原文连接： 一文了解RPC以及gRPC基于Golang和Java的简单实现
一：什么是RPC
简介：RPC：Remote Procedure Call，远程过程调用。简单来说就是两个进程之间的数据交互。正常服务端的接口服务是提供给用户端(在Web开发中就是浏览器)或者自身调用的，也就是本地过程调用。和本地过程调用相对的就是：假如两个服务端不在一个进程内怎么进行数据交互？使用RPC。尤其是现在微服务的大量实践，服务与服务之间的调用不可避免，RPC更显得尤为重要。
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原理：计算机的世界中不管使用哪种技术，核心都是对数据的操作。RPC不过是将数据的操作垮了一个维度而已。解决的问题本质上只是数据在不同进程间的传输。说的再多一些，就要了解网络模型的知识，七层也好，四层五层也罢。这个不是本文的重点。我们所说的RPC一般是指在传输层使用TCP协议进行的数据交互，也有很多基于HTTP的成熟框架。
盗用网络上一张图片说明：
gRPC流程上图描述了一个RPC的完整调用流程：
1：client向client stub发起方法调用请求。
2：client stub接收到请求后，将方法名，请求参数等信息进行编码序列化。
3：client stub通过配置的ip和端口使用socket通过网络向远程服务器server发起请求。
4：远程服务器server接收到请求，解码反序列化请求信息。
5：server将请求信息交给server stub，server stub找到对应的本地真实方法实现。
6：本地方法处理调用请求并将返回的数据交给server stub。
7：server stub 将数据编码序列化交给操作系统内核，使用socket将数据返回。
8：client端socket接收到远程服务器的返回信息。
9：client stub将信息进行解码反序列化。
10：client收到远程服务器返回的信息。
上图中有一个stub(存根)的概念。stub负责接收本地方法调用，并将它们委托给各自的具体实现对象。server端stub又被称为skeleton(骨架)。可以理解为代理类。而实际上基于Java的RPC框架stub基本上也都是使用动态代理。我们所说的client端和server端在RPC中一般也都是相对的概念。
而所谓的RPC框架也就是封装了上述流程中2-9的过程，让开发者调用远程方法就像调用本地方法一样。
二：常用RPC框架选型
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Duboo：
阿里开源的基于TCP的RPC框架，基本上是国内生产环境应用最广的开发框架了。使用zookeeper做服务的注册与发现，使用Netty做网络通信。遗憾的是不能跨语言，目前只支持Java。
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Thrift：
Facebook开源的跨语言的RPC框架，通过IDL来定义RPC的接口和数据类型，使用thrift编译器生成不同语言的实现。据说是目前性能最好的RPC框架，只是暂没使用过。
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gRPC：
这个是我们今天要聊的重点。gRPC是Google的开源产品，是跨语言的通用型RPC框架，使用Go语言编写。 Java语言的应用同样使用了Netty做网络通信，Go采用了Goroutine做网络通信。序列化方式采用了Google自己开源的Protobuf。请求的调用和返回使用HTTP2的Stream。
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SpringCloud：
SpringCloud并不能算一个RPC框架，它是Spring家族中一个微服务治理的解决方案，是一系列框架的集合。但在这个方案中，微服务之间的通信使用基于HTTP的Restful API，使用Eureka或Consul做服务注册与发现，使用声明式客户端Feign做服务的远程调用。这一系列的功能整合起来构成了一套完整的远程服务调用。
如何选择：
如果公司项目使用Java并不牵扯到跨语言，且规模并没有大到难以治理，我推荐Dubbo。如果项目规模大，服务调用错综复杂，我推荐SpringCloud。
如果牵扯到跨语言，我推荐gRPC，这也是目前我司的选择。即使Thrift性能是gRPC的2倍，但没办法，它有个好爹，现在我们的开发环境考虑最多的还是生态。
三：gRPC的原理
一个RPC框架必须有两个基础的组成部分：数据的序列化和进程数据通信的交互方式。
对于序列化gRPC采用了自家公司开源的Protobuf。什么是Protobuf？先看一句网络上 大部分的解释：
Google Protocol Buffer(简称 Protobuf)是一种轻便高效的结构化数据存储格式，平台无关、语言无关、可扩展，可用于通讯协议和数据存储等领域。
上句有几个关键点：它是一种数据存储格式，跨语言，跨平台，用于通讯协议和数据存储。
这么看和我们熟悉的JSON类似，但其实着重点有些本质的区别。JSON主要是用于数据的传输，因为它轻量级，可读性好，解析简单。Protobuf主要是用于跨语言的IDL，它除了和JSON、XML一样能定义结构体之外，还可以使用自描述格式定于出接口的特性，并可以使用针对不同语言的protocol编译器产生不同语言的stub类。所以天然的适用于跨语言的RPC框架中。
而关于进程间的通讯，无疑是Socket。Java方面gRPC同样使用了成熟的开源框架Netty。使用Netty Channel作为数据通道。传输协议使用了HTTP2。
通过以上的分析，我们可以将一个完整的gRPC流程总结为以下几步：
通过.proto文件定义传输的接口和消息体。
通过protocol编译器生成server端和client端的stub程序。
将请求封装成HTTP2的Stream。
通过Channel作为数据通信通道使用Socket进行数据传输。
四：代码的简单实现
概念永远都是枯燥的，只有实战才能真正理解问题。下面我们使用代码基于以上的步骤来实现一个简单gRPC。为了体现gRPC跨语言的特性，这次我们使用两种语言：Go实现server端，Java作为client端来实现。
1：安装Protocol Buffers，定义.proto文件
登录Google的 github下载对应Protocol Buffers版本。
安装完成后当我们执行protoc命令如果返回如下信息说明安装成功。
下面我们定义一个simple.proto文件，这也是后续我们实现gRPC的基础
