1、概述
通过上一篇文章《架构设计：系统间通信（10）——RPC的基本概念》的介绍，相信读者已经理解了基本的RPC概念。为了加深这个理解，后面几篇文章我将详细讲解一款典型的RPC规范的实现Apache Thrift。Apache Thrift的介绍一共分为三篇文章，上篇讲解Apache Thrift的基本使用；中篇讲解Apache Thrift的工作原理（主要围绕Apache Thrift使用的消息格式封装、支持的网络IO模型和它的客户端请求处理方式）；下篇对Apache Thrift的不足进行分析，并基于Apache Thrift实现一个自己设计的RPC服务治理的管理方案。这样对我们后续理解Dubbo的服务治理方式会有很好的帮助作用。
2、基本知识
Thrift最初由facebook开发用做系统内各语言之间的RPC框架 。2007年由facebook贡献到apache基金 ，08年5月进入apache孵化器 ，称为Apache Thrift。和其他RPC实现相比，Apache Thrift主要的有点是：支持的语言多（C++, Java, Python, PHP, Ruby, Erlang, Perl, Haskell, C#, Cocoa, Smalltalk等多种语言）、并发性能高（还记得上篇文章中，我们提到的影响RPC性能的几个关键点吗？）。
为了支持多种语言，Apache Thrift有一套自己的接口定义语言，并且通过Apache Thrift的代码生成程序，能够生成各种编程语言的代码。这样是保证各种语言进行通讯的前提条件。为了能够实现简单的Apache Thrift实例，首先我们就需要讲解一下Apache Thrift的IDL。
2-1、Thrift代码生成程序安装
如果您是在windows环境下运行进行Apache Thrift的试验，那么您无需安装任何工具，直接下载Apache Thrift在windows下的代码生成程序http://www.apache.org/dyn/closer.cgi?path=/thrift/0.9.3/thrift-0.9.3.exe（在这篇文章写作时，使用的是Apache Thrift的0.9.3版本）；如果您运行在Linux系统下，那么下载http://www.apache.org/dyn/closer.cgi?path=/thrift/0.9.3/thrift-0.9.3.tar.gz，并进行编译、安装（过程很简单，这里就不再赘述了）。安装后记得添加运行位置到环境变量中。
2-2、IDL格式概要
以下是一个简单的IDL文件定义：
# 命名空间的定义 注意‘java’的关键字
namespace java testThrift.iface
# 结构体定义
struct Request {
1:required string paramJSON;
2:required string serviceName;
}
# 另一个结构体定义
struct Reponse {
1:required RESCODE responeCode;
2:required string responseJSON;
}
# 异常描述定义
exception ServiceException {
1:required EXCCODE exceptionCode;
2:required string exceptionMess;
}
# 枚举定义
enum RESCODE {
_200=200;
_500=500;
_400=400;
}
# 另一个枚举
enum EXCCODE {
PARAMNOTFOUND = 2001;
SERVICENOTFOUND = 2002;
}
# 服务定义
service HelloWorldService {
Reponse send(1:Request request) throws (1:ServiceException e);
}
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以上IDL文件是可以直接用来生成各种语言的代码的。下面给出常用的各种不同语言的代码生成命令：
# 生成java
thrift-0.9.3 -gen java ./demoHello.thrift
# 生成c++
thrift-0.9.3 -gen cpp ./demoHello.thrift
# 生成php
thrift-0.9.3 -gen php ./demoHello.thrift
# 生成node.js
thrift-0.9.3 -gen js:node ./demoHello.thrift
# 生成c#
thrift-0.9.3 -gen csharp ./demoHello.thrift
# 您可以通过以下命令查看生成命令的格式
thrift-0.9.3 -help
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2-2-1、基本类型
基本类型就是：不管哪一种语言，都支持的数据形式表现。Apache Thrift中支持以下几种基本类型：
- bool: 布尔值 (true or false), one byte
- byte: 有符号字节
- i16: 16位有符号整型
- i32: 32位有符号整型
- i64: 64位有符号整型
- double: 64位浮点型
- string: 字符串/字符数组
- binary: 二进制数据（在java中表现为java.nio.ByteBuffer）
2-2-2、struct结构
在面向对象语言中，表现为“类定义”；在弱类型语言、动态语言中，表现为“结构/结构体”。定义格式如下：
struct <结构体名称> {
<序号>:[字段性质] <字段类型> <字段名称> [= <默认值>] [;|,]
}
实例：
struct Request {
1:required binary paramJSON;
2:required string serviceName
3:optional i32 field1 = 0;
4:optional i64 field2,
5: list<map<string , string>> fields3
}
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结构体名称：可以按照您的业务需求，给定不同的名称（区分大小写）。但是要注意，一组IDL定义文件中结构体名称不能重复，且不能使用IDL已经占用的关键字（例如required 、struct 等单词）。
-
序号：序号非常重要。正整数，按照顺序排列使用。这个属性在Apache Thrift进行序列化的时候被使用。
-
字段性质：包括两种关键字：required 和 optional，如果您不指定，那么系统会默认为required。required表示这个字段必须有值，并且Apache Thrift在进行序列化时，这个字段都会被序列化；optional表示这个字段不一定有值，且Apache Thrift在进行序列化时，这个字段只有有值的情况下才会被序列化。
-
字段类型：在struct中，字段类型可以是某一个基础类型，也可以是某一个之前定义好的struct，还可以是某种Apache Thrift支持的容器（set、map、list），还可以是定义好的枚举。字段的类型是必须指定的。
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字段名称：字段名称区分大小写，不能重复，且不能使用IDL已经占用的关键字（例如required 、struct 等单词）。
-
默认值：您可以为某一个字段指定默认值（也可以不指定）。
-
结束符：在struct中，支持两种结束符，您可以使用“；”或者“，”。当然您也可以不使用结束符（Apache Thrift代码生成程序，会自己识别到）
2-2-3、containers集合/容器
Apache Thrift支持三种类型的容器，容器在各种编程语言中普遍存在：
-
list< T >：有序列表（JAVA中表现为ArrayList），T可以是某种基础类型，也可以是某一个之前定义好的struct，还可以是某种Apache Thrift支持的容器（set、map、list），还可以是定义好的枚举。有序列表中的元素允许重复。
-
set< T >：无序元素集合（JAVA中表现为HashSet），T可以是某种基础类型，也可以是某一个之前定义好的struct，还可以是某种Apache Thrift支持的容器（set、map、list），还可以是定义好的枚举。无序元素集合中的元素不允许重复，一旦重复后一个元素将覆盖前一个元素。
-
map
2-2-4、enmu枚举
enum <枚举名称> {
<枚举字段名> = <枚举值>[;|,]
}
示例如下：
enum RESCODE {
_200=200;
_500=500;
_400=400;
}
2-2-5、常量定义
Apache Thrift允许定义常量。常量的关键字为“const”，常量的类型可以是Apache Thrift的基础类型，也可以是某一个之前定义好的struct，还可以是某种Apache Thrift支持的容器（set、map、list），还可以是定义好的枚举。示例如下：
const i32 MY_INT_CONST = 111111;
