day05.轻量级RPC框架大数据教程

day05.轻量级RPC框架【大数据教程】

轻量级RPC框架开发

1. RPC原理学习

1.1. 什么是RPC

RPC（Remote Procedure Call Protocol）——远程过程调用协议，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协议。RPC协议假定某些传输协议的存在，如TCP或UDP，为通信程序之间携带信息数据。在OSI网络通信模型中，RPC跨越了传输层和应用层。RPC使得开发包括网络分布式多程序在内的应用程序更加容易。

RPC采用客户机/服务器模式。请求程序就是一个客户机，而服务提供程序就是一个服务器。首先，客户机调用进程发送一个有进程参数的调用信息到服务进程，然后等待应答信息。在服务器端，进程保持睡眠状态直到调用信息到达为止。当一个调用信息到达，服务器获得进程参数，计算结果，发送答复信息，然后等待下一个调用信息，最后，客户端调用进程接收答复信息，获得进程结果，然后调用执行继续进行。

1.2. RPC原理

运行时,一次客户机对服务器的RPC调用,其内部操作大致有如下十步：

1.调用客户端句柄；执行传送参数

2.调用本地系统内核发送网络消息

3.消息传送到远程主机

4.服务器句柄得到消息并取得参数

5.执行远程过程

6.执行的过程将结果返回服务器句柄

7.服务器句柄返回结果，调用远程系统内核

8.消息传回本地主机

9.客户句柄由内核接收消息

10.客户接收句柄返回的数据

1.3. hadoopRPC演示

见代码（教程和代码在www.javahelp.com.cn）

2.nio原理学习(nio的优势不在于数据传送的速度)

2.1. 简介

nio是New IO的简称，在jdk1.4里提供的新api。Sun官方标榜的特性如下： 为所有的原始类型提供(Buffer)缓存支持。字符集编码解码解决方案。Channel：一个新的原始I/O抽象。 支持锁和内存映射文件的文件访问接口。 提供多路(non-bloking)非阻塞式的高伸缩性网络I/O。

2.2. 传统socket和socket nio代码

见代码（教程和代码在www.javahelp.com.cn）

2.3. socket nio原理

2.3.1.传统的I/O

使用传统的I/O程序读取文件内容,并写入到另一个文件(或Socket),如下程序:

File.read(fileDesc, buf, len);

Socket.send(socket, buf, len);

会有较大的性能开销,主要表现在一下两方面:

1.上下文切换(context switch),此处有4次用户态和内核态的切换

2. Buffer内存开销,一个是应用程序buffer,另一个是系统读取buffer以及socket buffer

其运行示意图如下

1)先将文件内容从磁盘中拷贝到操作系统buffer

2)再从操作系统buffer拷贝到程序应用buffer

3)从程序buffer拷贝到socket buffer

4)从socket buffer拷贝到协议引擎.

2.3.2. NIO

NIO技术省去了将操作系统的read buffer拷贝到程序的buffer,以及从程序buffer拷贝到socket buffer的步骤,直接将read buffer拷贝到socket buffer. java的FileChannel.transferTo()方法就是这样的实现,这个实现是依赖于操作系统底层的sendFile()实现的.

publicvoid transferTo(long position, long count, WritableByteChannel target);

他的底层调用的是系统调用sendFile()方法

sendfile(int out_fd, int in_fd, off_t *offset, size_t count);

如下图

3.netty常用API学习

3.1. netty简介

Netty是基于Java NIO的网络应用框架.

Netty是一个NIO client-server(客户端服务器)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使开发网络应用程序，这种新的方式使得它很容易使用和有很强的扩展性。Netty的内部实现时很复杂的，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.

3.2. netty的helloworld

3.2.1.下载netty包

•下载netty包，下载地址http://netty.io/

3.2.2. 服务端启动类

3.2.3. 服务端回调方法

3.2.4. 客户端启动类

3.2.5. 客户端回调方法

3.3. netty中handler的执行顺序

3.3.1. 简介

Handler在netty中，无疑占据着非常重要的地位。Handler与Servlet中的filter很像，通过Handler可以完成通讯报文的解码编码、拦截指定的报文、统一对日志错误进行处理、统一对请求进行计数、控制Handler执行与否。一句话，没有它做不到的只有你想不到的。

Netty中的所有handler都实现自ChannelHandler接口。按照输出输出来分，分为ChannelInboundHandler、ChannelOutboundHandler两大类。ChannelInboundHandler对从客户端发往服务器的报文进行处理，一般用来执行解码、读取客户端数据、进行业务处理等；ChannelOutboundHandler对从服务器发往客户端的报文进行处理，一般用来进行编码、发送报文到客户端。

Netty中，可以注册多个handler。ChannelInboundHandler按照注册的先后顺序执行；ChannelOutboundHandler按照注册的先后顺序逆序执行，如下图所示，按照注册的先后顺序对Handler进行排序，request进入Netty后的执行顺序为：