syntax = "proto3"; //定义了我们使用的Protocol Buffers版本。
//表明我们定义了一个命名为Simple的服务(接口)，内部有一个远程rpc方法，名字为SayHello。
//我们只要在server端实现这个接口，在实现类中书写我们的业务代码。在client端调用这个接口。
service Simple{
rpc SayHello(HelloRequest) returns (HelloReplay){}
}
//请求的结构体
message HelloRequest{
string name = 1;
}
//返回的结构体
message HelloReplay{
string message = 1;
}
通过上面的注释可以看出此文件是一个简单的RPC远程方法描述。
2：使用Golang实现sever端
根据官方文档使用如下命令安装针对Go的gRPC:
$ go get -u google.golang.org/grpc
但是由于我们有伟大的长城，一般这条命令都不会下载成功。但Google的文件一般都会在github存有一份镜像。我们可以使用如下命令：
$ go get -u github.com/grpc/grpc-go
随后将下载的文件夹重命名为go，并放入一个新建的google.golang.org的文件夹中。🤷♀️
当我们安装完gRPC并定义好了远程接口调用的具体信息后，我们要使用protocol编译器生成我们的stub程序。
我们安装的Protocol Buffers是用来编译我们的.proto文件的，但是编译后的文件是不能被Java、C、Go等这些语言使用。Google针对不同的语言有不同的编译器。本次我们使用Golang语言，所以要安装针对Golang的编译器，根据官方提供的命令执行：
$ go get -u github.com/golang/protobuf/protoc-gen-go
但有可能我们会下载不成功，因为这个会依赖很多Golang的类库，这些类库和上面安装gRPC一样，鉴于墙的原因，还要执行一系列繁琐的改文件夹的步骤。但这个不是我们的重点，就不细说了。
安装成功之后我们就可以建立Go的project了。
本次我们建立一个grpc-server的项目，然后将前面写的simple.proto放入项目proto的package中。
随后在项目的目录下使用命令行执行如下命令：
protoc -I grpc-server/ proto/simple.proto --go_out=plugins=grpc:simple
这样就将simple.proto编译成了Go语言对应的stub程序了。
随后我们就可以写我们server端的代码了：main.go。
package main
import (
"context"
"grpc-server/proto"
"fmt"
"net"
"log"
"google.golang.org/grpc"
"google.golang.org/grpc/reflection"
)
const(
port = ":50051"
)
type server struct{}
func (s *server) SayHello(ctx context.Context,req *simple.HelloRequest) (*simple.HelloReplay, error){
fmt.Println(req.Name)
return &simple.HelloReplay{Message:"hello =======> " + req.Name},nil
}
func main(){
lis,err := net.Listen("tcp",port)
if err != nil {
log.Fatal("fail to listen")
}
s := grpc.NewServer()
simple.RegisterSimpleServer(s,&server{})
reflection.Register(s)
if err:= s.Serve(lis);err != nil{
log.Fatal("fail to server")
}
}
以上的代码都是模板代码，main函数是socket使用Go的标准实现。作为开发者我们只关注远程服务提供的具体接口实现即可。
最终我们的项目目录是这样的：
就这样一个使用Go语言实现的最简单server端就完成了。
3：使用Java实现client端
相对来说Java实现就简单一些，首先我们可以使用熟悉的Maven插件进行stub代码的生成。
新建一个grpc-client的父项目，两个子项目：client和lib。lib用于stub程序的代码生成。
lib项目编辑pom.xml，添加gRPC针对Java的插件编译器：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<groupId>org.js</groupId>
<artifactId>grpc-client</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
<packaging>pom</packaging>
<modules>
<module>client</module>
</modules>
<name>grpc-client</name>
<description>Demo project for Spring Boot</description>
<properties>
<project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
<project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
<java.version>1.8</java.version>
<grpc.version>1.13.1</grpc.version>
<springboot.version>2.0.4.RELEASE</springboot.version>
</properties>
<dependencyManagement>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
<version>${springboot.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>io.grpc</groupId>
<artifactId>grpc-netty</artifactId>