const i64 MY_LONG_CONST = 11111122222222333333334444444;
const RESCODE MY_RESCODE = RESCODE._200;
2-2-6、exception 异常
Apache Thrift的exception，主要在定义服务接口时使用。其定义方式类似于struct（您可以理解成，把struct关键字换成exception关键字即可），示例如下：
exception ServiceException {
1:required EXCCODE exceptionCode;
2:required string exceptionMess;
}
2-2-7、service 服务接口
Apache Thrift中最重要的IDL定义之一。在后续的代码生成阶段，通过IDL定义的这些服务将构成Apache Thrift客户端调用Apache Thrift服务端的基本远端过程。service服务接口的定义形式如下所示：
service <服务名称> {
<void | 返回指类型> <服务方法名>([<入参序号>:[required | optional] <参数类型> <参数名> ...]) [throws ([<异常序号>:[required | optional] <异常类型> <异常参数名>...])]
}
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服务名称：服务名可以按照您的业务需求自行制定，注意服务名是区分大小写的。IDL中服务名称只有两个限制，就是不能重复使用相同的名称，不能使用IDL已经占用的关键字（例如required 、struct 等单词）。
-
返回值类型：如果这个调用方法没有返回类型，那么可以关键字“void”; 可以是Apache Thrift的基础类型，也可以是某一个之前定义好的struct，还可以是某种Apache Thrift支持的容器（set、map、list），还可以是定义好的枚举。
-
服务方法名：服务方法名可以根据您的业务需求自定制定，注意区分大小写。在同一个服务中，不能重复使用一个服务方法名命名多个方法（一定要注意），不能使用IDL已经占用的关键字。
-
服务方法参数：<入参序号>:[required | optional] <参数类型> <参数名>。注意和struct中的字段定义相似，可以指定required或者optional；如果不指定则系统默认为required 。如果一个服务方法中有多个参数名，那么这些参数名称不能重复。
-
服务方法异常：throws ([<异常序号>:[required | optional] <异常类型> <异常参数名>。throws关键字是服务方法异常定义的开始点。在throws关键字后面，可以定义1个或者多个不同的异常类型。
Apache Thrift服务定义的示例如下：
service HelloWorldService {
Reponse send(1:Request request) throws (1:ServiceException e);
}
2-2-8、namespace命名空间
Apache Thrift支持为不同语言制定不同的命名空间：
namespace java testThrift.iface
namespace php testThrift.iface
namespace cpp testThrift.iface
2-2-9、注释
Apache Thrift 支持多种风格的注释。这是为了适应不同语言背景的开发者：
# 注释方式3
2-2-10、include关键字
如果您的整个工程中有多个IDL定义文件（IDL定义文件的文件名可以随便取）。那么您可以使用include关键字，在IDL定义文件A中，引入一个其他的IDL文件：
include "other.thrift"
请注意，一定使用双引号（不要用成中文的双引号咯），并且不使用“;”或者“,”结束符。
以上就是IDL基本的语法了，由于篇幅原因不可能把每种语法、每一个细节都讲到，但是以上的语法要点已经足够您编辑一个适应业务的，灵活的IDL定义了。如果您需要了解更详细的Thrift IDL语法，可以参考官方文档的讲述：http://thrift.apache.org/docs/idl
2-3、最简单的Thrift代码
- 定义Thrift中业务接口HelloWorldService.Iface的实现：
package testThrift.impl;
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.apache.thrift.TException;
import testThrift.iface.HelloWorldService.Iface;
import testThrift.iface.RESCODE;
import testThrift.iface.Reponse;
import testThrift.iface.Request;
/**
* 我们定义了一个HelloWorldService.Iface接口的具体实现。<br>
* 注意，这个父级接口：HelloWorldService.Iface，是由thrift的代码生成工具生成的<br>
* 要运行这段代码，请导入maven-log4j的支持。否则修改LOGGER.info方法
* @author yinwenjie
*/
public class HelloWorldServiceImpl implements Iface {
/**
* 日志
*/
private static final Log LOGGER = LogFactory.getLog(HelloWorldServiceImpl.class);
/**
* 在接口定义中，只有一个方法需要实现。<br>
* HelloWorldServiceImpl.send(Request request) throws TException <br>
* 您可以理解成这个接口的方法接受客户端的一个Request对象，并且在处理完成后向客户端返回一个Reponse对象<br>
* Request对象和Reponse对象都是由IDL定义的结构，并通过“代码生成工具”生成相应的JAVA代码。
*/
@Override
public Reponse send(Request request) throws TException {
String json = request.getParamJSON();
String serviceName = request.getServiceName();
HelloWorldServiceImpl.LOGGER.info("得到的json：" + json + " ；得到的serviceName: " + serviceName);
Reponse response = new Reponse();
response.setResponeCode(RESCODE._200);
response.setResponseJSON("{\"user\":\"yinwenjie\"}");
return response;
}
}
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各位可以看到，上面一段代码中具体业务和过程和普通的业务代码没有任何区别。甚至这段代码的实现都不知道自己将被Apache Thrift框架中的客户端调用。
- 然后我们开始书写Apache Thrift的服务器端代码：
package testThrift.man;
import java.util.concurrent.Executors;
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.apache.log4j.BasicConfigurator;
import org.apache.thrift.TProcessor;
import org.apache.thrift.protocol.TBinaryProtocol;
import org.apache.thrift.server.TThreadPoolServer;
import org.apache.thrift.server.TThreadPoolServer.Args;
import org.apache.thrift.transport.TServerSocket;
import testThrift.iface.HelloWorldService;
import testThrift.iface.HelloWorldService.Iface;
import testThrift.impl.HelloWorldServiceImpl;
public class HelloBoServerDemo {
static {
BasicConfigurator.configure();
}
/**
* 日志
*/
private static final Log LOGGER =LogFactory.getLog(HelloBoServerDemo.class);
public static final int SERVER_PORT = 9111;
