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：

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；。
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；
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；
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：

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。
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。
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);
    String print(String str);
}

HelloServices接口实现类：

public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    @Override
    public String sayHi(String name) {
        return "Hi," + name;
    }

    @Override
    public String print(String str) {
        return str;
    }
}

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：

import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.HashMap;
import java.util.concurrent.Exchanger;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.RunnableFuture;
import java.util.logging.SocketHandler;

/**
 * Created by sxiong on 7/26/17.
 */
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;
    }

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

    @Override
    public void start() throws IOException {
        ServerSocket server = new ServerSocket();
        server.bind(new InetSocketAddress(port));
        System.out.println("start server");
        try {
            while (true){
                executor.execute(new ServiceTask(server.accept()));
            }
        }finally {
            server.close();
        }
    }

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

    @Override
    public boolean isRunning() {
        return isRunning;
    }

    @Override
    public int getPort() {
        return port;
    }

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

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

        @Override
        public void run() {
            ObjectInputStream inputStream = null;
            ObjectOutputStream outputStream = null;
            try {
                inputStream = new ObjectInputStream(client.getInputStream());
                String serviceName = inputStream.readUTF();
                String methodName = inputStream.readUTF();
                Class<?>[] parameterTypes = (Class<?>[])inputStream.readObject();
                Object[] parameters = (Object[]) inputStream.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(),parameters);

                outputStream = new ObjectOutputStream(client.getOutputStream());
                outputStream.writeObject(result);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                if (outputStream!=null){
                    try {
                        outputStream.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                if (inputStream!=null){
                    try {
                        inputStream.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                if (client!=null){
                    try {
                        client.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    }
}

客户端的远程代理对象：

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.InetSocketAddress;
import java.net.Socket;


/**
 * Created by sxiong on 7/26/17.
 */
public class RPClient<T> {
    public static <T> T getRemoteProxyObj(final Class<?> serviceInterface, final InetSocketAddress addr){
        return (T) Proxy.newProxyInstance(serviceInterface.getClassLoader(), new Class<?>[]{serviceInterface}, new InvocationHandler() {
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
                Socket socket = null;
                ObjectInputStream inputStream = null;
                ObjectOutputStream outputStream = null;

                try{
                    socket = new Socket();
                    socket.connect(addr);

                    outputStream = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
                    outputStream.writeUTF(serviceInterface.getName());
                    outputStream.writeUTF(method.getName());
                    outputStream.writeObject(method.getParameterTypes());
                    outputStream.writeObject(args);

                    inputStream = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
                    return inputStream.readObject();
                }finally {
                    if (socket!=null){
                        socket.close();
                    }
                    if (inputStream!=null){
                        inputStream.close();
                    }
                    if (outputStream!=null){
                        outputStream.close();
                    }
                }
            }
        });
    }
}

最后为测试类：

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;

/**
 * Created by sxiong on 7/26/17.
 */
public class RPCTest {
    public static void main(String[] args) {
        //on server node
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try{
                    Server serviceServer = new ServiceCenter(8088);
                    serviceServer.register(HelloService.class,HelloServiceImpl.class);
                    serviceServer.start();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();

        //on client node
        HelloService service = RPClient.getRemoteProxyObj(HelloService.class,new InetSocketAddress("localhost",8088));
        System.out.println(service.sayHi("sxiong"));
        System.out.println(service.print("sxiong"));
    }
}

运行结果：

regeist service HelloService
start server
Hi, sxiong
sxiong

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。

附

博文原地址源码地址