Java遠(yuǎn)程過程調(diào)用方法是什么

本篇內(nèi)容介紹了“Java遠(yuǎn)程過程調(diào)用方法是什么”的有關(guān)知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

問題：

1）要搭建一個新服務(wù)，免不了需要依賴他人的服務(wù)，而現(xiàn)在他人的服務(wù)都在遠(yuǎn)端，怎么調(diào)用？

2）其它團(tuán)隊要使用我們的新服務(wù)，我們的服務(wù)該怎么發(fā)布以便他人調(diào)用？

下文將對這兩個問題展開探討。

 public interface HelloWorldService {
     String sayHello(String msg);
 }

public class HelloWorldServiceImpl implements HelloWorldService {
     @Override
    public String sayHello(String msg) {
         String result = "hello world " + msg;
         System.out.println(result);
         return result;
     }
 }

 public class Test {
     public static void main(String[] args) {
         HelloWorldService helloWorldService = new HelloWorldServiceImpl();
         helloWorldService.sayHello("test");
     }
 }

1 如何調(diào)用他人的遠(yuǎn)程服務(wù)？

　　由于各服務(wù)部署在不同機(jī)器，服務(wù)間的調(diào)用免不了網(wǎng)絡(luò)通信過程，服務(wù)消費方每調(diào)用一個服務(wù)都要寫一坨網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)的代碼，不僅復(fù)雜而且極易出錯。

　　如果有一種方式能讓我們像調(diào)用本地服務(wù)一樣調(diào)用遠(yuǎn)程服務(wù)，而讓調(diào)用者對網(wǎng)絡(luò)通信這些細(xì)節(jié)無感知，那么將大大提高生產(chǎn)力，比如服務(wù)消費方在執(zhí)行 helloWorldService.sayHello("test") 時，實質(zhì)上調(diào)用的是遠(yuǎn)端的服務(wù)。這種方式其實就是RPC（Remote Procedure Call Protocol），在各大互聯(lián)網(wǎng)公司中被廣泛使用，如阿里巴巴的hsf、dubbo（開源）、Facebook的thrift（開源）、Google grpc（開源）、Twitter的finagle（開源）等。

　　要讓網(wǎng)絡(luò)通信細(xì)節(jié)對使用者透明，我們需要對通信細(xì)節(jié)進(jìn)行封裝，我們先看下一個RPC調(diào)用的流程涉及到哪些通信細(xì)節(jié)：

1.  服務(wù)消費方（client）調(diào)用以本地調(diào)用方式調(diào)用服務(wù)；

2. client stub接收到調(diào)用后負(fù)責(zé)將方法、參數(shù)等組裝成能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)南Ⅲw；

3. client stub找到服務(wù)地址，并將消息發(fā)送到服務(wù)端；

4. server stub收到消息后進(jìn)行解碼；

5. server stub根據(jù)解碼結(jié)果調(diào)用本地的服務(wù)；

6. 本地服務(wù)執(zhí)行并將結(jié)果返回給server stub；

7. server stub將返回結(jié)果打包成消息并發(fā)送至消費方；

8. client stub接收到消息，并進(jìn)行解碼；

9. 服務(wù)消費方得到最終結(jié)果。

RPC的目標(biāo)就是要2~8這些步驟都封裝起來，讓用戶對這些細(xì)節(jié)無感知。

1.1 怎么做到無感知化遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用？

　　怎么封裝通信細(xì)節(jié)才能讓用戶像以本地調(diào)用方式調(diào)用遠(yuǎn)程服務(wù)呢？對java來說就是使用代理！java代理有兩種方式：

1.  jdk 動態(tài)代理；

2. 字節(jié)碼生成；

盡管字節(jié)碼生成方式實現(xiàn)的代理更為強(qiáng)大和高效，但代碼維護(hù)不易，大部分公司實現(xiàn)RPC框架時還是選擇動態(tài)代理方式。