public void startServer() {
try {
HelloBoServerDemo.LOGGER.info("看到这句就说明thrift服务端准备工作 ....");
TProcessor tprocessor = new HelloWorldService.Processor<Iface>(new HelloWorldServiceImpl());
TServerSocket serverTransport = new TServerSocket(HelloBoServerDemo.SERVER_PORT);
Args tArgs = new Args(serverTransport);
tArgs.processor(tprocessor);
tArgs.protocolFactory(new TBinaryProtocol.Factory());
tArgs.executorService(Executors.newFixedThreadPool(100));
TThreadPoolServer server = new TThreadPoolServer(tArgs);
server.serve();
} catch (Exception e) {
HelloBoServerDemo.LOGGER.error(e);
}
}
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
HelloBoServerDemo server = new HelloBoServerDemo();
server.startServer();
}
}
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以上的代码有几点需要说明：
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TBinaryProtocol：这个类代码Apache Thrift特有的一种二进制描述格式。它的特点是传输单位数据量所使用的传输量更少。Apache Thrift还支持多种数据格式，例如我们熟悉的JSON格式。后文我们将详细介绍Apache Thrift中的数据格式。
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tArgs.executorService()：是不是觉得这个executorService很熟悉，是的这个就是JAVA JDK 1.5+ 后java.util.concurrent包提供的异步任务调度服务接口，Java标准线程池ThreadPoolExecutor就是它的一个实现。
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server.serve()，由于是使用的同步阻塞式网络IO模型，所以这个应用程序的主线程执行到这句话以后就会保持阻塞状态了。不过下层网络状态不出现错误，这个线程就会一直停在这里。
另外，同HelloWorldServiceImpl 类中的代码，请使用Log4j。如果您的测试工程里面没有Log4j，请改用System.out。
- 接下来我们进行最简单的Apache Thrift Client的代码编写：
package testThrift.client;
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.apache.log4j.BasicConfigurator;
import org.apache.thrift.protocol.TBinaryProtocol;
import org.apache.thrift.protocol.TProtocol;
import org.apache.thrift.transport.TSocket;
import testThrift.iface.HelloWorldService;
import testThrift.iface.Reponse;
import testThrift.iface.Request;
/**
* 同样是基于同步阻塞模型的thrift client。
* @author yinwenjie
*/
public class HelloClient {
static {
BasicConfigurator.configure();
}
/**
* 日志
*/
private static final Log LOGGER = LogFactory.getLog(HelloClient.class);
public static final void main(String[] args) throws Exception {
TSocket transport = new TSocket("127.0.0.1", 9111);
TProtocol protocol = new TBinaryProtocol(transport);
Request request = new Request("{\"param\":\"field1\"}", "\\mySerivce\\queryService");
HelloWorldService.Client client = new HelloWorldService.Client(protocol);
transport.open();
Reponse reponse = client.send(request);
transport.close();
HelloClient.LOGGER.info("response = " + reponse);
}
}
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Thrift客户端所使用的网络IO模型，必须要与Thrift服务器端所使用的网络IO模型一致。也就是说服务器端如果使用的是阻塞式同步IO模型，那么客户端就必须使用阻塞式同步IO模型。
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Thrift客户端所使用的消息封装格式，必须要与Thrift服务器端所使用的消息封装格式一直。也就是说服务器端如果使用的是二进制流的消息格式TBinaryProtocol，那么客户端就必须同样使用二进制刘的消息格式TBinaryProtocol。
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其它的代码要么就是由IDL定义并由Thrift的代码生成工具生成；要么就不是重要的代码，所以为了节约篇幅就没有必要再贴出来了。以下是运行效果。
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服务器端运行效果
- 服务器端收到客户端请求后，取出线程池中的线程进行运行
请注意服务器端在收到客户端请求后的运行方式：取出一条线程池中的线程，并且运行这个服务接口的具体实现。接下来我们马上介绍Apache Thrift的工作细节。
Thrift 通信下
1、服务治理
通过前面两篇文章（《架构设计：系统间通信（12）——RPC实例Apache Thrift 中篇》、《架构设计：系统间通信（11）——RPC实例Apache Thrift 上篇》）的介绍，相信读者已经可以将Apache Thrift应用到实际工作中，并且理解了为什么Apache Thrift的性能要比大多数RPC框架优秀。但如果您使用过Apache thrift，那么相信您会发现它的一些不足（或者说是所有单纯的RPC框架的不足）：
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由于Apache Thrift使用IDL定义RCP 调用接口，实现跨语言性。那么一旦当业务发生变化后，是否要重新编写IDL，重新生成接口代码呢？
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如果以上的事实成立，那如果在生成环境使用了多种语言，且服务节点又很多的情况下。岂不是重新部署的工作量会很大？
-
另外，生产环境的服务是不能停机的？那么就会出现一部分接口是新部署的，另外一部分接口是还未更新的。服务者怎么保证接口的稳定呢？
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再说，我的生产环境下一共有20个相对独立运行的系统：计费系统、客户系统、订单系统、库存系统、物流系统、税务联动系统，等等。负责他们的开发团队都是不一样的。如何在某个系统的接口发生变动后，通知到其它系统“我的接口变动了”？即便是不能通知到所有系统“我的接口变动了”，又如何做到之前的接口也一样可以使用呢？
显然以上这些问题，单纯使用Apache Thrift（或者单纯的某一款RPC框架）是无法解决的；使用人工的方式就更不要想解决了。如果您的相关系统只有2-3个，又或者每个系统的服务节点数量也不多（例如5、6个），那么以上这些问题还不太明显。但是随着您的系统越来越大，系统间协作越来越复杂，那么这些问题就会凸现出来，甚至成为影响您架构扩容的显著问题。
