首页手记 grpc实战——构建一个简单的...

grpc实战——构建一个简单的名称解析服务

标签：

Java

环境说明：
语言主要用java实现，ide使用的是idea，使用maven作为软件项目管理工具。

说明：本项目源码已发布，点击grpc名称服务可以看到本项目的源码。欢迎大家fork实践体验。

本篇主要是对grpc的一个实战过程。主要完成服务简单调用，后面的文章中我会陆续给大家分享服务器流式调用、客户端流式调用和双向流式调用。关于grpc，大家大概知道这是一个Google开源的一套rpc(远程服务调用框架)就可以了。在使用grpc的时候需要定义一个的服务，以及服务中提供的方法，当然也需要定义服务的方法中所涉及到的入参和出参。简而言之，就是在服务端会实现服务的接口，并开启grpc服务器来接收客户端的请求。客户端则在连接上服务端后，会得到一个stub。利用这个stub可以调用相应的远程服务，操作上就像调用本地服务一样，框架屏蔽了大量的底层工作，包括网络传输协议，序列化对象等，使得开发非常简单。

图片.png

借用一下官方文档中的图示，大家大概就能懂整个流程了，这个图示也很好地展现了grpc语言无关的特性，服务端和客户端可以是完全不一样的两个语言（但是必须是grpc支持的语言，目前主流的语言grpc都已经提供了支持）。

第一步：创建项目

这里我们主要是创建一个多模块项目名称为grpc，然后在其中创建两个模块grpc-server和grpc-client。不会创建的童鞋，可以查看我的另外一篇文章idea创建多模块项目。创建完成后整体项目结构如图所示：

图片.png

第二步：安装protobuf support插件

安装该插件后，idea则对.proto文件有了编辑支持，相对来说更友好一些。
在设置界面中，选择Plugins，然后点击Browse repositories，在弹出页面搜索框中搜索protobuf support，安装即可。

图片.png

第三步：pom.xml配置

        <dependency>
           <groupId>io.grpc</groupId>
            <artifactId>grpc-netty</artifactId>
            <version>${grpc.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>io.grpc</groupId>
            <artifactId>grpc-protobuf</artifactId>
            <version>${grpc.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>io.grpc</groupId>
            <artifactId>grpc-stub</artifactId>
            <version>${grpc.version}</version>
        </dependency>

其中版本主要是这样的（版本很重要！如果出现不兼容的版本，很可能程序就跑不起来，而且比较难找错）。这里官方文档已经用上了grpc
1.13.0，然而阿里云似乎找不到，所以这里只能用1.12.0版本了。

    <properties>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <java.version>1.8</java.version>
        <grpc.version>1.12.0</grpc.version>
        <protoc.version>3.5.1-1</protoc.version>
    </properties>

另外，还需要配置一下插件protobuf maven插件，有了这个插件之后，我们才可以用idea来编译.proto文件。否则，手工编译的方式较为麻烦。这里需要注意一点的就是protoc-gen-grpc-java的版本需要和之前grpc依赖的版本一致。

    <build>
        <extensions>
            <extension>
                <groupId>kr.motd.maven</groupId>
                <artifactId>os-maven-plugin</artifactId>
                <version>1.5.0.Final</version>
            </extension>
        </extensions>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.xolstice.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>protobuf-maven-plugin</artifactId>
                <version>0.5.1</version>
                <configuration>
                    <protocArtifact>com.google.protobuf:protoc:${protoc.version}:exe:${os.detected.classifier}</protocArtifact>
                    <pluginId>grpc-java</pluginId>
                    <pluginArtifact>io.grpc:protoc-gen-grpc-java:${grpc.version}:exe:${os.detected.classifier}</pluginArtifact>
                </configuration>
                <executions>
                    <execution>
                        <goals>
                            <goal>compile</goal>
                            <goal>compile-custom</goal>
                        </goals>
                    </execution>
                </executions>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

第四步：定义服务和参数

grpc定义服务的方式主要还是通过protocal buffer的形式（这也是服务调用过程中序列化的方式），protocal buffer是另外一个Google的开源项目（这里不得不感慨一下，谷歌是真的强）。
这里我们需要在一个.proto文件中定义我们的服务以及参数，不熟悉的童鞋可以去自行了解一下具体的语法，不过直接看我的代码应该也没什么问题，毕竟语法相对还是比较好理解的。
我们首先在main目录下创建一个proto文件夹，在这个文件夹中创建我们的.proto文件，比如我们这里取名为nameService.proto，定义如下：

syntax = "proto3";

option java_multiple_files = true;
option java_package = "io.grpc.examples.nameserver";
option java_outer_classname = "NameProto";
option objc_class_prefix = "NS";

package nameserver;// 定义服务service NameService {    // 服务中的方法，用于根据Name类型的参数获得一个Ip类型的返回值
    rpc getIpByName (Name) returns (Ip) {}
}//定义Name消息类型，其中name为其序列为1的字段message Name {    string name = 1;
}//定义Ip消息类型，其中ip为其序列为1的字段message Ip {    string ip = 1;
}

根据注释，大家应该还是比较容易理解这个服务定义和消息定义的，值得一提的是其中的java_package的选项，这个主要是为java服务的，可以用来指定一个符合java规范的报名（因为默认报名对于java规范来说不是那么友好），这个选项只对编译成java代码有效。

第五步：编译nameService.proto

目前，我们主要将proto文件放在了grpc-server的proto目录中，项目结构如下图所示：

图片.png

因为我们已经安装了编译插件，在idea中可以利用maven编译proto文件了。

图片.png

可以看到编译完成后，项目结构中多了一个target目录，里面就存放着我们需要用到的java类。感兴趣的童鞋可以在实践过程中，直接去研究一下。generated-sources目录下主要存放了生成的java代码。

