手写RPC框架

RPC框架核心组件

对于RPC框架简洁模式下，主要有以下角色，暂且抛开心跳机制以及负载均衡等复杂策略，我们先来自己实现一个RPC框架，后面我们再深入理解。
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注册中心

RegisterServiceVo

package com.cover.rpc.remote.vo;import java.io.Serializable;// 注册中心注册服务的实体类
public class RegisterServiceVo implements Serializable {// 服务提供者的ip地址private final String host;// 服务提供者的端口private final int port;public RegisterServiceVo(String host, int port) {this.host = host;this.port = port;}public String getHost() {return host;}public int getPort() {return port;}
}

RegisterCenter

package com.cover.rpc.rpc.reg.service;import org.springframework.stereotype.Component;
import com.cover.rpc.remote.vo.RegisterServiceVo;import javax.annotation.PostConstruct;
import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Map;
import java.util.Set;// 服务注册中心，服务提供者在启动时需要注册中心登记自己的信息
@Component
public class RegisterCenter {// key表示服务名，value代表private static final Map<String, Set<RegisterServiceVo>> serviceHolder = new HashMap<>();// 注册服务端口号private int port;/*** 服务注册，考虑到可能有多个提供者同时注册，进行加索*/private static synchronized void registerService(String serviceName, String host, int port) {// 获得当前服务的已有地址集合Set<RegisterServiceVo> serviceVoSet = serviceHolder.get(serviceName);if (serviceVoSet == null) {// 已有地址集合为空，新增集合serviceVoSet = new HashSet<>();serviceHolder.put(serviceName, serviceVoSet);}// 将新的服务提供者加入集合serviceVoSet.add(new RegisterServiceVo(host,port));System.out.println("服务已注册[" + serviceName + "]," + "地址[ " + host + "], 端口[" + port + "]" );}/*** 取出服务提供者*/private static Set<RegisterServiceVo> getService(String serviceName) {return serviceHolder.get(serviceName);}/*** 处理服务请求的任务，无非就是两种服务* 1.服务注册服务* 2.服务查询服务*/private static class ServerTask implements Runnable {private Socket client = null;public ServerTask(Socket client) {this.client = client;}@Overridepublic void run() {try (ObjectInputStream inputStream = new ObjectInputStream(client.getInputStream());ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(client.getOutputStream())) {// 检查当前请求是注册服务还是获取服务boolean isGetService = inputStream.readBoolean();// 服务查询服务,获取服务提供者if (isGetService) {String serviceName = inputStream.readUTF();// 取出服务提供者Set<RegisterServiceVo> result = getService(serviceName);// 返回给客户端outputStream.writeObject(result);outputStream.flush();System.out.println("将已注册的服务[" + serviceName + "提供给客户端");} else {// 服务注册服务//取得新服务提供方的ip和端口String serviceName = inputStream.readUTF();String host = inputStream.readUTF();int port = inputStream.readInt();// 注册中心保存registerService(serviceName, host, port);outputStream.writeBoolean(true);outputStream.flush();}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);} finally {try {client.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
//                    throw new RuntimeException(e);}}}}// 启动注册服务public void startService() throws IOException {ServerSocket serverSocket = new ServerSocket();serverSocket.bind(new InetSocketAddress(port));System.out.println("服务注册中心 on :" + port + ": 运行");try {while (true) {new Thread(new ServerTask(serverSocket.accept())).start();}} finally {serverSocket.close();}}@PostConstructpublic void init() {this.port = 9999;new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {startService();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}).start();}
}

文件结构
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服务提供者

UserInfo

package com.cover.rpc.remote.vo;import java.io.Serializable;public class UserInfo implements Serializable {private final String name;private final String phone;public UserInfo(String name, String phone) {this.name = name;this.phone = phone;}public String getName() {return name;}public String getPhone() {return phone;}
}

SendSms

package com.cover.rpc.remote;import com.cover.rpc.remote.vo.UserInfo;// 短信息发送接口
public interface SendSms {boolean sendMail(UserInfo userInfo);
}

RegisterServiceWithRegCenter

package com.cover.rpc.rpc.base;import org.springframework.stereotype.Service;import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.Socket;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;// 注册服务，引入了服务的注册和发现机制
@Service
public class RegisterServiceWithRegCenter {// 本地提供服务的一个名单，用缓存实现private static final Map<String, Class> serviceCache = new ConcurrentHashMap<>();// 往远程注册服务器注册本服务，同时在本地注册本服务public void regRemote(String serviceName, String host, int port, Class impl) throws IOException {// 登记到注册中心Socket socket = null;ObjectOutputStream output = null;ObjectInputStream input = null;try {socket = new Socket();socket.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9999));output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());// 注册服务output.writeBoolean(false);// 提供的服务名output.writeUTF(serviceName);// 服务提供方的IPoutput.writeUTF(host);// 服务提供方的端口output.writeInt(port);output.flush();input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());if (input.readBoolean()) {System.out.println("服务[" + serviceName + "]注册成功!");}// 可提供服务放入本地缓存serviceCache.put(serviceName, impl);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();if (socket != null) {socket.close();}if (output != null) {output.close();}if (input != null) {input.close();}}}// 获取服务public Class getLocalService(String serviceName) {return serviceCache.get(serviceName);}
}

