27、Netty入门 - 用 Netty 实现 DubboRPC

1. RPC 调用流程分析

1.1 RPC基本介绍

1、RPC（Remote Procedure Call）远程过程调用，是一个计算机通信协议。该协议允许运行于一台计算机的程序调用另一台计算机的子程序，而程序员无需额外地为这个交互作用编程。

2、两个或多个应用程序都分布在不同的服务器上，它们之间的调用都像是本地方法调用一样。

3、常用的 RPC 框架有：比较知名的阿里的 Dubbo、google 的 gRPC、GO语言的 rpcx、Apache 的 thrift，Spring 旗下的 Spring Cloud。

1.2 RPC调用流程

术语说明：在 RPC 中，Client 叫服务消费者，Server 叫服务提供者。

RPC调用流程说明：

1、服务消费方（Client）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、参数等封装成能够进行网络传输的消息体；

3、client stub 将消息进行编码并发送到服务端；

4、server stub 收到消息后进行解码；

5、server stub 根据解码结果调用本地的服务；

6、本地服务执行并将结果返回给 server stub；

7、server stub 将返回导入结果进行编码并发送至消费方；

8、client stub 接收到消息并进行解码；

9、服务消费方（client）得到结果。

小结：RPC 的目标就是将 2-8 这些步骤都封装起来，用户无需关心这些细节，可以像调用本地方法一样即可完成远程服务调用。

2.基于 Netty 实现 DubboRPC

2.1 需求说明

1、Dubbo 底层使用了 Netty 作为网络通讯框架，要求用 Netty 实现一个简单的 RPC 框架。

2、模仿 Dubbo，消费者和提供者约定接口和协议，消费者远程调用提供者的服务，提供者返回一个字符串，消费者打印提供者返回的数据。底层网络通信使用 Netty 4.1.20。

2.2 设计说明

1、创建一个接口，定义抽象方法。用于消费者和提供者之间的约定。

2、创建一个提供者，该类需要监听消费者的请求，并按照约定返回数据。

3、创建一个消费者，该类需要透明的调用自己不存在的方法，内部需要使用 Netty 请求提供者返回数据。

4、开发的分析图，如下所示。

公共接口代码：

public interface HelloService {

    String hello(String message);
}

服务提供者代码：

public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    private static int count = 0;

    // 当有消费方调用该方法时，就返回一个结果
    @Override
    public String hello(String message) {
        System.out.println("收到客户端消息=" + message);
        // 根据 message 返回不同的结果
        if(message != null){
            return "你好，客户端，我已经收到你的消息【" + message + "】第" + (++count) + "次";
        }else{
            return "你好，客户端，我已经收到你的消息";
        }
    }
}

/**
 * ServerBootstrap 会启动一个服务提供者，就是NettyServer
 */
public class ServerBootstrap {
    public static void main(String[] args) {
        NettyServer.startServer("127.0.0.1", 7000);
    }
}

服务端代码：

public class NettyServer {

    public static void startServer(String hostname, int port){
        startServer0(hostname, port);
    }

    // 编写一个方法，完成对 NettyServer 初始化工作
    private static void startServer0(String hostname, int port){
        NioEventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        NioEventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(8);

        try {
            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
            serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                        @Override
                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                            ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                            pipeline.addLast(new StringDecoder());
                            pipeline.addLast(new StringEncoder());
                            pipeline.addLast(new NettyServerHandler());
                        }
                    });

            ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(hostname, port).sync();
            System.out.println("服务提供方开始提供服务......");
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        // 获取客户端发送的消息，并调用服务
        System.out.println("msg=" + msg);
        // 客户端在调用服务器的 api 时，需要定义一个协议
        // 比如我们要求 每次发消息时都必须以某个字符串开头 ""HelloService#hello#"
        if(msg.toString().startsWith("HelloService#hello#")){
            String result = new HelloServiceImpl().hello(msg.toString().substring(msg.toString().lastIndexOf("#") + 1));
            ctx.writeAndFlush(result);
        }
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        ctx.close();
    }
}

客户端代码：

public class NettyClient {
    // 创建线程池
    private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors());
    private static NettyClientHandler client;
    private int count = 0;

    // 编写方法使用代理模式，获取一个代理对象
    public Object getBean(final Class<?> serviceClass, final String providerName) {
        return Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(),
                new Class<?>[]{serviceClass},
                (proxy, method, args) -> {
                    System.out.println("(proxy, method, args) 进入....." + (++count) + "次");
                    // 客户端每调用一次，就会进入到该代码
                    if (client == null) {
                        initClient();
                    }

                    // 设置要发给服务器端的信息
                    // providerName 协议头，args[0] 就是客户端调用 api hello(???)，参数
                    client.setPara(providerName + args[0]);

                    return executor.submit(client).get();
                });
    }

    // 初始化客户端
    private static void initClient() {
        client = new NettyClientHandler();
        // 创建 EventLoopGroup
        NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
        bootstrap.group(group)
                .channel(NioSocketChannel.class)
                .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
                .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                    @Override
                    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
                        ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                        pipeline.addLast(new StringDecoder());
                        pipeline.addLast(new StringEncoder());
                        pipeline.addLast(client);
                    }
                });

        try {
            bootstrap.connect("127.0.0.1", 7000).sync();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter implements Callable {
    // 上下文
    private ChannelHandlerContext context;
    // 返回的结果
    private String result;
    // 客户端调用方法时，传入的参数
    private String para;

    // 与服务器的连接创建成功后，就会被调用
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        System.out.println(" channelActive 被调用");
        context = ctx;
    }

    // 收到服务器的数据后，就会调用此方法
    @Override
    public synchronized void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        System.out.println(" channelRead 被调用");
        result = msg.toString();
        // 唤醒等待的线程
        notify();
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        super.exceptionCaught(ctx, cause);
    }

    // 被代理对象调用，发送数据给服务器，-> wait ->等待被唤醒 -> 返回结果
    @Override
    public synchronized Object call() throws Exception {
        System.out.println(" call1 被调用");
        context.writeAndFlush(para);
        // 进行 wait
        // 等待 channelRad 方法获取到服务器的结果后，唤醒
        wait();
        System.out.println(" call2 被调用");
        return result;
    }

    void setPara(String para){
        System.out.println(" setPara 被调用");
        this.para = para;
    }
}

public class ClientBootstrap {

    // 定义协议头
    public static final String providerName = "HelloService#hello#";
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 创建一个消费者
        NettyClient customer = new NettyClient();

        // 创建代理对象
        HelloService service = (HelloService) customer.getBean(HelloService.class, providerName);

        for (; ; ) {
            Thread.sleep(2 * 1000);

            // 通过代理对象 调用服务提供者的方法
            String res = service.hello("你好  dubbo~~~~");
            System.out.println("调用的结果 res =" + res);
        }
    }
}