什么是gRPC?

gRPC（gRPC Remote Procedure Call）是一个高性能、开源、通用的远程过程调用（RPC）框架，最初由 Google 开发。gRPC 使用 HTTP/2 作为传输协议，并采用 Protocol Buffers（protobuf）作为接口描述语言（IDL）和数据序列化协议。

gRPC 的主要特点

高性能和高效:
- gRPC 利用 HTTP/2 提供高效的二进制传输，流式传输，多路复用，以及优先级和头部压缩等功能。
- 通过 Protocol Buffers 进行高效的序列化和反序列化，确保数据在传输过程中的紧凑性和速度。
多语言支持:
- gRPC 支持多种编程语言，包括但不限于 C++, Java, Python, Go, Ruby, C#, Node.js 和 PHP。这样不同语言的服务可以方便地互相调用。
自动代码生成:
- gRPC 使用 Protocol Buffers 描述服务接口和消息结构，通过工具链自动生成客户端和服务端的代码，这减少了手动编写重复代码的需要。
双向流式通信:
- gRPC 支持双向流式通信，允许客户端和服务端之间进行实时数据交换，适用于需要实时通信的应用场景。
互操作性和扩展性:
- gRPC 可以方便地在多种环境中部署，包括云计算环境、数据中心、移动设备等，并能与其他系统进行互操作。

典型应用场景

微服务架构:
gRPC 非常适合微服务架构中各个服务之间的高效通信。
实时通信:
适用于需要实时数据交换的应用，如视频流、实时聊天等。
跨语言通信:
在多语言环境中，gRPC 提供了统一的接口和高效的通信机制。

资源

gRPC 官方网站
Protocol Buffers 官方网站
gRPC GitHub 仓库

以下是使用C++实现一个简单的gRPC示例。这个示例同样是一个简单的计算器服务，提供加法运算。

1. 定义服务 (Proto文件)

首先，创建一个Proto文件（calculator.proto），定义服务和消息类型。

syntax = "proto3";package calculator;// 定义请求消息
message AddRequest {int32 a = 1;int32 b = 2;
}// 定义响应消息
message AddResponse {int32 result = 1;
}// 定义计算器服务
service Calculator {rpc Add(AddRequest) returns (AddResponse);
}

2. 生成代码

使用 protoc 工具生成C++代码。确保你已经安装了gRPC和Protobuf工具。运行以下命令生成代码：

protoc --cpp_out=. --grpc_out=. --plugin=protoc-gen-grpc=`which grpc_cpp_plugin` calculator.proto

这将生成 calculator.pb.h, calculator.pb.cc, calculator.grpc.pb.h 和 calculator.grpc.pb.cc 文件。

3. 实现服务器端

创建一个C++文件（server.cpp），实现服务器端代码。

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>#include <grpcpp/grpcpp.h>
#include "calculator.grpc.pb.h"using grpc::Server;
using grpc::ServerBuilder;
using grpc::ServerContext;
using grpc::Status;
using calculator::AddRequest;
using calculator::AddResponse;
using calculator::Calculator;// 实现服务定义
class CalculatorServiceImpl final : public Calculator::Service {
public:Status Add(ServerContext* context, const AddRequest* request, AddResponse* response) override {int a = request->a();int b = request->b();response->set_result(a + b);return Status::OK;}
};// 启动gRPC服务器
void RunServer() {std::string server_address("0.0.0.0:50051");CalculatorServiceImpl service;ServerBuilder builder;builder.AddListeningPort(server_address, grpc::InsecureServerCredentials());builder.RegisterService(&service);std::unique_ptr<Server> server(builder.BuildAndStart());std::cout << "Server listening on " << server_address << std::endl;server->Wait();
}int main(int argc, char** argv) {RunServer();return 0;
}

4. 实现客户端

创建另一个C++文件（client.cpp），实现客户端代码。

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>#include <grpcpp/grpcpp.h>
#include "calculator.grpc.pb.h"using grpc::Channel;
using grpc::ClientContext;
using grpc::Status;
using calculator::AddRequest;
using calculator::AddResponse;
using calculator::Calculator;class CalculatorClient {
public:CalculatorClient(std::shared_ptr<Channel> channel): stub_(Calculator::NewStub(channel)) {}int Add(int a, int b) {AddRequest request;request.set_a(a);request.set_b(b);AddResponse response;ClientContext context;Status status = stub_->Add(&context, request, &response);if (status.ok()) {return response.result();} else {std::cerr << "RPC failed" << std::endl;return -1;}}private:std::unique_ptr<Calculator::Stub> stub_;
};int main(int argc, char** argv) {CalculatorClient client(grpc::CreateChannel("localhost:50051", grpc::InsecureChannelCredentials()));int result = client.Add(10, 20);std::cout << "Add result: " << result << std::endl;return 0;
}

5. 编译和运行

确保你已经安装了gRPC和Protobuf的开发库。可以使用以下命令编译和运行服务器和客户端。

编译

g++ -std=c++11 server.cpp calculator.pb.cc calculator.grpc.pb.cc -o server -lgrpc++ -lprotobuf -lpthread
g++ -std=c++11 client.cpp calculator.pb.cc calculator.grpc.pb.cc -o client -lgrpc++ -lprotobuf -lpthread