　　下面簡單介紹下動態(tài)代理怎么實現(xiàn)我們的需求。我們需要實現(xiàn)RPCProxyClient代理類，代理類的invoke方法中封裝了與遠(yuǎn)端服務(wù)通信的細(xì)節(jié)，消費方首先從RPCProxyClient獲得服務(wù)提供方的接口，當(dāng)執(zhí)行 helloWorldService.sayHello("test") 方法時就會調(diào)用invoke方法。

public class RPCProxyClient implements java.lang.reflect.InvocationHandler{
    private Object obj;

    public RPCProxyClient(Object obj){
        this.obj=obj;
    }

    /**
     * 得到被代理對象;
     */
    public static Object getProxy(Object obj){
        return java.lang.reflect.Proxy.newProxyInstance(obj.getClass().getClassLoader(),
                obj.getClass().getInterfaces(), new RPCProxyClient(obj));
    }

    /**
     * 調(diào)用此方法執(zhí)行
     */
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
            throws Throwable {
        //結(jié)果參數(shù);
        Object result = new Object();
        // ...執(zhí)行通信相關(guān)邏輯
        // ...
        return result;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        HelloWorldService helloWorldService = (HelloWorldService)RPCProxyClient.getProxy(HelloWorldService.class);
        helloWorldService.sayHello("test");
    }
}

1.2  怎么對消息進(jìn)行編碼和解碼？

1.2.1 確定消息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

　　上節(jié)講了invoke里需要封裝通信細(xì)節(jié)，而通信的第一步就是要確定客戶端和服務(wù)端相互通信的消息結(jié)構(gòu)。客戶端的請求消息結(jié)構(gòu)一般需要包括以下內(nèi)容：

1）接口名稱

　　在我們的例子里接口名是“HelloWorldService”，如果不傳，服務(wù)端就不知道調(diào)用哪個接口了；

2）方法名

　　一個接口內(nèi)可能有很多方法，如果不傳方法名服務(wù)端也就不知道調(diào)用哪個方法；

3）參數(shù)類型&參數(shù)值

　　參數(shù)類型有很多，比如有bool、int、long、double、string、map、list，甚至如struct（class）；

　　以及相應(yīng)的參數(shù)值；

4）超時時間

5）requestID，標(biāo)識唯一請求id，在下面一節(jié)會詳細(xì)描述requestID的用處。

同理服務(wù)端返回的消息結(jié)構(gòu)一般包括以下內(nèi)容。

1）返回值

2）狀態(tài)code

3）requestID 

1.2.2 序列化

　　一旦確定了消息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后，下一步就是要考慮序列化與反序列化了。什么是序列化？序列化就是將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或?qū)ο筠D(zhuǎn)換成二進(jìn)制串的過程，也就是編碼的過程。什么是反序列化？將在序列化過程中所生成的二進(jìn)制串轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或者對象的過程。為什么需要序列化？轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制串后才好進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸嘛！為什么需要反序列化？將二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為對象才好進(jìn)行后續(xù)處理！

　　現(xiàn)如今序列化的方案越來越多，每種序列化方案都有優(yōu)點和缺點，它們在設(shè)計之初有自己獨特的應(yīng)用場景，那到底選擇哪種呢？從RPC的角度上看，主要看三點：

1）通用性，比如是否能支持Map等復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

2）性能，包括時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，由于RPC框架將會被公司幾乎所有服務(wù)使用，如果序列化上能節(jié)約一點時間，對整個公司的收益都將非?？捎^，同理如果序列化上能節(jié)約一點內(nèi)存，網(wǎng)絡(luò)帶寬也能省下不少；

3）可擴(kuò)展性，對互聯(lián)網(wǎng)公司而言，業(yè)務(wù)變化飛快，如果序列化協(xié)議具有良好的可擴(kuò)展性，支持自動增加新的業(yè)務(wù)字段，而不影響老的服務(wù)，這將大大提供系統(tǒng)的靈活度。

