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手写Dubbo框架「建议收藏」

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一句话认识DubboDubbo是阿里巴巴公司开源的一个高性能优秀的服务框架，使得应用可通过高性能的RPC实现服务的输出和输入功能，可以和Spring框架无缝集成。现在已成为Apache的开源项目。了解Dubbo详细了解直接进dubbo官网看中文文档:http://dubbo.apache.org/zh-cn/docs/user/preface/architecture.html一句话…

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

手写Dubbo框架

一句话认识Dubbo

Dubbo是阿里巴巴公司开源的一个高性能优秀的服务框架，使得应用可通过高性能的 RPC 实现服务的输出和输入功能，可以和Spring框架无缝集成。现在已成为Apache的开源项目。

了解Dubbo

详细了解直接进dubbo官网看中文文档:http://dubbo.apache.org/zh-cn/docs/user/preface/architecture.html
在这里插入图片描述

一句话明白RPC

RPC是什么？

RPC（Remote Procedure Call）—远程过程调用，它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的计算机通信协议。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，而程序员无需额外的为这个交互作用编程，如果涉及的软件采用面向对象编程(java)，那么远程过程调用亦可称作远程调用或远程方法调用。只要支持网络传输的协议就是RPC协议，RPC是一种框架。

手写可扩展的RPC协议

缘起

公司的项目也在用Dubbo，近日又看一关于手写dubbo的视频，于是乎想着手敲一下简单的dubbo框架

项目地址

https://github.com/ghostKang/dubbo-study

多模块设计

按照官网架构图，模块内容设计如下

  • 服务端：提供API，启动的时候要注册服务
  • 消费端：从注册中心获取服务，调用子服务
  • 注册中心：保存服务配置
  • RPC协议：基于Tomcat的HttpProtocol，基于Netty的DubboProtocol
    由于模块之间还要引用jar包，于是在手写实现时以包的形式代表各个模块
    在这里插入图片描述

服务端

提供API

也就是接口，实现接口

public interface HelloService {

    public void sayHello(String username);
}

public class HelloServiceImpl implements HelloService {
    public void sayHello(String username) {
        System.out.println("Hello:"+username);
    }
}

注册服务，启动tomcat

public class Provider {
    public static void main(String[] args) {
        // 注册服务
        URL url = new URL("localhost",8080);
        Register.regist(url, HelloService.class.getName(), HelloServiceImpl.class);

        // 启动tomcat
        HttpServer httpServer = new HttpServer();
        httpServer.start(url.getHostname(),url.getPort());
    }
}

注册中心实现

服务注册形式

以接口名为key，通过服务调用地址找到具体实现类为。
在消费端，直接传接口名就可以找到具体实现。

Map<interfacename,Map<URL,Class>>

两个数据bean

Invocation .java
要实现Serializable，在服务消费端设值后序列化成对象流传输，然后在服务提供端转为对象，获取接口名，从注册中心获取实现类，从而调用方法。

public class Invocation implements Serializable {
    private String interfaceName;
    private String methodName;
    private Object[] params;
    private Class[] paramTypes;
    public Invocation(String interfaceName, String methodName, Object[] params, Class[] paramTypes) {
        this.interfaceName = interfaceName;
        this.methodName = methodName;
        this.params = params;
        this.paramTypes = paramTypes;
    }
    public String getInterfaceName() {
        return interfaceName;
    }
    public void setInterfaceName(String interfaceName) {
        this.interfaceName = interfaceName;
    }
    public String getMethodName() {
        return methodName;
    }
    public void setMethodName(String methodName) {
        this.methodName = methodName;
    }
    public Object[] getParams() {
        return params;
    }
    public void setParams(Object[] params) {
        this.params = params;
    }

    public Class[] getParamTypes() {
        return paramTypes;
    }
    public void setParamTypes(Class[] paramTypes) {
        this.paramTypes = paramTypes;
    }
}

URL .java
地址接口类

public class URL {
    private String hostname;
    private Integer port;
    public URL(String hostname,Integer port){
        this.hostname = hostname;
        this.port = port;
    }
    public String getHostname() {
        return hostname;
    }
    public void setHostname(String hostname) {
        this.hostname = hostname;
    }
    public Integer getPort() {
        return port;
    }
    public void setPort(Integer port) {
        this.port = port;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        URL url = (URL) o;
        if (hostname != null ? !hostname.equals(url.hostname) : url.hostname != null) return false;
        return port != null ? port.equals(url.port) : url.port == null;
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        int result = hostname != null ? hostname.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + (port != null ? port.hashCode() : 0);
        return result;
    }
}