解决这个问题的方式，阿里的做法是在众多系统的RPC通信的上层再架一层专门进行RPC通信的协调管理，称之为服务治理框架（DUBBO框架，目前这个框架已经开源，在后面的文章中，我会花比较大的篇幅进行介绍。和DUBBO框架类似的还有Taobao的HSF）。事实上现在的软件架构中，都是使用相似的“服务治理”思想，来解决这个问题的。如下图所示：
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当服务提供者能够向外部系统提供调用服务时（无论这个调用服务是基于RPC的还是基于Http的，一般来说前者居多），它会首先向“服务管理组件”注册这个服务，包括服务名、访问权限、优先级、版本、参数、真实访路径、有效时间等等基本信息。
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当某一个服务使用者需要调用服务时，首先会向“服务管理组件”询问服务的基本信息。当然“服务管理组件”还会验证服务使用者是否有权限进行调用、是否符合调用的前置条件等等过滤。最终“服务管理组件”将真实的服务提供者所在位置返回给服务使用者。
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服务使用者拿到真实服务提供者的基本信息、调用权限后，再向真实的服务提供者发出调用请求，进行正式的业务调用过程。
在服务治理的思想中，包含几个重要元素：
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服务管理组件：这个组件是“服务治理”的核心组件，您的服务治理框架有多强大，主要取决于您的服务管理组件功能有多强大。它至少具有的功能包括：服务注册管理、访问路由；另外，它还可以具有：服务版本管理、服务优先级管理、访问权限管理、请求数量限制、连通性管理、注册服务集群、节点容错、事件订阅-发布、状态监控，等等功能。
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服务提供者（服务生产者）：即服务的具体实现，然后按照服务治理框架特定的规范发布到服务管理组件中。这意味着什么呢？这意味着，服务提供者不一定按照RPC调用的方式发布服务，而是按照整个服务治理框架所规定的方式进行发布（如果服务治理框架要求服务提供者以RPC调用的形式进行发布，那么服务提供者就必须以RPC调用的形式进行发布；如果服务治理框架要求服务提供者以Http接口的形式进行发布，那么服务提供者就必须以Http接口的形式进行发布，但后者这种情况一般不会出现）。
-
服务使用者（服务消费者）：即调用这个服务的用户，调用者首先到服务管理组件中查询具体的服务所在的位置；服务管理组件收到查询请求后，将向它返回具体的服务所在位置（视服务管理组件功能的不同，还有可能进行这些计算：判断服务调用者是否有权限进行调用、是否需要生成认证标记、是否需要重新检查服务提供者的状态、让调用者使用哪一个服务版本等等）。服务调用者在收到具体的服务位置后，向服务提供者发起正式请求，并且返回相应的结果。第二次调用时，服务请求者就可以像服务提供者直接发起调用请求了（当然，您可以有一个服务提供期限的设置，使用租约协议就可以很好的实现）。
2、设计一个服务治理框架
为了更深入理解服务治理框架的作用、工作原理，下面我们就以Apache Thrift为服务治理框架基础技术，来实现一个简单的服务治理框架。为了保证快速实现，我们使用zookeeper作为服务管理组件的基础技术（如果您不清楚zookeeper的相关技术点，可以参考我另外的几篇文章《hadoop系列：zookeeper（1）——zookeeper单点和集群安装》、《hadoop系列：zookeeper（2）——zookeeper核心原理（选举）》、《hadoop系列：zookeeper（3）——zookeeper核心原理（事件）》）。下图为简单的工作原理：
2-1、涉及技术
2-1-1、使用Zookeeper
Zookeeper是一个分布式的，开放源码的分布式应用程序协调服务，是Hadoop和Hbase的重要组件。这里我们使用Zookeeper共享“已注册的服务”。为了保证所有服务提供者都能够向Zookeeper注册提供的服务，我们需要在Zookeeper上确定一个 服务提供者和服务使用者 协商一致的“服务描述格式”。
要设计这个“服务描述格式”，首先就要清楚Zookeeper是如何记录信息的。由于我在其他文章中，已经详细讲解过Zookeeper的信息记录方式了，所以这里就只进行一些关键要素的讲解：
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znode根据创建性质的不一样，可分为四种行为类型不一样的znode。它们是：PERSISTENT、PERSISTENT_SEQUENTIAL、EPHEMERAL、EPHEMERAL_SEQUENTIAL。
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PERSISTENT-持久化节点：创建这个节点的客户端在与zookeeper服务的连接断开后，这个节点也不会被删除（除非您使用API强制删除）。
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PERSISTENT_SEQUENTIAL-持久化顺序编号节点：当客户端请求创建这个节点A后，zookeeper会根据parent-znode的zxid状态，为这个A节点编写一个全目录唯一的编号（这个编号只会一直增长）。当客户端与zookeeper服务的连接断开后，这个节点也不会被删除。
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EPHEMERAL-临时目录节点：创建这个节点的客户端在与zookeeper服务的连接断开后，这个节点（还有涉及到的子节点）就会被删除。
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EPHEMERAL_SEQUENTIAL-临时顺序编号目录节点：当客户端请求创建这个节点A后，zookeeper会根据parent-znode的zxid状态，为这个A节点编写一个全目录唯一的编号（这个编号只会一直增长）。当创建这个节点的客户端与zookeeper服务的连接断开后，这个节点被删除
那么按照Zookeeper的这些工作特点，我们对“服务描述格式”的结构进行了如下图所示的设计：
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Zookeeper的根目录名字叫做Service，这是一个持久化的znode节点，并且不需要存储任何数据。
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当某一个服务提供者启动后，它将连接到Zookeeper集群，并且在Service目录下，创建一个以提供的服务名为znode名称的临时节点（例如上图所示的znode，分别叫做ServiceName1、ServiceName2、ServiceName3）。
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每一个Service的子级znode都使用JSON格式存储两个信息，分别是这个服务的真实访问路径和访问端口。
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这样一来，当某一个服务提供者由于某些原因不能再提供服务，并且断掉和zookeeper的连接后，它所注册的服务就会消失。通过zookeeper的通知机制（或者等待客户端的下一次询问），客户端就会知道已经没有某一个服务了。
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对于服务调用者（服务使用者）而言，实际上并不是每一次调用服务前，都需要请求zookeeper询问访问地址。而是只需要询问一次，如果找到相关的服务，则记录到本地；待到下一次请求时，直接寻找本地的历史记录即可。
2-1-2、使用Apache Thrift
Apache Thrift的基本使用这里就不再赘述了，如果您对Apache Thrift的基本使用还不清楚，请查看前文。对于Apache Thrift的使用，在我们这个自行设计的服务治理框架中，要解决的重要问题，就是保证做到新增一个服务时，不需要重新改变IDL定义，不需要重新生成代码。
这个问题主要的解决思路就是将Apache Thrift的接口定义进行泛化，即这个接口不调用具体的业务，而只给出调用者需要调用的接口名称（包括参数），然后在服务器端，以反射的进行具体服务的调用。IDL文件进行如下的定义：
struct Request {
1:required binary paramJSON;
2:required string serviceName
}
struct Reponse {
1:required RESCODE responeCode;
2:required binary responseJSON;
}
exception ServiceException {
1:required EXCCODE exceptionCode;
2:required string exceptionMess;
