【Java】手写实现简单的微服务--RPC RMI 框架
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什么是RPC和RMI？
RPC ：Remote Procedure Call，远程过程调用
RMI：Remote Method Invocation，远程方法调用
RPC和RMI是有区别的：可以这么理解，RMI就是面向对象的RPC，即，RMI就是用Java实现的RPC
其目的是：利用网络通信，客户端远程调用服务器的方法
其核心思想是：一个端可以通过调用另一个端的方法，实现相关功能。一个端“执行”一个方法，而这个方法的实际执行是在另一端进行的！
个人简单实现思路：
连接方式：TCP 短连接
上图已经很完整的表现了我的实现思路：
建立服务器的时候，首先要进行的就是包扫描，扫描出可以供远程调用的类，把类的方法“注册”，形成一个个的键值对，当客户端远程调用我服务器的方法的时候，根据其发送过来的“键”，找到对应的方法，再结合其发送过来的参数，利用反射机制执行方法，并由服务器将执行结果发送回客户端，客户端收到结果，断开和服务器的连接。实现短连接的一次远程调用。
实现思路很简单，但在完成代码的时候也踩了不少坑。
当然，还有许多问题要结合代码来说明，所以，上代码：
RPC服务器端启动前的准备工作：
1.RpcBeanDefinition
因为需要根据客户端发送过来的“消息”来执行方法，所以就必须要把类，对象，方法“捆绑”在一起
private Class<?> klass;
private Method method;
private Object object;
RpcBeanDefinition() {
}
RpcBeanDefinition(Class<?> klass, Method method, Object object) {
this.klass = klass;
this.method = method;
this.object = object;
} 以上就是该类的一些主要内容，剩下还有get和set方法，就不多说了
2.RpcBeanFactory
我希望每一个Definition都有其唯一的“号码”，客户端只用发送给我服务器他想要调用方法“号码”，我服务器就能通过收到“号码”来找到这个方法，进而执行，多方便。
所以RpcBeanFactory应运而生，他来负责“号码”为键和RpcBeanDefinition为值的键值对集合——rpcBeanMap
private final Map<String, RpcBeanDefinition> rpcBeanMap;
public RpcBeanFactory() {
rpcBeanMap = new HashMap<>();
}
/**
* 往rpcBeanMap中增加键值对，就是注册方法<br>
* 若已经存在该“号码”，则直接返回
* @param rpcBeanId
* @param rpcBeanDefinition
*/
void rpcBeanRegistry(String rpcBeanId, RpcBeanDefinition rpcBeanDefinition) {
RpcBeanDefinition tmp = getRpcBean(rpcBeanId);
if (tmp != null) {
return;
}
rpcBeanMap.put(rpcBeanId, rpcBeanDefinition);
}
/**
* 从rpcBeanMap中获取“值”
* @param rpcBeanId
* @return
*/
RpcBeanDefinition getRpcBean(String rpcBeanId) {
return rpcBeanMap.get(rpcBeanId);
} 3.RpcBeanRegistry
这个类的作用在于“注册”rpcBean，就是来生成“号码” rpcBeanId 和 rpcBeanDefination 的！
这个类的主要方法如下：
/**
* 注册：生成 rpcBeanId 和 rpcBeanDefinition <br>
* 并将其加入到rpcbeanFactory中的map里
* @param rpcBeanFactory
* @param klass
* @param object
*/
private static void doRegist(RpcBeanFactory rpcBeanFactory, Class<?> klass, Object object) {
Method[] methods = klass.getDeclaredMethods();
for (Method method : methods) {
RpcBeanDefinition rpcBeanDefinition = new RpcBeanDefinition(klass, method, object);
String rpcBeanId = String.valueOf(method.toString().hashCode());
rpcBeanFactory.rpcBeanRegistry(rpcBeanId, rpcBeanDefinition);
}
} 说说第一个参数：rpcBeanFactory，因为我们只是在服务器启动前扫描注册他，因此，我们要保证其只有一份！
这个方法，通过扫描得到的类，遍历其方法，生成每个方法的唯一“号码”rpcBeanId 和 rpcBeanDefinition，并将其注册进map中
这里的id等于method.toString().hashCode()，经过实验，可以确保其是唯一的。这是最核心的私有方法。
看到这里，想到了一个问题：如果客户端传过来的类是接口呢？又要如何处理接口？为保证id的唯一性，我们一定要知道该接口的实现类。
来，看看该类的其他方法：
/**
* 若该类不是接口
* @param rpcBeanFactory
* @param klass 类
*/
static void registClass(RpcBeanFactory rpcBeanFactory, Class<?> klass) {
try {
doRegist(rpcBeanFactory, klass, klass.newInstance());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 若该类是接口
* @param rpcBeanFactory
* @param interfaces 接口
* @param klass 实现类
*/
static void registInterface(RpcBeanFactory rpcBeanFactory, Class<?> interfaces, Class<?> klass) {
if (!interfaces.isAssignableFrom(klass)) {
return;
}
try {
doRegist(rpcBeanFactory, interfaces, klass.newInstance());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 重载方法
* @param rpcBeanFactory
* @param interfaces 接口
* @param object 实现类的对象
*/
static void registInterface(RpcBeanFactory rpcBeanFactory, Class<?> interfaces, Object object) {
