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RPC简介

前言

随着微服务架构的兴起,如何解决微服务间远程调用成为了首当其冲的问题。那么就让我们来看下其中一种解决方案—rpc,揭开它的神秘面纱。
需要️的是:RPC不是一个具体的技术,而是指整个网络调用过程!

一、RPC是什么?

一个完整的RPC架构里面包含了四个核心的组件,分别是Client,Client Stub,Server以及ServerStub,这个Stub可以理解为存根。调用方式如下图:

RPC的目标是要把2、3、4、5、7、8、9、10这些步骤都封装起来。只剩下1、6、11
注意:无论是何种类型的数据,最终都需要转换成二进制流在网络上进行传输,数据的发送方需要将对象转换为二进制流,而数据的接收方则需要把二进制流再恢复为对象。
那么如何实现这一步呢,RPC用的是Netty框架。

二、Netty

老规矩,还是先来看看啥是Netty:
Netty 是由 JBOSS 提供的一个 Java 开源框架。Netty 提供异步的、基于事件驱动的网络应用程序框架,用以快速开发高性能、高可靠性的网络 IO 程序。
Netty 是一个基于 NIO 的网络编程框架。
欧吼,看到这里心里一慌,那啥是NIO呢一会儿再来看吧哈哈,还是先把Netty搞清楚吧。

1.线程模型

Netty 抽象出两组线程池:BossGroup 和 WorkerGroup,也可以叫做
BossNioEventLoopGroup 和 WorkerNioEventLoopGroup。每个线程池中都有NioEventLoop 线程。BossGroup 中的线程专门负责和客户端建立连接,WorkerGroup 中的线程专门负责处理连接上的读写。BossGroup 和 WorkerGroup 的类型都是NioEventLoopGroup。

NioEventLoopGroup 相当于一个事件循环组,这个组中含有多个事件循环,每个事件循环就是一个 NioEventLoop。

NioEventLoop表示一个不断循环的执行事件处理的线程,每个 NioEventLoop 都包含一个Selector,用于监听注册在其上的 Socket 网络连接(Channel)

NioEventLoopGroup 可以含有多个线程,即可以含有多个 NioEventLoop
每个 BossNioEventLoop 中循环执行以下三个步骤
select:轮训注册在其上的 ServerSocketChannel 的 accept 事件(OP_ACCEPT 事件)
processSelectedKeys:处理 accept 事件,与客户端建立连接,生成一个NioSocketChannel,并将其注册到某个 WorkerNioEventLoop 上的 Selector 上
runAllTasks:再去以此循环处理任务队列中的其他任务

每个 WorkerNioEventLoop 中循环执行以下三个步骤:
select:轮训注册在其上的 NioSocketChannel 的 read/write 事件
(OP_READ/OP_WRITE 事件)
processSelectedKeys:在对应的 NioSocketChannel 上处理 read/write 事件
runAllTasks:再去以此循环处理任务队列中的其他任务
在以上两个processSelectedKeys步骤中,会使用 Pipeline(管道),Pipeline 中引用了Channel,即通过 Pipeline 可以获取到对应的 Channel,Pipeline 中维护了很多的处理器(拦截处理器、过滤处理器、自定义处理器等)。

2.核心API介绍

2.1 ChannelHandler及其实现类

ChannelHandler 接口定义了许多事件处理的方法,我们可以通过重写这些方法去实现具 体的业务逻辑。API 关系如下图所示:

Netty开发中需要自定义一个 Handler 类去实现 ChannelHandle接口或其子接口或其实现类,然后通过重写相应方法实现业务逻辑,我们接下来看看一般都需要重写哪些方法

  • public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx),通道就绪事件
  • public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg),通道读取数据事件
  • public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) ,数据读取完毕事件
  • public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause),通道发生异常事件

2.2 ChannelPipeline

ChannelPipeline 是一个 Handler 的集合,它负责处理和拦截 inbound 或者 outbound 的事件和操作,相当于一个贯穿 Netty 的责任链.

如果客户端和服务器的Handler是一样的,消息从客户端到服务端或者反过来,每个Inbound类型或Outbound类型的Handler只会经过一次,混合类型的Handler(实现了Inbound和Outbound的Handler)会经过两次。准确说ChannelPipeline中是一个ChannelHandlerContext,每个上下文对象中有ChannelHandler. InboundHandler是按照Pipleline的加载顺序的顺序执行, OutboundHandler是按照Pipeline的加载顺序,逆序执行

2.3 ChannelHandlerContext

这是事件处理器上下文对 象 , Pipeline 链 中 的 实 际 处 理 节 点 。 每 个处理节点ChannelHandlerContext 中 包 含 一 个 具 体 的 事 件 处 理 器 ChannelHandler ,同时ChannelHandlerContext 中也绑定了对应的 ChannelPipeline和 Channel 的信息,方便对
ChannelHandler 进行调用。常用方法如下所示:

  • ChannelFuture close(),关闭通道
  • ChannelOutboundInvoker flush(),刷新
  • ChannelFuture writeAndFlush(Object msg) , 将 数 据 写 到ChannelPipeline 中 当 前 ChannelHandler 的下一个 ChannelHandler 开始处理(出站)

三、NIO

Java NIO 全称java non-blocking IO ,是指 JDK 提供的新 API。从 JDK1.4 开始,Java 提供了一系列改进的输入/输出的新特性,被统称为 NIO(即 New IO),是同步非阻塞的。
NIO 有三大核心部分:Channel(通道),Buffer(缓冲区), Selector(选择器)

  1. 每个 channel 都会对应一个 Buffer
  2. Selector 对应一个线程, 一个线程对应多个 channel(连接) 3. 每个 channel 都注册到 Selector选择器上
  3. Selector不断轮询查看Channel上的事件, 事件是通道Channel非常重要的概念
  4. Selector 会根据不同的事件,完成不同的处理操作
  5. Buffer 就是一个内存块 , 底层是有一个数组
  6. 数据的读取写入是通过 Buffer, 这个和 BIO , BIO 中要么是输入流,或者是输出流, 不能双向,但是
    NIO 的 Buffer 是可以读也可以写 , channel 是双向的.

1.缓冲区(Buffer)

缓冲区本质上是一个可以读写数据的内存块,可以理解成是一个数组,该对象提供了一组方法,可以更轻松地使用内存块,缓冲区对象内置了一些机制,能够跟踪和记录缓冲区的状态变化情况。Channel 提供从网络读取数据的渠道,但是读取或写入的数据都必须经由 Buffer。

在 NIO 中,Buffer是一个顶层父类,它是一个抽象类, 类的层级关系图,常用的缓冲区分别对应byte,short, int, long,float,double,char 7种.

2.通道(Channel)

通常来说NIO中的所有IO都是从 Channel(通道) 开始的。NIO 的通道类似于流,但有些区别如下:

  1. 通道可以读也可以写,流一般来说是单向的(只能读或者写,所以之前我们用流进行IO操作的时候
    需要分别创建一个输入流和一个输出流)
  2. 通道可以异步读写
  3. 通道总是基于缓冲区Buffer来读写

3. Selector (选择器)

可以用一个线程,处理多个的客户端连接,就会使用到NIO的Selector(选择器). Selector 能够检测多个注册的服务端通道上是否有事件发生,如果有事件发生,便获取事件然后针对每个事件进行相应的处理。这样就可以只用一个单线程去管理多个通道,也就是管理多个连接和请求。

总结

以上就是对RPC的简单介绍,欢迎评论区留言!