}
enum RESCODE {
_200=200;
_500=500;
_400=400;
}
enum EXCCODE {
PARAMNOTFOUND = 2001;
SERVICENOTFOUND = 2002;
}
service DIYFrameworkService {
Reponse send(1:required Request request) throws (1:required ServiceException e);
}
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2-2、服务提供者设计思路
在给出全部示例代码前，首先就要把我们自定制的这个“服务治理”框架的设计思路讲清楚。这样各位读者在看示例代码的时候才不至于看昏过去。上文已经讲过，整个“服务治理”框架主要由四部分构成：基于zookeeper的服务管理器、服务提供者、服务调用者、为跨语言准备的IDL描述。
基于zookeeper的服务管理器，最重要的就是zookeeper中的目录结构如何设计的问题，这个问题在前文中已经讲得比较清楚，无须赘述了；为跨语言准备的IDL描述文件，以及为什么这样设计IDL描述也已经在上文中讲清楚了；那么对于服务调用者来说，最主要的就是两步调用过程：先查询zookeeper服务管理器，找到要调用的服务地址，然后请求具体服务，基本上是比较简单的，无需花很长的篇幅说明设计思路；
那么要说清楚整个“服务治理”框架的设计思路，最主要的还是说清楚服务提供者的设计思路。因为基本上所有业务过程、事件监听调用，都发生在服务提供者这一端。
2-2-1、服务提供者设计
下图表达了服务提供者的软件结构设计思路：
从上图可以看到，整个服务端的设计分为三层：
-
最外层由Zookeeper客户端和Apache Thrift服务构成。Zookeeper客户端用于向Zookeeper服务集群注册“提供的服务”；Apache Thrift用于接受服务调用者的请求，并按照格式响应处理结果。
-
由于我们定义的Apache Thrift接口（DIYFrameworkService）已经被泛化，所以具体的业务处理不能由Apache Thrift的实现（DIYFrameworkServiceImpl）来处理。由于这个原因，那么在服务端的设计中，就必须有一个服务代理层，这个服务代理层最重要的功能，就是根据Thrift收到的请求参数，决定调用哪个真实服务（在下文专门介绍具体代码的章节中，还将介绍如何集成spring，对代理层进行优化）。
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根据软件功能需求的要求，具体的服务实现可以有多个。在设计中我们规定，所有的具体业务实现者，必须实现BusinessService接口中的handle方法。并且返回的类型都必须继承AbstractPojo。
2-2-2、功能边界确认
这里我们提供的示例设计，是为了让各位读者了解“服务治理”的基本设计原理。我们目前介绍的示例如果要应用到实际工作中，那么还需要按照读者自己的业务特点进行调整、修改甚至是重新设计。对于这个示例提供的功能来说，我们提供一些简单的，具有代表意义的就可以了：
-
zookeeper服务：服务提供者的zookeeper客户端只负责连接到zookeeper服务集群，并且向zookeeper服务集群注册“服务提供者所提供的服务”。注册zookeeper时所依据的目录结构见上文中zookeeper目录结构设计的介绍。为了处理简单，zookeeper服务并不考虑性能问题，无需监听zookeeper集群上任何目录结构的变化事件，也无需将远程zookeeper集群上的目录结构缓存到本地。设计的目录结构也无需考虑一个服务由多个服务节点同时提供服务的情况。也无需考虑访问权限、访问优先级的问题。
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Apache Thrift服务：服务提供者的Apache Thrift只负责提供远程RPC调用的监听服务。而且IDL的设计也很简单（参见上文中对IDL定义格式的介绍），只要的开发语言采用JAVA，无需生成多语言的代码。采用阻塞同步的网络通讯模式，无需考虑Apache Thrift的性能问题。
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服务代理：在正式的生产环境中，实际上服务代理层需要负责的工作是最多的。例如它要对服务请求者的令牌环进行判断，以便确定服务是否过期；要对请求者的权限进行验证；要管理具体的服务实现的注册，以便向zookeeper客户端告知注册情况；要决定具体执行哪一个服务实现，等等工作。但是为了让示例简洁，服务代理层只提供一个简单的注册管理和具体服务实现的调用。
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服务实现在整个实例代码中，我们只提供一个服务：实现BusinessService服务层接口（business.impl.QueryUserDetailServiceImpl），查询用户详细信息的服务。并且向服务代理层注册这个服务为：”queryUserDetailService” -> “business.impl.QueryUserDetailServiceImpl”
2-2-3、建模设计
以上两种类简图和附带的说明，已经把示例工程中重要的设计详情进行了描述。当然工程中还有其他类，但是它们主要还是起辅助作用。例如工具类：JSONUtils、DateUtils；自定义异常：BizException；响应代码：ResponseCode；应用程序启动类：MainProcessor；这些我们将在下文具体代码中进行讲解。
3、正式开始编码
我已经在优快云的资源区上传了这个示例工程的所有代码（http://download.youkuaiyun.com/detail/yinwenjie/9289999）。读者可以直接到资源下载站进行下载（不收积分哦~~^_^）。这篇文章将紧接上文，主要介绍这个工程几个主要的类代码。
3-1、编写服务端主程序
服务端主程序的类名：processor.MainProcessor，它负责在服务端启动Apache Thrift并且在服务监听启动成功后，连接到zookeeper，注册这个服务的基本信息。
这里要注意一下，Apache Thrift的服务监听是阻塞式的，所以processor.MainProcessor的Apache Thrift操作应该另起线程进行（processor.MainProcessor.StartServerThread），并且通过线程间的锁定操作，保证zookeeper的连接一定是在Apache Thrift成功启动后才进行。
package processor;
import java.io.IOException;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.Executors;
import net.sf.json.JSONObject;
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.apache.log4j.BasicConfigurator;
import org.apache.thrift.TProcessor;
import org.apache.thrift.protocol.TBinaryProtocol;
import org.apache.thrift.protocol.TProtocol;
import org.apache.thrift.server.ServerContext;
import org.apache.thrift.server.TServerEventHandler;
import org.apache.thrift.server.TThreadPoolServer;
import org.apache.thrift.server.TThreadPoolServer.Args;
import org.apache.thrift.transport.TServerSocket;
import org.apache.thrift.transport.TTransport;
import org.apache.thrift.transport.TTransportException;
import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.KeeperException;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.ZooDefs.Ids;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;
import business.BusinessServicesMapping;
import thrift.iface.DIYFrameworkService;
import thrift.iface.DIYFrameworkService.Iface;
public class MainProcessor {
static {