if (!interfaces.isAssignableFrom(object.getClass())) {
return;
}
doRegist(rpcBeanFactory, interfaces, object);
} 当要注册的类为接口，就一定要知道他的实现类或实现类对象！
当然，判断其是否为接口不是咱们这层应该干的事，由包扫描是判断在分别注册！
RPC服务器端：
1.RpcServer
这个类是对外提供的一个类，他实现了Runnable接口，因为作为服务器，我一定要有线程来时刻侦听客户端的连接请求，当然开始，停止，以及包扫描工作必不可少。
接着上面的注册，先看包扫描方法：
/**
* 包扫描:<br>
* 扫描包路径下所有带有Rpc注解的类<br>
* 将其method注册<br>
* 该方法即客户端可以远程调用的方法
* @param packageName
*/
public void scanRpcBean(String packageName) {
new PackageScanner() {
@Override
public void dealClass(Class<?> klass) {
if (!klass.isAnnotationPresent(Rpc.class)) {
return;
}
Class<?>[] interfaces = klass.getInterfaces();
// if (interfaces.length - 1 > 0) {
// for (Class<?> interfase : interfaces) {
// RpcBeanRegistry.registInterface(rpcBeanFactory, interfase, klass);
// }
// } else {
// RpcBeanRegistry.registClass(rpcBeanFactory, klass);
// }
int length = interfaces.length;
if (length > 0) {
for (int index = 0; index < length; index++) {
if (!interfaces[index].equals(Serializable.class)) {
RpcBeanRegistry.registInterface(rpcBeanFactory, interfaces[index], klass);
}
}
}
RpcBeanRegistry.registClass(rpcBeanFactory, klass);
}
}.packageScanner(packageName);
} 包扫描工具传送门>包扫描<
根据包扫描工具。我这里处理的类是过滤了枚举，接口，注解和八大基本类型的
首先，我先判断他是否带有Rpc注解，我只允许客户端远程调用我允许他调用的类。
再判断其接口数量，要知道，要被客户端远程调用的类一定要有其序列号，即，实现 Serializable 接口。如果他还实现了别的接口，那他的接口数一定是大于1的，
写博客的时候发现了自己的一个漏洞，就是在敲上面那句话的时候，代码注释掉的是我以前的做法，遗漏了有些类不用实现Serializable也有序列号的问题，以前做法还没有把本身类注册，唉，还是年轻。
这次先判断接口数量，不管多少我都是要把该类注册进去，遍历接口数组，若是Serializable我不处理，其他接口才处理，完成！
看看这个类还干了什么？让我们启动服务器
private ServerSocket server;
private int serverPort;
private boolean goon;
private static long count;
private RpcBeanFactory rpcBeanFactory;
public RpcServer() {
this.goon = false;
rpcBeanFactory = new RpcBeanFactory();
}
/**
* 启动Rpc服务器<br>
* 若未设置服务器端口则抛出异常<br>
* 执行侦听服务器连接线程
* @throws Exception
*/
public void startupRpcServer() throws Exception {
if (serverPort == 0) {
throw new RpcServerPortIsNotSetted("RpcSever端口未设置");
}
this.server = new ServerSocket(serverPort);
goon = true;
new Thread(this,"RPC-Server").start();
}
public void setServerPort(int serverPort) {
this.serverPort = serverPort;
} 创建服务器对象的时候，new 出了 RpcBeanFactory，保证factory只有一份！
启动服务器即启动侦听客户端连接的线程
@Override
public void run() {
while (goon) {
try {
Socket socket = server.accept();
new RpcServerExecutor(socket, rpcBeanFactory, ++count);
} catch (Exception e) {
goon = false;
e.printStackTrace();
}
}
stop();
} 每侦听到一个客户端连接，就要new 一个 RpcServerExecutor 来进行和客户端的交流。出现异常时，线程就要停止，并且关闭服务器
public void stop() {
if (server != null && !server.isClosed()) {
try {
server.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
server = null;
}
}
} 2.RpcServerExecutor
这个类负责与侦听到的客户端交流，即，处理客户端的远程方法调用的请求
private Socket socket;
private ObjectInputStream ois;
private ObjectOutputStream oos;
private RpcBeanFactory rpcBeanFactory;
RpcServerExecutor(Socket socket, RpcBeanFactory rpcBeanFactory, long threadId) throws Exception {
this.socket = socket;
this.rpcBeanFactory = rpcBeanFactory;
this.oos = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
this.ois = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
new Thread(this, "RPC_EXECUTOR_" + threadId).start();
} 传过来的参数有：侦听到的客户端，rpcBeanFactory，和线程编号，然后启动”交流“线程
@Override
public void run() {
try {
// 接收rpc客户端发来的id和参数
String rpcBeanId = ois.readUTF();
Object[] paras = (Object[]) ois.readObject();
// 定位并执行方法
