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Java实现简单的RPC框架
一、RPC简介
RPC，全称为Remote Procedure Call，即远程过程调用，它是一个计算机通信协议。它允许像调用本地服务一样调用远程服务。它可以有不同的实现方式。如RMI(远程方法调用)、Hessian、Http invoker等。另外，RPC是与语言无关的。
RPC示意图
如上图所示，假设Computer1在调用sayHi()方法，对于Computer1而言调用sayHi()方法就像调用本地方法一样，调用 –>返回。但从后续调用可以看出Computer1调用的是Computer2中的sayHi()方法，RPC屏蔽了底层的实现细节，让调用者无需关注网络通信，数据传输等细节。
二、RPC框架的实现
上面介绍了RPC的核心原理：RPC能够让本地应用简单、高效地调用服务器中的过程（服务）。它主要应用在分布式系统。如Hadoop中的IPC组件。但怎样实现一个RPC框架呢？
从下面几个方面思考，仅供参考：
1.通信模型：假设通信的为A机器与B机器，A与B之间有通信模型，在Java中一般基于BIO或NIO；。
2.过程（服务）定位：使用给定的通信方式，与确定IP与端口及方法名称确定具体的过程或方法；
3.远程代理对象：本地调用的方法(服务)其实是远程方法的本地代理，因此可能需要一个远程代理对象，对于Java而言，远程代理对象可以使用Java的动态对象实现，封装了调用远程方法调用；
4.序列化，将对象名称、方法名称、参数等对象信息进行网络传输需要转换成二进制传输，这里可能需要不同的序列化技术方案。如:protobuf，Arvo等。
三、Java实现RPC框架
1、实现技术方案
下面使用比较原始的方案实现RPC框架，采用Socket通信、动态代理与反射与Java原生的序列化。
2、RPC框架架构
RPC架构分为三部分：
1）服务提供者，运行在服务器端，提供服务接口定义与服务实现类。
2）服务中心，运行在服务器端，负责将本地服务发布成远程服务，管理远程服务，提供给服务消费者使用。
3）服务消费者，运行在客户端，通过远程代理对象调用远程服务。
3、 具体实现
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 HelloServicestart serverHi, test
四、总结
RPC本质为消息处理模型，RPC屏蔽了底层不同主机间的通信细节，让进程调用远程的服务就像是本地的服务一样。
五、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。
- 可以采用基于JSON数据传输的RPC框架；
- 可以使用NIO或直接使用Netty替代BIO实现；
- 使用开源的序列化机制，如Hadoop Avro与Google protobuf等；
- 服务注册可以使用Zookeeper进行管理，能够让应用更加稳定。
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