具体实现

Register.java

public class Register {

    private static Map<String,Map<URL,Class>> REGISTER = new HashMap<String, Map<URL, Class>>();

    /**
     * 注册服务（暴露接口）
     * @param url
     * @param interfaceName
     * @param implClass
     */
    public static void regist(URL url,String interfaceName,Class implClass){
        Map<URL,Class> map = new HashMap<URL, Class>();
        map.put(url,implClass);
        REGISTER.put(interfaceName,map);
    }

    /**
     * 从注册中心获取实现类（发现服务）
     * @param url
     * @param interfaceName
     * @return
     */
    public static Class get(URL url,String interfaceName){
        return REGISTER.get(interfaceName).get(url);
    }

}

HTTP协议

内嵌tomcat启动

引入内嵌tomcat依赖

<dependency>
      <groupId>org.apache.tomcat.embed</groupId>
      <artifactId>tomcat-embed-core</artifactId>
      <version>9.0.12</version>
</dependency>

tomcat结构
server.xml

<Server port="8005" shutdown="SHUTDOWN">
	<Service name="Catalina">
		<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"
               connectionTimeout="20000"
               redirectPort="8443" 
	       URIEncoding="UTF-8"/>
		<Engine name="Catalina" defaultHost="localhost">
			<Host name="localhost"  appBase="webapps"
            	unpackWARs="true" autoDeploy="true">
    		 	<Context path="" doBase="WORKDIR" reloadable="true"/>
     		</Host>
     </Engine>
  </Service>
</Server>

是不是很熟悉，根据这个xml结构构建一个tomcat启动类

具体实现

HttpServer.java

public class HttpServer {
    public void start(String hostname,Integer port){

        // 实例一个tomcat
        Tomcat tomcat = new Tomcat();

        // 构建server
        Server server = tomcat.getServer();

        /**
         * 在getServer的时候，就在方法内部执行了
         * Service service = new StandardService();
         * service.setName("Tomcat");
         * server.addService(service);
         */
        // 获取service
        Service service = server.findService("Tomcat");

        // 构建Connector
        Connector connector = new Connector();
        connector.setPort(port);
        connector.setURIEncoding("UTF-8");

        // 构建Engine
        Engine engine = new StandardEngine();
        engine.setDefaultHost(hostname);

        // 构建Host
        Host host = new StandardHost();
        host.setName(hostname);

        // 构建Context
        String contextPath = "";
        Context context = new StandardContext();
        context.setPath(contextPath);
        context.addLifecycleListener(new Tomcat.FixContextListener());// 生命周期监听器

        // 然后按照server.xml，一层层把子节点添加到父节点
        host.addChild(context);
        engine.addChild(host);
        service.setContainer(engine);
        service.addConnector(connector);
        // service在getServer时就被添加到server节点了

        // tomcat是一个servlet,设置路径与映射
        tomcat.addServlet(contextPath,"dispatcher",new DispatcherServlet());
        context.addServletMappingDecoded("/client/*","dispatcher");

        try {
            tomcat.start();// 启动tomcat
            tomcat.getServer().await();// 接受请求
        }catch (LifecycleException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
  }

HttpServerHandler.java
所有http请求交给HttpServerHandler处理，即服务消费端的远程调用

public class DispatcherServlet extends HttpServlet{
    @Override
    protected void service(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp) throws ServletException, IOException {
        // 方便后期在此拓展服务
        new HttpServerHandler().handler(req, resp);
    }
}

public class HttpServerHandler {
    public void handler(HttpServletRequest req, HttpServletResponse resp){
        try{
            // Http请求流转为对象
            InputStream is = req.getInputStream();
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(is);
            Invocation invocation = (Invocation)ois.readObject();

            // 寻找注册中心的实现类，通过反射执行方法
            Class implClass = Register.get(new URL("localhost",8080),invocation.getInterfaceName());
            Method method = implClass.getMethod(invocation.getMethodName(),invocation.getParamTypes());
            String result = (String) method.invoke(implClass.newInstance(),invocation.getParams());
            
            // 将结果返回
            IOUtils.write(result,resp.getOutputStream());
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

注意： URL一定要重写equals与hashCode方法，否则Register.get(new URL("localhost",8080),invocation.getInterfaceName());时为null。