　　目前互聯(lián)網(wǎng)公司廣泛使用Protobuf、Thrift、Avro等成熟的序列化解決方案來搭建RPC框架，這些都是久經(jīng)考驗的解決方案。

1.3  通信

　　消息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被序列化為二進(jìn)制串后，下一步就要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信了。目前有兩種常用IO通信模型：

1）BIO

2）NIO

一般RPC框架需要支持這兩種IO模型，原理可參考：一個故事講清楚NIO。如何實現(xiàn)RPC的IO通信框架呢？

1）使用java nio方式自研，這種方式較為復(fù)雜，而且很有可能出現(xiàn)隱藏bug，但也見過一些互聯(lián)網(wǎng)公司使用這種方式；

2）基于mina，mina在早幾年比較火熱，不過這些年版本更新緩慢；

3）基于netty，現(xiàn)在很多RPC框架都直接基于netty這一IO通信框架，省力又省心，比如阿里巴巴的HSF、dubbo，Twitter的finagle等。

1.4  消息里為什么要有requestID？

　　如果使用netty的話，一般會用 channel.writeAndFlush() 方法來發(fā)送消息二進(jìn)制串，這個方法調(diào)用后對于整個遠(yuǎn)程調(diào)用(從發(fā)出請求到接收到結(jié)果)來說是一個異步的，即對于當(dāng)前線程來說，將請求發(fā)送出來后，線程就可以往后執(zhí)行了，至于服務(wù)端的結(jié)果，是服務(wù)端處理完成后，再以消息的形式發(fā)送給客戶端的。于是這里出現(xiàn)以下兩個問題：

1）怎么讓當(dāng)前線程“暫停”，等結(jié)果回來后，再向后執(zhí)行？

2）如果有多個線程同時進(jìn)行遠(yuǎn)程方法調(diào)用，這時建立在client server之間的socket連接上會有很多雙方發(fā)送的消息傳遞，前后順序也可能是隨機(jī)的，server處理完結(jié)果后，將結(jié)果消息發(fā)送給client，client收到很多消息，怎么知道哪個消息結(jié)果是原先哪個線程調(diào)用的？

　　如下圖所示，線程A和線程B同時向client socket發(fā)送請求requestA和requestB，socket先后將requestB和requestA發(fā)送至server，而server可能將responseA先返回，盡管requestA請求到達(dá)時間更晚。我們需要一種機(jī)制保證responseA丟給ThreadA，responseB丟給ThreadB。

　　怎么解決呢？

1）client線程每次通過socket調(diào)用一次遠(yuǎn)程接口前，生成一個唯一的ID，即requestID（requestID必需保證在一個Socket連接里面是唯一的），一般常常使用AtomicLong從0開始累計數(shù)字生成唯一ID；

2）將處理結(jié)果的回調(diào)對象callback，存放到全局ConcurrentHashMap里面put(requestID, callback)；

3）當(dāng)線程調(diào)用channel.writeAndFlush()發(fā)送消息后，緊接著執(zhí)行callback的get()方法試圖獲取遠(yuǎn)程返回的結(jié)果。在get()內(nèi)部，則使用synchronized獲取回調(diào)對象callback的鎖，再先檢測是否已經(jīng)獲取到結(jié)果，如果沒有，然后調(diào)用callback的wait()方法，釋放callback上的鎖，讓當(dāng)前線程處于等待狀態(tài)。

