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RPC、REST API、Netty深入理解

程序员文章站 2024-02-23 09:48:04
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一：RPC

RPC 即远程过程调用（Remote Procedure Call Protocol，简称RPC），像调用本地服务(方法)一样调用服务器的服务(方法)。通常的实现有 XML-RPC , JSON-RPC , 通信方式基本相同, 所不同的只是传输数据的格式.

RPC是分布式架构的核心，按响应方式分如下两种：

同步调用：客户端调用服务方方法，等待直到服务方返回结果或者超时，再继续自己的操作

异步调用：客户端把消息发送给中间件，不再等待服务端返回，直接继续自己的操作。

同步调用的实现方式有WebService和RMI。Web Service提供的服务是基于web容器的，底层使用http协议，因而适合不同语言异构系统间的调用。RMI实际上是Java语言的RPC实现，允许方法返回 Java 对象以及基本数据类型，适合用于JAVA语言构建的不同系统间的调用。

异步调用的JAVA实现版就是JMS(Java Message Service)，目前开源的的JMS中间件有Apache社区的ActiveMQ、Kafka消息中间件，另外有阿里的RocketMQ。

RPC架构里包含如下4个组件:

1、 客户端(Client)：服务调用方

2、 客户端存根(Client Stub)：存放服务端地址信息，将客户端的请求参数打包成网络消息，再通过网络发送给服务方

3、 服务端存根(Server Stub)：接受客户端发送过来的消息并解包，再调用本地服务

4、 服务端(Server)：真正的服务提供者。
RPC、REST API、Netty深入理解

具体实现步骤：

1、 服务调用方（client）调用以本地调用方式调用服务；

2、 client stub接收到调用后负责将方法、参数等组装成能够进行网络传输的消息体；在Java里就是序列化的过程

3、 client stub找到服务地址，并将消息通过网络发送到服务端；

4、 server stub收到消息后进行解码,在Java里就是反序列化的过程；

5、 server stub根据解码结果调用本地的服务；

6、 本地服务执行处理逻辑；

7、 本地服务将结果返回给server stub；

8、 server stub将返回结果打包成消息，Java里的序列化；

9、 server stub将打包后的消息通过网络并发送至消费方

10、 client stub接收到消息，并进行解码, Java里的反序列化；

11、 服务调用方（client）得到最终结果。

RPC框架的目标就是把2-10步封装起来，把调用、编码/解码的过程封装起来，让用户像调用本地服务一样的调用远程服务。要做到对客户端（调用方）透明化服务， RPC框架需要考虑解决如下问题：
1、通讯问题 : 主要是通过在客户端和服务器之间建立TCP连接，远程过程调用的所有交换的数据都在这个连接里传输。连接可以是按需连接，调用结束后就断掉，也可以是长连接，多个远程过程调用共享同一个连接。
2、寻址问题 ： A服务器上的应用怎么告诉底层的RPC框架，如何连接到B服务器（如主机或IP地址）以及特定的端口，方法的名称是什么，这样才能完成调用。比如基于Web服务协议栈的RPC，就要提供一个endpoint URI，或者是从UDDI服务上查找。如果是RMI调用的话，还需要一个RMI Registry来注册服务的地址。
3、序列化与反序列化 ： 当A服务器上的应用发起远程过程调用时，方法的参数需要通过底层的网络协议如TCP传递到B服务器，由于网络协议是基于二进制的，内存中的参数的值要序列化成二进制的形式，也就是序列化（Serialize）或编组（marshal），通过寻址和传输将序列化的二进制发送给B服务器。
同理，B服务器接收参数要将参数反序列化。B服务器应用调用自己的方法处理后返回的结果也要序列化给A服务器，A服务器接收也要经过反序列化的过程。

二：REST

  REST即表述性状态传递（Representational State Transfer，简称REST），是一种软件架构风格。REST通过HTTP协议定义的通用动词方法(GET、PUT、DELETE、POST) ，以URI对网络资源进行唯一标识，响应端根据请求端的不同需求，通过无状态通信，对其请求的资源进行表述。
  Rest架构的主要原则：

  1. 网络上的所有事物都被抽象为资源
  2. 每个资源都有一个唯一的资源标识符
  3. 同一个资源具有多种表现形式(xml,json等)
  4. 对资源的各种操作不会改变资源标识符
  5. 所有的操作都是无状态的

其中表述性状态，是指(在某个瞬间状态的)资源数据的快照，包括资源数据的内容、表述格式(XML、JSON)等信息。

其中无状态通信，是指服务端(响应端)不保存任何与特定HTTP请求相关的资源，应用状态必须由请求方在请求过程中提供。要求在网络通信过程中，任意一个Web请求必须与其他请求隔离，当请求端提出请求时，请求本身包含了响应端为响应这一请求所需的全部信息。

REST使用HTTP+URI+XML /JSON 的技术来实现其API要求的架构风格：HTTP协议和URI用于统一接口和定位资源，文本、二进制流、XML、JSON等格式用来作为资源的表述。