BasicConfigurator.configure();
}
/**
* 日志
*/
private static final Log LOGGER = LogFactory.getLog(MainProcessor.class);
private static final Integer SERVER_PORT = 8090;
/**
* 专门用于锁定以保证这个主线程不退出的一个object对象
*/
private static final Object WAIT_OBJECT = new Object();
/**
* 标记apache thrift是否启动成功了
* 只有apache thrift启动成功了，才需要连接到zk
*/
private boolean isthriftStart = false;
public static void main(String[] args) {
MainProcessor mainProcessor = new MainProcessor();
mainProcessor.startServer();
synchronized (mainProcessor) {
try {
while(!mainProcessor.isthriftStart) {
mainProcessor.wait();
}
} catch (InterruptedException e) {
MainProcessor.LOGGER.error(e);
System.exit(-1);
}
}
try {
mainProcessor.connectZk();
} catch (IOException | KeeperException | InterruptedException e) {
MainProcessor.LOGGER.error(e);
System.exit(-1);
}
synchronized (MainProcessor.WAIT_OBJECT) {
try {
MainProcessor.WAIT_OBJECT.wait();
} catch (InterruptedException e) {
MainProcessor.LOGGER.error(e);
System.exit(-1);
}
}
}
/**
* 这个私有方法用于连接到zk上，并且注册相关服务
* @throws IOException
* @throws InterruptedException
* @throws KeeperException
*/
private void connectZk() throws IOException, KeeperException, InterruptedException {
Set<String> serviceNames = BusinessServicesMapping.SERVICES_MAPPING.keySet();
if(serviceNames == null || serviceNames.isEmpty()) {
return;
}
MyDefaultWatcher defaultWatcher = new MyDefaultWatcher();
ZooKeeper zk = new ZooKeeper("192.168.61.128:2181", 120000, defaultWatcher);
Stat pathStat = null;
try {
pathStat = zk.exists("/Service", defaultWatcher);
if(pathStat == null) {
zk.create("/Service", "".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
}
} catch(Exception e) {
System.exit(-1);
}
for (String serviceName : serviceNames) {
JSONObject nodeData = new JSONObject();
nodeData.put("ip", "127.0.0.1");
nodeData.put("port", MainProcessor.SERVER_PORT);
zk.create("/Service/" + serviceName, nodeData.toString().getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL);
}
MainProcessor.LOGGER.info("===================所有service都启动完成了，主线程开始启动===================");
}
/**
* 这个私有方法用于开启Apache thrift服务端，并进行持续监听
* @throws TTransportException
*/
private void startServer() {
Thread startServerThread = new Thread(new StartServerThread());
startServerThread.start();
}
private class StartServerThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
MainProcessor.LOGGER.info("看到这句就说明thrift服务端准备工作 ....");
TProcessor tprocessor = new DIYFrameworkService.Processor<Iface>(new DIYFrameworkServiceImpl());
TServerSocket serverTransport = null;
try {
serverTransport = new TServerSocket(MainProcessor.SERVER_PORT);
} catch (TTransportException e) {
MainProcessor.LOGGER.error(e);
System.exit(-1);
}
Args tArgs = new Args(serverTransport);
tArgs.processor(tprocessor);
tArgs.protocolFactory(new TBinaryProtocol.Factory());
tArgs.executorService(Executors.newFixedThreadPool(100));
TThreadPoolServer server = new TThreadPoolServer(tArgs);
server.setServerEventHandler(new StartServerEventHandler());
server.serve();
}
}
/**
* 为这个TThreadPoolServer对象，设置是一个事件处理器。
* 以便在TThreadPoolServer正式开始监听服务请求前，通知mainProcessor：
* “Apache Thrift已经成功启动了”
* @author yinwenjie
*
*/
private class StartServerEventHandler implements TServerEventHandler {
@Override
public void preServe() {
MainProcessor.this.isthriftStart = true;
synchronized (MainProcessor.this) {
MainProcessor.this.notify();
}
}
@Override
public ServerContext createContext(TProtocol input, TProtocol output) {
return null;
}
@Override
public void deleteContext(ServerContext serverContext, TProtocol input, TProtocol output) {
}
@Override
public void processContext(ServerContext serverContext, TTransport inputTransport, TTransport outputTransport) {
}
}
/**
* 这是默认的watcher，什么也没有，也不需要有什么<br>
* 因为按照功能需求，服务器端并不需要监控zk上的任何目录变化事件
* @author yinwenjie
*/
private class MyDefaultWatcher implements Watcher {
public void process(WatchedEvent event) {
}
}
}
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3-2、编写服务具体实现
服务端具体实现的代码很简单，就是在IDL脚本生成了java代码后，对DIYFrameworkService接口进行的实现。