<version>${grpc.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>io.grpc</groupId>
<artifactId>grpc-protobuf</artifactId>
<version>${grpc.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>io.grpc</groupId>
<artifactId>grpc-stub</artifactId>
<version>${grpc.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
<version>${springboot.version}</version>
</dependency>
</dependencies>
</dependencyManagement>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
</plugin>
</plugins>
</build>
</project>
将定义好的simple.proto文件拷贝项目proto的package下。随后右键：Run Maven——compile。
生成完成后将target下图中的两个文件拷贝到client项目目录中。
之后就是编写我们的业务代码进行gRPC的远程调用了。本次我们写一个简单的web程序模拟远程的调用。
定义一个class：SimpleClient：
package org.js.client.grpc;
import io.grpc.ManagedChannel;
import io.grpc.ManagedChannelBuilder;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* @author JiaShun
* @date 2018/8/11 12:11
*/
public class SimpleClient {
private final ManagedChannel channel;
private final SimpleGrpc.SimpleBlockingStub blockingStub;
public SimpleClient(String host, int port){
this(ManagedChannelBuilder.forAddress(host, port).usePlaintext());
}
private SimpleClient(ManagedChannelBuilder<?> channelBuilder){
channel = channelBuilder.build();
blockingStub = SimpleGrpc.newBlockingStub(channel);
}
public void shutdown()throws InterruptedException{
channel.shutdown().awaitTermination(5, TimeUnit.SECONDS);
}
public String sayHello(String name){
SimpleOuterClass.HelloRequest req = SimpleOuterClass.HelloRequest.newBuilder().setName(name).build();
SimpleOuterClass.HelloReplay replay = blockingStub.sayHello(req);
return replay.getMessage();
}
}
基本都是模板代码。下面再编写一个简单的web请求：
controller代码：
package org.js.client.controller;
import org.js.client.service.IHelloService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
/**
* @author JiaShun
* @date 2018/8/10 22:20
*/
@RestController
public class HelloController {
@Autowired
private IHelloService helloService;
@GetMapping("/{name}")
public String sayHello(@PathVariable String name){
return helloService.sayHello(name);
}
}
service实现类：
package org.js.client.service;
import org.js.client.grpc.SimpleClient;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Service;
/**
* @author JiaShun
* @date 2018/8/10 22:22
*/
@Service
public class HelloServiceImpl implements IHelloService{
private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(HelloServiceImpl.class);
@Value("${gRPC.host}")
private String host;
@Value("${gRPC.port}")
private int port;
@Override
public String sayHello(String name) {
SimpleClient client = new SimpleClient(host,port);
String replay = client.sayHello(name);
try {
client.shutdown();
} catch (InterruptedException e) {
logger.error("channel关闭异常：err={}",e.getMessage());
}
return replay;
}
}
就这么简单。
随后我们测试一下：
分别启动Go server端，Java client端。
访问：http://localhost:8080/jiashun
可以发现server端打印出了client端的请求，client端也收到了server端的返回。
完整代码：