举例：
在Restful之前的操作： 请求的地址对应具体的业务操作
http://127.0.0.1/user/query/1 GET 根据用户id查询用户数据
http://127.0.0.1/user/save POST 新增用户
http://127.0.0.1/user/update POST 修改用户信息
http://127.0.0.1/user/delete GET/POST 删除用户信息

RESTful用法： 请求
http://127.0.0.1/user/1 GET 根据用户id查询用户数据
http://127.0.0.1/user POST 新增用户
http://127.0.0.1/user PUT 修改用户信息
http://127.0.0.1/user DELETE 删除用户信息

RESTful风格的体现，在你使用了get请求，就是查询；使用post请求,就是新增的请求；使用put请求，就是修改的请求；使用delete请求，就是删除的请求。这样做就完全没有必要对crud做具体的描述。

满足REST约束条件和原则的架构，就被称为是RESTful架构。就像URL都是URI(统一资源标识)的表现形式一样，RESTful是符合REST原则的表现形式。

文末附上 SpringMVC实现RSRTful风格的代码 ↓

三、Netty

Netty是基于Java NIO client-server的网络应用框架，使用Netty可以快速开发网络应用，例如服务器和客户端协议。Netty提供了一种新的方式来开发网络应用程序，这种新的方式使它很容易使用和具有很强的扩展性。Netty的内部实现是很复杂的，但是Netty提供了简单易用的API从网络处理代码中解耦业务逻辑。Netty是完全基于NIO实现的，所以整个Netty都是异步的。

网络应用程序通常需要有较高的可扩展性，无论是Netty还是其他的基于Java Nio的框架，都会提供可扩展性的解决方案。Netty中一个关键组成部分是它的异步特性。

1）本质：JBoss做的一个Jar包
2）目的：快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序
3）优点：提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工具

Netty的特性

1）设计统一的API，适用于不同的协议（阻塞和非阻塞）基于灵活、可扩展的事件驱动模型高度可定制的线程模型可靠的无连接数据Socket支持（UDP）
2）性能更好的吞吐量，低延迟更省资源尽量减少不必要的内存拷贝
3）安全完整的SSL/TLS和STARTTLS的支持能在Applet与Android的限制环境运行良好
4）健壮性不再因过快、过慢或超负载连接导致OutOfMemoryError不再有在高速网络环境下NIO读写频率不一致的问题
5）易用完善的JavaDoc，用户指南和样例简洁简单仅信赖于JDK1.5

SpringMVC实现RSRTful风格代码：

SpringMVC原生态的支持了REST风格的架构设计，所涉及到的注解:

@RequestMapping

@PathVariable

@ResponseBody

package cn.itcast.mybatis.controller;

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMethod;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

import cn.itcast.mybatis.pojo.User;
import cn.itcast.mybatis.service.NewUserService;

@RequestMapping("restful/user")
@Controller
public class RestUserController {

    @Autowired
    private NewUserService newUserService;

    /**
     * 根据用户id查询用户数据
     * 
     * @param id
     * @return
     */
    @RequestMapping(value = "{id}", method = RequestMethod.GET)
    @ResponseBody
    public ResponseEntity<User> queryUserById(@PathVariable("id") Long id) {
        try {
            User user = this.newUserService.queryUserById(id);
            if (null == user) {
                // 资源不存在，响应404
                return ResponseEntity.status(HttpStatus.NOT_FOUND).body(null);
            }
            // 200
            // return ResponseEntity.status(HttpStatus.OK).body(user);
            return ResponseEntity.ok(user);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 500
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR).body(null);
    }

    /**
     * 新增用户
     * 
     * @param user
     * @return
     */
    @RequestMapping(method = RequestMethod.POST)
    public ResponseEntity<Void> saveUser(User user) {
        try {
            this.newUserService.saveUser(user);
            return ResponseEntity.status(HttpStatus.CREATED).build();
        } catch (Exception e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        // 500
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR).body(null);
    }

    /**
     * 更新用户资源
     * 
     * @param user
     * @return
     */
    @RequestMapping(method = RequestMethod.PUT)
    public ResponseEntity<Void> updateUser(User user) {
        try {
            this.newUserService.updateUser(user);
            return ResponseEntity.status(HttpStatus.NO_CONTENT).build();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 500
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR).body(null);
    }

    /**
     * 删除用户资源
     * 
     * @param user
     * @return
     */
    @RequestMapping(method = RequestMethod.DELETE)
    public ResponseEntity<Void> deleteUser(@RequestParam(value = "id", defaultValue = "0") Long id) {
        try {
            if (id.intValue() == 0) {
                // 请求参数有误
                return ResponseEntity.status(HttpStatus.BAD_REQUEST).build();
            }
            this.newUserService.deleteUserById(id);
            // 204
            return ResponseEntity.status(HttpStatus.NO_CONTENT).build();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 500
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR).body(null);
    }
}
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