RPC通信原理（一）

RPC通信原理

RPC的概念

如果现在我有一个电商项目，用户要查询订单，自然而然是通过Service接口来调用订单的实现类。

我们把用户模块和订单模块都放在一起，打包成一个war包，然后再tomcat上运行，tomcat占有一个进程，这个项目也是在这个进程中运行的，模块之间的调用也是在进程的本地进行调用，那么如果我是一个分布式项目该怎么解决呢？

现在用户和订单模块部署在两台服务器上，这时候用户模块就不能直接调用订单模块了，只能够通过网络来进行调用，而RPC就是用来干这个事情的，通过RPC来进行服务之间的远程调用。

特点：

  • 把远程实现搬到了本地，效果上远程调用和本地调用没区别
  • 这里的搬运到了本地不是真的把代码CV到调用者本地，而是RPC的一种无侵入式的抽象，调用者可以像调用本地服务一样去调用远程的服务，其中的网络协议，数据传输等实现细节被RPC屏蔽掉。
  • 使用CS模式，客户端发起请求并传递参数，服务端接收参数后执行，并将执行结果返回
  • 底层网络通信细节对上层开发者屏蔽，上层开发者无需为这一交互过程做额外的编码，做到应用无侵入

RPC的应用场景有哪些？

需要远程通信的各类场景

小结

RPC中的关键技术点

调用过程如下：

调用流程总结：

首先客户端要远程调用这个接口，这个接口会由RPC底层动态代理实现远程调用，然后通过序列化数据，以及使用互相通信的协议编码，通过网络传输到对端服务器上，服务器从网络模块拿到数据，经过解码、反序列化一系列操作之后，调用这个函数的实现方法，把结果再次经过序列化和协议编码处理之后发送给客户端，客户端进行协议解码和反序列化得到数据。

小结

RPC中的高级特性

动态感知并且自动切换

当服务器压力小的时候可以减少RPC集群数量，当服务器压力大的时候可以增加RPC集群节点，这一过程都是自动完成的，这一功能依赖于注册中心。

服务发现模块会监听注册中心，看注册中心时候发送消息给服务发现模块，当注册中心的配置发生变化之后，注册中心会像服务发现模块发送消息，告知它配置已经发生了修改，然后去重写拉取配置，写入本地缓存当中。

小结

RPC的优势

Zookeeper的注册原理及存储结构

Zookeeper是一个树形结构，通过路径+节点来标识一个节点。

https://www.runoob.com/w3cnote/zookeeper-tutorial.html

注册中心Dubbo会记录有哪些远程调用的接口，及其生产者和消费者，对于远程调用的接口是一个持久节点，会一直存在，而生产者和消费者却是临时节点，这是因为：

  • 容错与自动摘除：

    • 当提供服务的生产者因为故障或正常关闭时，Zookeeper上的临时节点会自动删除。这样消费者（Consumer）从Zookeeper获取的服务列表中将不再包含已下线的服务提供者，实现了服务列表的自动更新和失效剔除。

  • 服务实例生命周期管理：

    • 临时节点的存在与Zookeeper客户端会话绑定，当服务提供者的Zookeeper客户端会话中断（例如进程退出、网络断开等情况）时，对应的临时节点就会被清理，这与服务提供者的生命周期保持一致。

  • 负载均衡与集群伸缩性

    • 使用临时节点可以方便地支持集群环境下的动态扩容与缩容，新的服务提供者上线或者旧的提供者下线，都能迅速反映到服务注册中心，进而使得消费者能及时感知并调整访问策略。

Dubbo协议异步单一长连接原理与优势

2. 异步单一长连接原理

2.1 异步通信

Dubbo协议采用异步通信模型，即客户端发送请求后不需要等待服务端响应，可以立即进行其他操作。这种模型的核心在于使用了NIO（Non-blocking I/O）技术，通过事件驱动和回调机制来实现请求的并发处理。

具体来说，客户端在发送请求后，将请求信息注册到事件多路复用器上。当服务端响应到达时，事件多路复用器会触发相应的回调函数进行处理。这样一来，客户端就可以异步地处理多个请求，提高了系统的并发能力和吞吐量。

2.2 单一长连接

Dubbo协议使用单一长连接的方式来进行通信。所谓单一长连接，就是指客户端与服务端之间只建立一个TCP连接，并保持长时间的有效性。

这种设计方案有以下几个优势：

2.2.1 连接复用

由于只有一个TCP连接，不需要频繁地建立和关闭连接，避免了TCP连接的三次握手和四次挥手的开销。同时，连接的复用还可以减轻网络设备的负担，提高网络的利用率。

2.2.2 减少资源消耗

每个TCP连接都会占用一定的系统内存和CPU资源，如果每个请求都需要建立新的连接，那么系统资源开销将会非常大。而采用单一长连接的方式，可以大幅度降低资源的消耗，提高系统的稳定性和可伸缩性。

2.2.3 保证顺序性

由于Dubbo协议仅使用一个连接，发送的请求和接收的响应不会交错。这意味着请求和响应可以按照发送的顺序进行处理，不会出现乱序的情况。这在一些有序性要求较高的场景中非常重要。