消费端

consumer .java

public class consumer {

    public static void main(String[] args) {

        // 调用哪个方法
        Invocation invocation = new Invocation(
                HelloService.class.getName(),
                "sayHello",
                new Object[]{"yukang"},
                new Class[]{String.class});
                
		// 发现服务器
        String result = new HttpClient().post("localhost",8080,invocation);
        System.out.println(result);

    }
}

HttpClient.java

public class HttpClient {

    /**
     * 远程方法调用
     * @param hostname
     * @param port
     * @param invocation
     * @return
     */
    public String post(String hostname, Integer port, Invocation invocation){
        try {
            // 进行http连接
            URL url = new URL("http",hostname,port,"/client/");
            HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection)url.openConnection();
            connection.setRequestMethod("POST");
            connection.setDoOutput(true);// 必填项

            // 将对象写入输出流
            OutputStream os = connection.getOutputStream();
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(os);
            oos.writeObject(invocation);
            oos.flush();
            oos.close();

            // 将输入流转为字符串（此处可是java对象）
            InputStream is = connection.getInputStream();
            return IOUtils.toString(is);
        }catch (MalformedURLException e){
            e.printStackTrace();
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }
}

测试

先启动服务端

在这里插入图片描述
再启动服务端
在这里插入图片描述

优化

dubbo是直接引入接口jar包，调用接口方法就可以获取结果，于是使用到了动态代理返回一个代理对象。

动态代理

ProxyFactory.java

public class ProxyFactory<T> {
    public static <T> T getProxy(Class interfaceClass){
        return (T)Proxy.newProxyInstance(
                interfaceClass.getClassLoader(), new Class[]{interfaceClass}, new InvocationHandler() {
            @Override
            public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

                // 调用哪个方法
                Invocation invocation = new Invocation(
                        interfaceClass.getName(),
                        method.getName(),
                        args,
                        new Class[]{String.class});

                // 模拟负载均衡，随机获取服务器
                URL url = Register.random(interfaceClass.getName());

                // 调用
                HttpClient httpClient = new HttpClient();
                return httpClient.post(url.getHostname(),url.getPort(),invocation);
            }
        });
    }
}

以文本形式实现注册中心

因为消费端与服务端是两个进程，消费端是获取不到服务端的REGISTER的，所以需要在服务端注册时将URL写入文本，因然后在消费端根据interfaceName随机调度已发布服务的服务器地址。
Register.java

public class Register {

    private static Map<String,Map<URL,Class>> REGISTER = new HashMap<String, Map<URL, Class>>();

    /**
     * 注册服务（暴露接口）
     * @param url
     * @param interfaceName
     * @param implClass
     */
    public static void regist(URL url,String interfaceName,Class implClass){
        Map<URL,Class> map = new HashMap<URL, Class>();
        map.put(url,implClass);
        REGISTER.put(interfaceName,map);

        // 写入文本
        saveFile();
    }

    /**
     * 从注册中心获取实现类（发现服务）
     * @param url
     * @param interfaceName
     * @return
     */
    public static Class get(URL url,String interfaceName){
        return REGISTER.get(interfaceName).get(url);
    }

    /**
     * 模拟负载均衡，随机获取服务器
     * @param interfaceName
     * @return
     */
    public static URL random(String interfaceName){
        REGISTER = getFile();
        if(REGISTER != null){
            return REGISTER.get(interfaceName).keySet().iterator().next();
        }
        return null;
    }

    /**
     * 写入文本
     */
    public static void saveFile(){
        try {
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D://register.text");
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
            oos.writeObject(REGISTER);
            oos.flush();
            oos.close();
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 获取文本
     * @return
     */
    public static Map<String,Map<URL,Class>> getFile(){
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream("D://register.text");
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
            return (Map<String,Map<URL,Class>>)ois.readObject();
        }catch (IOException | ClassNotFoundException e){
            e.printStackTrace();
        }
        return null;
    }

    public static Class getClass(URL url,String interfaceName){
        REGISTER = getFile();
        if(REGISTER != null){
            return REGISTER.get(interfaceName).get(url);
        }
        return null;
    }

}

优化后的消费端

consumer.java

public class consumer {

    public static void main(String[] args) {

		// 此处模拟spring容器
        HelloService service = ProxyFactory.getProxy(HelloService.class);
        String result = service.sayHello("yukang");
        System.out.println(result);

    }
}

netty实现？

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