package processor;
import java.nio.ByteBuffer;
import net.sf.json.JSONObject;
import org.apache.commons.lang.StringUtils;
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.apache.thrift.TException;
import business.BusinessService;
import business.BusinessServicesMapping;
import business.exception.BizException;
import business.exception.ResponseCode;
import business.pojo.AbstractPojo;
import business.pojo.BusinessResponsePojo;
import business.pojo.DescPojo;
import thrift.iface.DIYFrameworkService.Iface;
import thrift.iface.EXCCODE;
import thrift.iface.RESCODE;
import thrift.iface.Reponse;
import thrift.iface.Request;
import thrift.iface.ServiceException;
import utils.JSONUtils;
/**
* IDL文件中，我们定义的唯一服务接口DIYFrameworkService.Iface的唯一实现
* @author yinwenjie
*
*/
public class DIYFrameworkServiceImpl implements Iface {
/**
* 日志
*/
public static final Log LOGGER = LogFactory.getLog(DIYFrameworkServiceImpl.class);
@SuppressWarnings("unchecked")
@Override
public Reponse send(Request request) throws ServiceException, TException {
String serviceName = request.getServiceName();
String className = BusinessServicesMapping.SERVICES_MAPPING.get(serviceName);
if(StringUtils.isEmpty(className)) {
return this.buildErrorReponse("无效的服务" , null);
}
JSONObject paramJSON = null;
try {
byte [] paramJSON_bytes = request.getParamJSON();
if(paramJSON_bytes != null && paramJSON_bytes.length > 0) {
String paramJSON_string = new String(paramJSON_bytes);
paramJSON = JSONObject.fromObject(paramJSON_string);
}
} catch(Exception e) {
DIYFrameworkServiceImpl.LOGGER.error(e);
throw new ServiceException(EXCCODE.PARAMNOTFOUND, e.getMessage());
}
BusinessService<AbstractPojo> businessServiceInstance = null;
try {
businessServiceInstance = (BusinessService<AbstractPojo>)Class.forName(className).newInstance();
} catch (Exception e) {
DIYFrameworkServiceImpl.LOGGER.error(e);
throw new ServiceException(EXCCODE.SERVICENOTFOUND, e.getMessage());
}
AbstractPojo returnPojo = null;
try {
returnPojo = businessServiceInstance.handle(paramJSON);
} catch (BizException e) {
DIYFrameworkServiceImpl.LOGGER.error(e);
return this.buildErrorReponse(e.getMessage() , e.getResponseCode());
}
BusinessResponsePojo responsePojo = new BusinessResponsePojo();
responsePojo.setData(returnPojo);
DescPojo descPojo = new DescPojo("", ResponseCode._200);
responsePojo.setDesc(descPojo);
String returnString = JSONUtils.toString(responsePojo);
byte[] returnBytes = returnString.getBytes();
ByteBuffer returnByteBuffer = ByteBuffer.allocate(returnBytes.length);
returnByteBuffer.put(returnBytes);
returnByteBuffer.flip();
Reponse reponse = new Reponse(RESCODE._200, returnByteBuffer);
return reponse;
}
/**
* 这个私有方法，用于构造“Thrift中错误的返回信息”
* @param erroe_mess
* @return
*/
private Reponse buildErrorReponse(String erroe_mess , ResponseCode responseCode) {
BusinessResponsePojo responsePojo = new BusinessResponsePojo();
responsePojo.setData(null);
DescPojo descPojo = new DescPojo(erroe_mess, responseCode == null?ResponseCode._504:responseCode);
responsePojo.setDesc(descPojo);
String responseJSON = JSONUtils.toString(responsePojo);
byte[] responseJSON_bytes = responseJSON.getBytes();
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(responseJSON_bytes.length);
byteBuffer.put(byteBuffer);
byteBuffer.flip();
Reponse reponse = new Reponse(RESCODE._500, byteBuffer);
return reponse;
}
}
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3-3、编写客户端实现
在上文中已经介绍过了，客户端有两件事情需要做：连接到zookeeper查询注册的服务该如何访问；然后向真实的服务提供者发起请求。代码如下：
package client;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.util.List;
import net.sf.json.JSONObject;
import org.apache.commons.lang.StringUtils;
import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;
import org.apache.log4j.BasicConfigurator;
import org.apache.thrift.protocol.TBinaryProtocol;
import org.apache.thrift.protocol.TProtocol;
import org.apache.thrift.transport.TSocket;
import org.apache.zookeeper.CreateMode;
import org.apache.zookeeper.WatchedEvent;
import org.apache.zookeeper.Watcher;