RpcServerFrame

package com.cover.rpc.rpc.base;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;import java.io.IOException;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.lang.reflect.Method;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;// RPC框架的服务端部分
@Service
public class RpcServerFrame {@Autowiredprivate RegisterServiceWithRegCenter registerServiceWithRegCenter;// 服务的端口号private int port;// 处理服务请求任务private static class ServerTask implements Runnable {private Socket socket;private RegisterServiceWithRegCenter registerServiceWithRegCenter;public ServerTask(Socket client, RegisterServiceWithRegCenter registerServiceWithRegCenter) {this.socket = client;this.registerServiceWithRegCenter = registerServiceWithRegCenter;}@Overridepublic void run() {try (ObjectInputStream inputStream = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream())) {// 方法所在类名接口名String serviceName = inputStream.readUTF();// 方法的名字String methodName = inputStream.readUTF();// 方法的入参  类型Class<?>[] paramTypes = (Class<?>[]) inputStream.readObject();// 方法的入参的值Object[] args = (Object[]) inputStream.readObject();// 从容器中拿到服务的Class对象Class serviceClass = registerServiceWithRegCenter.getLocalService(serviceName);if (serviceClass == null) {throw new ClassNotFoundException(serviceName + "not found");}// 通过反射，执行实际的服务Method method = serviceClass.getMethod(methodName, paramTypes);Object result = method.invoke(serviceClass.newInstance(), args);// 将服务的执行结果通知调用者outputStream.writeObject(result);outputStream.flush();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {try {socket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}public void startService(String serviceName, String host, int port, Class impl) throws IOException {ServerSocket serverSocket = new ServerSocket();serverSocket.bind(new InetSocketAddress(port));System.out.println("RPC server on :" + port + ":运行");registerServiceWithRegCenter.regRemote(serviceName, host, port, impl);try {while (true) {new Thread(new ServerTask(serverSocket.accept(), registerServiceWithRegCenter)).start();}} finally {serverSocket.close();}}
}

SendSmsImpl

package com.cover.rpc.rpc.sms;import com.cover.rpc.remote.SendSms;
import com.cover.rpc.remote.vo.UserInfo;public class SendSmsImpl implements SendSms {@Overridepublic boolean sendMail(UserInfo userInfo) {try {Thread.sleep(50);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println("已发送短信息给 :" + userInfo.getName() + "到[" + userInfo.getPhone());return true;}
}

SmsRpcServer

package com.cover.rpc.rpc.sms;import com.cover.rpc.remote.SendSms;
import com.cover.rpc.rpc.base.RpcServerFrame;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;import javax.annotation.PostConstruct;
import java.io.IOException;
import java.util.Random;@Service
public class SmsRpcServer {@Autowiredprivate RpcServerFrame rpcServerFrame;@PostConstructpublic void server() throws IOException {Random r = new Random();int port = 8778 + r.nextInt(100);rpcServerFrame.startService(SendSms.class.getName(), "127.0.0.1", port, SendSmsImpl.class);}
}

文件结构
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服务消费者

BeanConfig

package com.cover.rpc.client.config;import com.cover.rpc.client.rpc.RpcClientFrame;
import com.cover.rpc.remote.SendSms;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;import java.io.IOException;@Configuration
public class BeanConfig {@Autowiredprivate RpcClientFrame rpcClientFrame;@Beanpublic SendSms getSmsService() throws IOException, ClassNotFoundException {return rpcClientFrame.getRemoteProxyObject(SendSms.class);}}

