实现
     * @param port 服务端口
     * @throws Exception
     */
    public static void export(final Object service, int port) throws Exception {
        if (service == null)
            throw new IllegalArgumentException("service instance == null");
        if (port <= 0 || port > 65535)
            throw new IllegalArgumentException("Invalid port " + port);
        System.out.println("Export service " + service.getClass().getName() + " on port " + port);
        ServerSocket server = new ServerSocket(port);
        for(;;) {
            try {
                final Socket socket = server.accept();
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        try {
                            try {
                                ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
                                try {
                                    String methodName = input.readUTF();
                                    Class<?>[] parameterTypes = (Class<?>[])input.readObject();
                                    Object[] arguments = (Object[])input.readObject();
                                    ObjectOutputStream output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
                                    try {
                                        Method method = service.getClass().getMethod(methodName, parameterTypes);
                                        Object result = method.invoke(service, arguments);
                                        output.writeObject(result);
                                    } catch (Throwable t) {
                                        output.writeObject(t);
                                    } finally {
                                        output.close();
                                    }
                                } finally {
                                    input.close();
                                }
                            } finally {
                                socket.close();
                            }
                        } catch (Exception e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }).start();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    /**
     * 引用服务
     * 
     * @param <T> 接口泛型
     * @param interfaceClass 接口类型
     * @param host 服务器主机名
     * @param port 服务器端口
     * @return 远程服务
     * @throws Exception
     */
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T> T refer(final Class<T> interfaceClass, final String host, final int port) throws Exception {
        if (interfaceClass == null)
            throw new IllegalArgumentException("Interface class == null");
        if (! interfaceClass.isInterface())
            throw new IllegalArgumentException("The " + interfaceClass.getName() + " must be interface class!");
        if (host == null || host.length() == 0)
            throw new IllegalArgumentException("Host == null!");
        if (port <= 0 || port > 65535)
            throw new IllegalArgumentException("Invalid port " + port);
        System.out.println("Get remote service " + interfaceClass.getName() + " from server " + host + ":" + port);
        return (T) Proxy.newProxyInstance(interfaceClass.getClassLoader(), new Class<?>[] {interfaceClass}, new InvocationHandler() {
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] arguments) throws Throwable {
                Socket socket = new Socket(host, port);
                try {
                    ObjectOutputStream output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
                    try {
                        output.writeUTF(method.getName());
                        output.writeObject(method.getParameterTypes());
                        output.writeObject(arguments);
                        ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
                        try {
                            Object result = input.readObject();
                            if (result instanceof Throwable) {
                                throw (Throwable) result;
                            }
                            return result;
                        } finally {
                            input.close();
                        }
                    } finally {
                        output.close();
                    }
                } finally {
                    socket.close();
                }
            }
        });
    }
}

###2.2 定义服务接口

/*
 * Copyright 2011 Alibaba.com All right reserved. This software is the
 * confidential and proprietary information of Alibaba.com ("Confidential
 * Information"). You shall not disclose such Confidential Information and shall
 * use it only in accordance with the terms of the license agreement you entered
 * into with Alibaba.com.
 */
package com.alibaba.study.rpc.test;
/**
 * HelloService
 * 
 * @author william.liangf
 */
public interface HelloService {
    String hello(String name);
}

###2.3 实现服务

/*
 * Copyright 2011 Alibaba.com All right reserved. This software is the
 * confidential and proprietary information of Alibaba.com ("Confidential
 * Information"). You shall not disclose such Confidential Information and shall
 * use it only in accordance with the terms of the license agreement you entered
 * into with Alibaba.com.
 */
package com.alibaba.study.rpc.test;
/**
 * HelloServiceImpl
 * 
 * @author william.liangf
 */
public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    public String hello(String name) {
        return "Hello " + name;
    }
}

###2.4 暴露服务

/*
 * Copyright 2011 Alibaba.com All right reserved. This software is the
 * confidential and proprietary information of Alibaba.com ("Confidential
 * Information"). You shall not disclose such Confidential Information and shall
 * use it only in accordance with the terms of the license agreement you entered
 * into with Alibaba.com.
 */
package com.alibaba.study.rpc.test;
import com.alibaba.study.rpc.framework.RpcFramework;
/**
 * RpcProvider
 * 
 * @author william.liangf
 */
public class RpcProvider {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        HelloService service = new HelloServiceImpl();
        RpcFramework.export(service, 1234);
    }
}

###2.5 引用服务

/*
 * Copyright 2011 Alibaba.com All right reserved. This software is the
 * confidential and proprietary information of Alibaba.com ("Confidential
 * Information"). You shall not disclose such Confidential Information and shall
 * use it only in accordance with the terms of the license agreement you entered
 * into with Alibaba.com.
 */
package com.alibaba.study.rpc.test;
import com.alibaba.study.rpc.framework.RpcFramework;
/**
 * RpcConsumer
 * 
 * @author william.liangf
 */
public class RpcConsumer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        HelloService service = RpcFramework.refer(HelloService.class, "127.0.0.1", 1234);
        for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i ++) {
            String hello = service.hello("World" + i);
            System.out.println(hello);
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

代码写的简单清晰又很能说明问题，不得不佩服大佬的技术。回过头来，我们分析一下这个程序的结构。
再次把RPC的5个组成部分回顾一下：Cient, Client-stub, Network, Server,Server-stub。
首先2.2定义服务接口和2.3实现服务都是在Server端实现的。写完了服务之后需要发布出去，以供客户端调用。于是在2.4暴露服务中调用export方法把服务发布出去。export有一个参数是服务实现的对象service，这就给客户端提供了调用的可能性。我们看看export里都做了什么：

ServerSocket server = new ServerSocket(port); 创建ServerSocket并绑定接口。 然后是个无限循环，因为一直提供服务嘛，final Socket socket = server.accept(); 以阻塞的方式监听网络连接。开一个线程去处理客户端发过来的信息（反序列化方法名，参数类型，参数对象），这部分功能相当于Server-stub。然后通过反射机制调用服务对象的方法，并把得到的结果序列化返回给客户端。

看客户端，也就是2.5引用服务。通过refer函数得到服务的对象（这个对象就是通过动态代理生成的代理对象）。然后像调用本地方法一样调用远程方法。我们看下refer里都做了什么：

return (T) Proxy.newProxyInstance(interfaceClass.getClassLoader(), new Class<?>[] {interfaceClass}, new InvocationHandler()
{...重写invoke方法})

主要是返回服务实现类的代理对象，我们在分析JDK动态代理的时候知道，当我们调用代理对象的方法时，invoke方法会被执行。在invoke方法中， Socket socket = new Socket(host, port); 创建Socket与服务器取得连接。然后将方法名，方法类型，方法参数序列化发给服务器端，这部分功能相当于Client-stub。然后获得服务器端发送过来的结果。

这样RPC的功能就实现了。

本文转载自：扒一扒RPC