3.3.2. 代码

见代码

3.3.3. 总结

在使用Handler的过程中，需要注意：

1、ChannelInboundHandler之间的传递，通过调用ctx.fireChannelRead(msg)实现；调用ctx.write(msg)将传递到ChannelOutboundHandler。

2、ctx.write()方法执行后，需要调用flush()方法才能令它立即执行。

3、流水线pipeline中outhandler不能放在最后，否则不生效

4、Handler的消费处理放在最后一个处理。

3.4. netty发送对象

3.4.1. 简介

Netty中，通讯的双方建立连接后，会把数据按照ByteBuf的方式进行传输，例如http协议中，就是通过HttpRequestDecoder对ByteBuf数据流进行处理，转换成http的对象。基于这个思路，我自定义一种通讯协议：Server和客户端直接传输java对象。

实现的原理是通过Encoder把java对象转换成ByteBuf流进行传输，通过Decoder把ByteBuf转换成java对象进行处理，处理逻辑如下图所示：

3.4.2. 代码

见代码

4.Spring（IOC/AOP）注解学习

4.1. spring的初始化顺序

在spring的配置文件中配置bean，如下

在One类和Two类中，分别实现一个参数的构造如下

加载spring配置文件，初始化bean如下

那么。结果如何呢？

结论：spring会按照bean的顺序依次初始化xml中配置的所有bean

4.1.1. 通过ApplicationContextAware加载Spring上下文环境

在One中实现ApplicationContextAware接口会出现如何的变换呢？

结果

4.1.2. InitializingBean的作用

在One中实现InitializingBean接口呢?

结果：

4.1.3. 如果使用注解@Component

使用@Component注入类，那么它的顺序是如何呢？

4.1.4. 结论

1.spring先检查注解注入的bean，并将它们实例化

2.然后spring初始化bean的顺序是按照xml中配置的顺序依次执行构造

3.如果某个类实现了ApplicationContextAware接口，会在类初始化完成后调用setApplicationContext（）方法进行操作

4.如果某个类实现了InitializingBean接口，会在类初始化完成后，并在setApplicationContext（）方法执行完毕后，调用afterPropertiesSet（）方法进行操作

4.2. 注解使用回顾

1、在spring中，用注解来向Spring容器注册Bean。需要在applicationContext.xml中注册。

2、如果某个类的头上带有特定的注解@Component/@Repository/@Service/@Controller，就会将这个对象作为Bean注册进Spring容器

3、在使用spring管理的bean时，无需在对调用的对象进行new的过程，只需使用@Autowired将需要的bean注入本类即可

4.3. 自定义注解

4.3.1.解释

1.自定义注解的作用：在反射中获取注解，以取得注解修饰的“类、方法、属性”的相关解释。

2.java内置注解

@Target表示该注解用于什么地方，可能的ElemenetType参数包括：

ElemenetType.CONSTRUCTOR构造器声明

ElemenetType.FIELD域声明（包括enum实例）

ElemenetType.LOCAL_VARIABLE局部变量声明

ElemenetType.METHOD方法声明

ElemenetType.PACKAGE包声明

ElemenetType.PARAMETER参数声明

ElemenetType.TYPE类，接口（包括注解类型）或enum声明

@Retention表示在什么级别保存该注解信息。可选的RetentionPolicy参数包括：

RetentionPolicy.SOURCE注解将被编译器丢弃

RetentionPolicy.CLASS注解在class文件中可用，但会被VM丢弃

RetentionPolicy.RUNTIME JVM将在运行期也保留注释，因此可以通过反射机制读取注解的信息。

4.3.2. 实现

定义自定义注解

2.将直接类加到需要使用的类上，我们可以通过获取注解，来得到这个类

3.类实现的接口

4.通过ApplicationContext获取所有标记这个注解的类

5.结合spring实现junit测试

5.轻量级RPC框架开发

5.1.轻量级RPC框架需求分析及原理分析

5.1.1. netty实现的RPC的缺点

在我们平常使用的RPC中，例如webservice，使用的习惯类似于下图

但是netty的实现过于底层，我们不能够像以前一样只关心方法的调用，而是要关心数据的传输，对于不熟悉netty的开发者，需要了解很多netty的概念和逻辑，才能实现RPC的调用。

应上面的需求，我们需要基于netty实现一个我们熟悉的RPC框架。逻辑如下：

5.2. 轻量级RPC框架开发

见代码（教程和代码在www.javahelp.com.cn）

5.3. zookeeper API简单使用及框架介绍

5.3.1. zk简介和单机版搭建

见文档（教程和代码在www.javahelp.com.cn）

5.3.2. zk简单api使用

见代码（教程和代码在www.javahelp.com.cn）

5.3.3. zk在框架中的实现

在上面的框架中，server端存在着一个问题，就是单点问题，也就是说，当服务端“挂了”之后，框架的使用就造成了单点屏障。

我们可以通过zookeeper来实现服务端的负载均衡