4）服務(wù)端接收到請求并處理后，將response結(jié)果（此結(jié)果中包含了前面的requestID）發(fā)送給客戶端，客戶端socket連接上專門監(jiān)聽消息的線程收到消息，分析結(jié)果，取到requestID，再從前面的ConcurrentHashMap里面get(requestID)，從而找到callback對象，再用synchronized獲取callback上的鎖，將方法調(diào)用結(jié)果設(shè)置到callback對象里，再調(diào)用callback.notifyAll()喚醒前面處于等待狀態(tài)的線程。

public Object get() {
        synchronized (this) { // 旋鎖
            while (!isDone) { // 是否有結(jié)果了
                wait(); //沒結(jié)果是釋放鎖，讓當(dāng)前線程處于等待狀態(tài)
            }
        }
    }

private void setDone(Response res) {
        this.res = res;
        isDone = true;
        synchronized (this) { //獲取鎖，因為前面wait()已經(jīng)釋放了callback的鎖了
            notifyAll(); // 喚醒處于等待的線程
        }
    }

2 如何發(fā)布自己的服務(wù)？

　　如何讓別人使用我們的服務(wù)呢？有同學(xué)說很簡單嘛，告訴使用者服務(wù)的IP以及端口就可以了啊。確實是這樣，這里問題的關(guān)鍵在于是自動告知還是人肉告知。

　　人肉告知的方式：如果你發(fā)現(xiàn)你的服務(wù)一臺機(jī)器不夠，要再添加一臺，這個時候就要告訴調(diào)用者我現(xiàn)在有兩個ip了，你們要輪詢調(diào)用來實現(xiàn)負(fù)載均衡；調(diào)用者咬咬牙改了，結(jié)果某天一臺機(jī)器掛了，調(diào)用者發(fā)現(xiàn)服務(wù)有一半不可用，他又只能手動修改代碼來刪除掛掉那臺機(jī)器的ip。現(xiàn)實生產(chǎn)環(huán)境當(dāng)然不會使用人肉方式。

　　有沒有一種方法能實現(xiàn)自動告知，即機(jī)器的增添、剔除對調(diào)用方透明，調(diào)用者不再需要寫死服務(wù)提供方地址？當(dāng)然可以，現(xiàn)如今zookeeper被廣泛用于實現(xiàn)服務(wù)自動注冊與發(fā)現(xiàn)功能！

　　簡單來講，zookeeper可以充當(dāng)一個服務(wù)注冊表（Service Registry），讓多個服務(wù)提供者形成一個集群，讓服務(wù)消費者通過服務(wù)注冊表獲取具體的服務(wù)訪問地址（ip+端口）去訪問具體的服務(wù)提供者。如下圖所示：

　　具體來說，zookeeper就是個分布式文件系統(tǒng)，每當(dāng)一個服務(wù)提供者部署后都要將自己的服務(wù)注冊到zookeeper的某一路徑上: /{service}/{version}/{ip:port}, 比如我們的HelloWorldService部署到兩臺機(jī)器，那么zookeeper上就會創(chuàng)建兩條目錄：分別為/HelloWorldService/1.0.0/100.19.20.01:16888  /HelloWorldService/1.0.0/100.19.20.02:16888。

　　zookeeper提供了“心跳檢測”功能，它會定時向各個服務(wù)提供者發(fā)送一個請求（實際上建立的是一個 Socket 長連接），如果長期沒有響應(yīng)，服務(wù)中心就認(rèn)為該服務(wù)提供者已經(jīng)“掛了”，并將其剔除，比如100.19.20.02這臺機(jī)器如果宕機(jī)了，那么zookeeper上的路徑就會只剩/HelloWorldService/1.0.0/100.19.20.01:16888。

　　服務(wù)消費者會去監(jiān)聽相應(yīng)路徑（/HelloWorldService/1.0.0），一旦路徑上的數(shù)據(jù)有任務(wù)變化（增加或減少），zookeeper都會通知服務(wù)消費方服務(wù)提供者地址列表已經(jīng)發(fā)生改變，從而進(jìn)行更新。

　　更為重要的是zookeeper與生俱來的容錯容災(zāi)能力（比如leader選舉），可以確保服務(wù)注冊表的高可用性。

“Java遠(yuǎn)程過程調(diào)用方法是什么”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實用文章！