RpcBeanDefinition rpcBeanDefinition = rpcBeanFactory.getRpcBean(rpcBeanId);
Object object = rpcBeanDefinition.getObject();
Method method = rpcBeanDefinition.getMethod();
Object result = method.invoke(object, paras);
// 发送执行结果
oos.writeObject(result);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
stop();
}
} 处理完客户端远程方法调用的请求后，就要断开连接了
void stop() {
if (socket != null && !socket.isClosed()) {
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
socket = null;
}
}
if (oos != null) {
try {
oos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
oos = null;
}
}
if (ois != null) {
try {
ois.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
ois = null;
}
}
} 服务器方面就说到这里，来看客户端
RPC客户端：
1.RpcClient
这层是开放给外面使用的，外界可以通过它获得代理对象
private RpcClientExecutor rpcClientExecutor;
public RpcClient(String rpcServerIp, int rpcServerPort) {
this.rpcClientExecutor = new RpcClientExecutor(rpcServerIp, rpcServerPort);
} 显而易见，每个客户端都应有自己的一个执行者rpcClientExecutor，由他来连接服务器，远程调用方法，这一层只需获得代理对象
public <T> T getProxy(Class<?> klass) {
T result = null;
// 判断klass是否是接口，是则使用jdk代理方式
if (!klass.isInterface()) {
// cglib方式
result = getCglibProxy(klass);
} else {
// jdk方式
result = getJdkProxy(klass);
}
return result;
} 客户端可以通过接口获取代理对象，合理！当klass为接口的时候，就必须要用Jdk方式来获取代理对象了
/**
* 以Jdk方式获得代理
* @param klass
* @return
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
private <T> T getJdkProxy(Class<?> klass) {
return (T) Proxy.newProxyInstance(
klass.getClassLoader(),
new Class<?>[] {klass},
new InvocationHandler() {
@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
// 根据要执行的方法获取Id
String rpcBeanId = String.valueOf(method.toString().hashCode());
// 远程调用方法
Object result = rpcClientExecutor.rpcExecutor(rpcBeanId, args);
return result;
}
});
}
/**
* 以Cglib方式获得代理
* @param klass
* @return
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
private <T> T getCglibProxy(Class<?> klass) {
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(klass);
enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
@Override
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
String rpcBeanId = String.valueOf(method.toString().hashCode());
Object result = rpcClientExecutor.rpcExecutor(rpcBeanId, args);
return result;
}
});
return (T) enhancer.create();
} 现在的代理里面没有加***，毕竟这篇博客只是单纯的在说RPC，后期这里还应结合AOP和IOC
2.RpcClientExecutor
这个类来与服务器交互
private String rpcServerIp;
private int rpcServerPort;
public RpcClientExecutor() {
}
public RpcClientExecutor(String rpcServerIp, int rpcServerPort) {
this.rpcServerIp = rpcServerIp;
this.rpcServerPort = rpcServerPort;
} 传入Ip和Port来连接Rpc服务器
public Object rpcExecutor(String rpcBeanId, Object[] paras) throws Exception {
Socket socket = new Socket(rpcServerIp, rpcServerPort);
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());
// 向rpc服务器发送id和参数
oos.writeUTF(rpcBeanId);
oos.writeObject(paras);
// 收到服务器发来的结果
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());
Object result = ois.readObject();
// 断开连接
stop(socket, oos, ois);
// 返回结果
return result;
} 连接Rpc服务器，发送给服务器Id和参数，由服务器来执行方法，并把结果发送回客户端，客户端收到结果后，断开与服务器的连接，一次远程方法调用结束
改进，优化，深入措施：
1.结合AOP IOC
2.在启动服务器，侦听到客户端连接后开启与客户端交流线程，这里应该使用线程池
3.ip和port应用配置文件配置化
4.在网络通讯过程中，有多个客户机，客户机即可做Rpc客户端，也可以做Rpc服务器，若要用一个服务器来”管理“他们，该服务器就相当于一个超级管理员，让他来给各个客户机，子服务器来分配port，来整体合作完成同一个任务，以达到”云“的目的。
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