RpcClientFrame

package com.cover.rpc.client.rpc;import com.cover.rpc.remote.vo.RegisterServiceVo;
import org.springframework.stereotype.Service;import java.io.IOException;
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;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.Set;// RPC框架的客户端代理部分
@Service
public class RpcClientFrame {// 远程服务的代理对象，参数为客户端要调用的服务public static <T> T getRemoteProxyObject(final Class<?> serviceInterface) throws IOException,ClassNotFoundException {// 获取远程服务的一个网络地址InetSocketAddress addr = getService(serviceInterface.getName());// 拿到一个代理对象，由这个代理对象通过网络进行实际的服务调用    return (T) Proxy.newProxyInstance(serviceInterface.getClassLoader(), new Class<?>[]{serviceInterface},new DynProxy(serviceInterface, addr));}// 动态代理，实现对远程服务的访问private static class DynProxy implements InvocationHandler {private Class<?> serviceInterface;private InetSocketAddress addr;public DynProxy(Class<?> serviceInterface, InetSocketAddress addr) {this.serviceInterface = serviceInterface;this.addr = addr;}@Overridepublic 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());// 方法所在类名接口名outputStream.writeUTF(serviceInterface.getName());// 方法名outputStream.writeUTF(method.getName());// 方法入参类型outputStream.writeObject(method.getParameterTypes());// 方法入参的值outputStream.writeObject(args);outputStream.flush();inputStream = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());// 接受服务器的输出System.out.println(serviceInterface + " remote exec susccess!");return inputStream.readObject();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {if (socket != null) {socket.close();}if (outputStream != null) {outputStream.close();}if (inputStream != null) {inputStream.close();}}return null;}}//------------------------------以下和动态获得服务提供者有关private static Random r = new Random();// 获取远程服务的地址private static InetSocketAddress getService(String serviceName) throws IOException, ClassNotFoundException {// 获得服务提供者的地址列表List<InetSocketAddress> serviceList = getServiceList(serviceName);System.out.println("serviceList =" + serviceList.toString());InetSocketAddress addr = serviceList.get(r.nextInt(serviceList.size()));System.out.println("本次选择了服务器: " + addr);return addr;}private static List<InetSocketAddress> getServiceList(String serviceName) throws IOException,ClassNotFoundException {Socket socket = null;ObjectOutputStream output = null;ObjectInputStream input = null;List<InetSocketAddress> services = new ArrayList<>();try {socket = new Socket();socket.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9999));output = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());// 需要获得服务提供者output.writeBoolean(true);// 告诉注册中心服务名output.writeUTF(serviceName);output.flush();input = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());Object object = input.readObject();System.out.println("从注册中心读取到的数据是" + object.toString());Set<RegisterServiceVo> result = (Set<RegisterServiceVo>) object;for (RegisterServiceVo serviceVo : result) {// 获取服务提供者String host = serviceVo.getHost();int port = serviceVo.getPort();InetSocketAddress serviceAddr = new InetSocketAddress(host, port);services.add(serviceAddr);}System.out.println("获得服务[" + serviceName + "] 提供者的地址列表[" + services + "],准备调用");return services;} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {if (socket != null) {socket.close();}if (output != null) {output.close();}if (input != null) {input.close();}}return services;}
}

NormalBusi

package com.cover.rpc.client.service;import org.springframework.stereotype.Service;/*** @author xieh* @date 2024/02/03 17:46*/
@Service
public class NormalBusi {public void business() {System.out.println("其他的业务操作。。。。");}
}

RegisterServiceVo

package com.cover.rpc.remote.vo;import java.io.Serializable;// 注册中心注册服务的实体类
public class RegisterServiceVo implements Serializable {// 服务提供者的ip地址private final String host; // 服务提供者端口private final int port;public RegisterServiceVo (String host, int port) {this.host = host;this.port = port;}public String getHost() {return host;}public int getPort() {return port;}
}

UserInfo

package com.cover.rpc.remote.vo;import java.io.Serializable;/*** @author xieh* @date 2024/02/03 17:48*/
public class UserInfo implements Serializable {private final String name;private final String phone;public UserInfo(String name, String phone) {this.name = name;this.phone = phone;}public String getName() {return name;}public String getPhone() {return phone;}
}

SendSms

package com.cover.rpc.remote;import com.cover.rpc.remote.vo.UserInfo;/*** @author xieh* @date 2024/02/03 17:47*/
// 短信发送接口
public interface SendSms {boolean sendMail(UserInfo userInfo);
}

RpcClientApplicationTests

package com.example.rpcclient;import com.cover.rpc.client.service.NormalBusi;
import com.cover.rpc.remote.SendSms;
import com.cover.rpc.remote.vo.UserInfo;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;@SpringBootTest
class RpcClientApplicationTests {@Testvoid contextLoads() {}@Autowiredprivate NormalBusi normalBusi;@Autowiredprivate SendSms sendSms;//    @Test
//    void contextLoads() {
//
//    }@Testpublic void rpcTest() {long start = System.currentTimeMillis();normalBusi.business();// 发送邮件UserInfo userInfo = new UserInfo("Cover", "181");System.out.println("Send mail" + sendSms.sendMail(userInfo));System.out.println("共耗时：" + (System.currentTimeMillis() - start));}
}

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结果展示

服务注册中心
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服务消费者
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服务提供者
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总结分析

1.我们在当前项目中的序列化框架选择是JDK自带的序列化，注意，你这个时候不能给上面提到的实体类添加唯一的serialId，否则通信过程中则将视为不一样的对象，导致序列化失败，还有就是要注意自己的目录结构，因为如果客户端和服务端中的实体类目录结构不一样，也是不行的，在实际业务中，往往会抽成一个公共的服务来使用，这里为了简洁
2.网络通信模型采用的也是JDK自带的Socket模式，它是阻塞式的，它式无法支撑高并发的网络连接的

如果需要这个项目源码的，可以在下方评论

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