3. 异步单一长连接的优势

异步单一长连接作为Dubbo协议的核心设计，具有以下几个显著的优势：

3.1 减少网络开销

采用异步通信模型和单一长连接方式可以减少网络的开销，避免了频繁地建立和关闭连接带来的额外开销。这对于海量请求的场景尤为重要，可以提升系统的性能和吞吐量。

3.2 提高系统的稳定性和可伸缩性

由于单一长连接减少了资源消耗，系统的稳定性和可伸缩性得到了提高。在高并发情况下，系统能够更好地承受请求的压力，同时也降低了系统崩溃的风险。

3.3 简化系统维护和监控

采用单一长连接的方式简化了系统的维护和监控工作。只需要关注一个TCP连接的状态和性能指标，而不需要管理多个独立的连接。这有助于提高运维效率和降低维护成本。

3.4 保证请求顺序性

由于异步通信模型和单一长连接的特性，Dubbo协议能够保证请求和响应的顺序性。这对于某些有序性要求的业务场景非常重要，例如金融交易系统中的订单处理。

长链接中断的情况：

  1. 服务端或客户端主动断开连接。
  2. 网络故障导致连接中断。
  3. 客户端（如消费方应用）或者服务端进程终止。

代理技术

JDK Proxy原理

//JDK的动态代理
public class JdkProxyTest {
    public static void main(String[] args) {
     //会将生成的class保存在工程根目录下的 com/sun/proxy 目录里面
    System.setProperty("sun.misc.ProxyGenerator.saveGeneratedFiles","true");
        BookService bookService=(BookService) Proxy.newProxyInstance(
                Thread.currentThread().getContextClassLoader(), //类加载器
                new Class[]{BookService.class}, //要动态代理实现的方法
                new Handler() //要调用的方法实现
        );
        Book book=bookService.findById("100");
        System.out.println(book);
    }

    static class Handler implements InvocationHandler{

        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            //发起远程网络调用
            System.out.println("模拟发起网络远程调用");
            Book book=new Book();
            book.setId(args[0].toString());
            book.setName("斗破苍穹");
            book.setTitle("玄幻");
            book.setTag("玄幻");
            book.setContent("爽文");
            return book;
        }
    }
}

查看其代理类：

public final class $Proxy0 extends Proxy implements BookService {
    private static Method m1;
    private static Method m2;
    private static Method m0;
    private static Method m3;

    public $Proxy0(InvocationHandler var1) throws  {
        super(var1);
    }

    public final boolean equals(Object var1) throws  {
        try {
            return (Boolean)super.h.invoke(this, m1, new Object[]{var1});
        } catch (RuntimeException | Error var3) {
            throw var3;
        } catch (Throwable var4) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var4);
        }
    }

    public final String toString() throws  {
        try {
            return (String)super.h.invoke(this, m2, (Object[])null);
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }

    public final int hashCode() throws  {
        try {
            return (Integer)super.h.invoke(this, m0, (Object[])null);
        } catch (RuntimeException | Error var2) {
            throw var2;
        } catch (Throwable var3) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var3);
        }
    }

    public final Book findById(String var1) throws  {
        try {
            return (Book)super.h.invoke(this, m3, new Object[]{var1});
        } catch (RuntimeException | Error var3) {
            throw var3;
        } catch (Throwable var4) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var4);
        }
    }

    static {
        try {
            m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
            m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");
            m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");
            m3 = Class.forName("BookService").getMethod("findById", Class.forName("java.lang.String"));
        } catch (NoSuchMethodException var2) {
            throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
        } catch (ClassNotFoundException var3) {
            throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
        }
    }
}

对上述代码精简一下：

public final class $Proxy0 extends Proxy implements BookService {
    private static Method m1;
    private static Method m2;
    private static Method m0;
    private static Method m3; //findById方法

    public $Proxy0(InvocationHandler var1) throws  {
        super(var1);
    }

    public final Book findById(String var1) throws  {
        try {
            return (Book)super.h.invoke(this, m3, new Object[]{var1});
        } catch (RuntimeException | Error var3) {
            throw var3;
        } catch (Throwable var4) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var4);
        }
    }

    static {
        try {
            m1 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("equals", Class.forName("java.lang.Object"));
            m2 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("toString");
            m0 = Class.forName("java.lang.Object").getMethod("hashCode");
            m3 = Class.forName("BookService").getMethod("findById", Class.forName("java.lang.String"));
        } catch (NoSuchMethodException var2) {
            throw new NoSuchMethodError(var2.getMessage());
        } catch (ClassNotFoundException var3) {
            throw new NoClassDefFoundError(var3.getMessage());
        }
    }
}

super(var1);//查看一下这个函数，如下

	protected InvocationHandler h;

    protected Proxy(InvocationHandler h) {
        Objects.requireNonNull(h);
        this.h = h;
    }

    public final Book findById(String var1) throws  {
        try {
            return (Book)super.h.invoke(this, m3, new Object[]{var1}); //这里的h就是我们传递过来的Handler方法，也就是直接调用我们自己实现的handler方法
        } catch (RuntimeException | Error var3) {
            throw var3;
        } catch (Throwable var4) {
            throw new UndeclaredThrowableException(var4);
        }
    }

其他动态代理的解决方案

小结

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