import org.apache.zookeeper.ZooKeeper;
import org.apache.zookeeper.ZooDefs.Ids;
import org.apache.zookeeper.data.Stat;
import thrift.iface.DIYFrameworkService.Client;
import thrift.iface.Reponse;
import thrift.iface.Request;
import utils.JSONUtils;
public class ThriftClient {
/**
* 日志
*/
private static final Log LOGGER = LogFactory.getLog(ThriftClient.class);
private static final String SERVCENAME = "queryUserDetailService";
static {
BasicConfigurator.configure();
}
public static final void main(String[] main) throws Exception {
ClientDefaultWatcher defaultWatcher = new ClientDefaultWatcher();
ZooKeeper zk = new ZooKeeper("192.168.61.128:2181", 120000, defaultWatcher);
Stat pathStat = null;
try {
pathStat = zk.exists("/Service", defaultWatcher);
if(pathStat == null) {
zk.create("/Service", "".getBytes(), Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.PERSISTENT);
}
} catch(Exception e) {
System.exit(-1);
}
List<String> serviceList = zk.getChildren("/Service", false);
if(serviceList == null || serviceList.isEmpty()) {
ThriftClient.LOGGER.info("未发现相关服务，客户端退出");
return;
}
boolean isFound = false;
byte[] data;
for (String serviceName : serviceList) {
if(StringUtils.equals(serviceName, ThriftClient.SERVCENAME)) {
isFound = true;
break;
}
}
if(!isFound) {
ThriftClient.LOGGER.info("未发现相关服务，客户端退出");
return;
} else {
data = zk.getData("/Service/" + ThriftClient.SERVCENAME, false, null);
}
zk.close();
if(data == null || data.length == 0) {
ThriftClient.LOGGER.info("未发现有效的服务端地址，客户端退出");
return;
}
JSONObject serverTargetJSON = null;
String serverIp;
String serverPort;
try {
serverTargetJSON = JSONObject.fromObject(new String(data));
serverIp = serverTargetJSON.getString("ip");
serverPort = serverTargetJSON.getString("port");
} catch(Exception e) {
ThriftClient.LOGGER.error(e);
return;
}
TSocket transport = new TSocket(serverIp, Integer.parseInt(serverPort));
TProtocol protocol = new TBinaryProtocol(transport);
JSONObject jsonParam = new JSONObject();
jsonParam.put("username", "yinwenjie");
byte[] params = jsonParam.toString().getBytes();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(params.length);
buffer.put(params);
buffer.flip();
Request request = new Request(buffer, ThriftClient.SERVCENAME);
Client client = new Client(protocol);
transport.open();
Reponse reponse = client.send(request);
byte[] responseBytes = reponse.getResponseJSON();
transport.close();
ThriftClient.LOGGER.info("respinse value = " + new String(responseBytes));
}
}
/**
* 这是默认的watcher，什么也没有，也不需要有什么<br>
* 因为按照功能需求，客户端并不需要监控zk上的任何目录变化事件
* @author yinwenjie
*/
class ClientDefaultWatcher implements Watcher {
public void process(WatchedEvent event) {
}
}
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3-4、工程结构说明
以上代码是服务器端、客户端的主要代码。整个工程还有其他的辅助代码，为了让各位读者能够看得清楚直接，我们将整个工程结构进行一下说明，下载后导入的工程结构如下图所示：
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这是一个典型的JAVA工程。请使用 JDK 1.6+ 版本。我们将讲解整个工程结构。首先来看看这个工程中主要的package和它们的作用。
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business：具体的业务层逻辑都在这个包里面，其中exception包含了一个业务层异常的定义BizException，还有错误代码ResponseCode；impl包中放置具体的业务层实现，它们都必须实现BusinessService接口；Pojo是业务层对象模型。client：为了简单起见，我将服务端的实现和客户端的实现放置在一个工程中，client这个包就是客户端的实现代码了；utils包放置了两个工具类，用来进行日期格式化的DataUtils和用来进行json转换的JSONUtils。
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定义的apache thrift IDL文件放置在thrift文件夹下面，名字叫做：demoHello.thrift；您可以使用它生成各种语言的代码；
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工程需要maven的支持。
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2016年08月08日，由网友OneZhous发现了一个程序的bug，这是由于Apache Thrift内部并不会在进行org.apache.thrift.TBaseHelper.copyBinary执行时，将java.nio.ByteBuffer自动进行flip()。所以在完成request和response对象设置后，需要开发人员自行进行flip()。感谢OneZhous对文章中的问题进行纠正，但是优快云由于无法修改已上传的资源，所以还请各位读者在下载运行时注意这个问题：
......
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(params.length);
buffer.put(params);
buffer.flip();
// 以及位置
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(responseJSON_bytes.length);
byteBuffer.put(byteBuffer);
byteBuffer.flip();
......
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