图片.png

其中NameServiceGrpc是一个很重要的类，直接关系到我们的服务，我们自己提供的服务需要继承它的一个内部类，在客户端中则是可以从中得到一个stub用于调用。Ip类和Name类则主要是消息类型，这里主要是作为一个参数类型。

第六步：写服务端代码

服务端其实需要做两件事。

第一件，实现提供的服务，这是本职工作。
第二件，启动一个grpc服务器，用于接收客户端的请求。

那么在这里，我也把两件事分开做。

实现提供的服务

要实现提供的服务，只需要写一个类继承NameServiceGrpc.NameServiceImplBase这个类即可，然后因为我们定义的方法是getIpByName，那么我们也实现这个方法，值得一提的是，需要注意一下这个方法的参数是固定的，不能随心所欲地写。主要代码如下：

public class NameServiceImplBaseImpl extends NameServiceGrpc.NameServiceImplBase {

    private Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();    private Logger logger = Logger.getLogger(NameServiceImplBaseImpl.class.getName());    public NameServiceImplBaseImpl() {        map.put("Sunny","125.216.242.51");        map.put("David","117.226.178.139");

    }

    @Override    public void getIpByName(Name request, StreamObserver<Ip> responseObserver) {
        logger.log(Level.INFO,"requst is coming. args=" + request.getName());

        Ip ip = Ip.newBuilder().setIp(getName(request.getName())).build();

        responseObserver.onNext(ip);

        responseObserver.onCompleted();

    }    public String getName(String name){
        String ip = map.get(name);        if(ip == null){            return "0.0.0.0";
        }        return ip;
    }
}

在这里，名称服务主要是存储在一个map中，想要做的更好的童鞋可以尝试放到数据库中。在构造方法中，向map中加入一些条目。在getIpByName中，onNext方法用于向客户端返回结果，而onComplete方法则用于告诉客户端，这次调用已经完成。这些都是相对固定的套路。细心的童鞋可能注意到了，我们map实际存的是String类型的值，而非Name和Ip类型的值，那么我们需要有一定的转换，实际上getName方法会返回一个String类型的ip，在getIpByName中转换为Ip类型后才进行返回。另外，需要特别说一下，大家可以去看一下proto文件编译后的源码，消息类型生成的java类中，构造方法都是私有方法，因此我们只能通过类似Ip.newBuilder().setIp(getName(request.getName())).build()的方法来构造相应的参数对象，这些类型中都有一个Builder的内部类，可以用来辅助生成这些类型的对象。

构建grpcserver类用于接收客户端的请求。代码如下：

public class NameServer {    private Logger logger = Logger.getLogger(NameServer.class.getName());    private static final int DEFAULT_PORT = 8088;    private int port;//服务端口号

    private Server server;    public NameServer(int port) {        this(port,ServerBuilder.forPort(port));
    }    public NameServer(int port, ServerBuilder<?> serverBuilder){        this.port = port;

        server = serverBuilder.addService(new NameServiceImplBaseImpl()).build();

    }    private void start() throws IOException {
        server.start();
        logger.info("Server has started, listening on " + port);
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread() {            @Override
            public void run() {

                NameServer.this.stop();

            }
        });
    }    private void stop() {        if(server != null)
            server.shutdown();

    }    private void blockUntilShutdown() throws InterruptedException {        if (server != null) {
            server.awaitTermination();
        }
    }    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {

        NameServer nameServer;        if(args.length > 0){
            nameServer = new NameServer(Integer.parseInt(args[0]));
        }else{
            nameServer = new NameServer(DEFAULT_PORT);
        }

        nameServer.start();

        nameServer.blockUntilShutdown();

    }
}

其中主要是start方法用于启动服务器并接收客户端的请求。在server中添加名称解析服务服务实在构造方法中进行的。另外，blockUntilShutdown方法则会让server阻塞到程序退出为止。

第七步：写客户端代码

同样的，也和服务端一样，我们把nameService.proto文件放到proto目录下，再执行编译过程，也可以直接将grpc-server中的文件拷贝到grpc-client模块中。这里我们还是同样进行一次编译。得到grpc-client目录如下：

图片.png

现在，我们可以开始写客户端代码了,主要代码如下：

public class NameClient {    private static final String DEFAULT_HOST = "localhost";    private static final int DEFAULT_PORT = 8088;    private ManagedChannel managedChannel;    private NameServiceGrpc.NameServiceBlockingStub nameServiceBlockingStub;    public NameClient(String host, int port) {        this(ManagedChannelBuilder.forAddress(host,port).usePlaintext(true).build());

    }    public NameClient(ManagedChannel managedChannel) {        this.managedChannel = managedChannel;        this.nameServiceBlockingStub = NameServiceGrpc.newBlockingStub(managedChannel);
    }    public void shutdown() throws InterruptedException {
        managedChannel.shutdown().awaitTermination(5, TimeUnit.SECONDS);
    }    public String getIpByName(String n){

        Name name = Name.newBuilder().setName(n).build();

        Ip ip = nameServiceBlockingStub.getIpByName(name);        return ip.getIp();
    }    public static void main(String[] args) {

        NameClient nameClient = new NameClient(DEFAULT_HOST,DEFAULT_PORT);        for(String arg : args){

            String res = nameClient.getIpByName(arg);

            System.out.println("get result from server: " + res + " as param is " + arg);

        }

    }

}

客户端类中主要有两个成员变量，一个是channel通道，主要用于通信，另外一个则是stub存根，我们客户端需要远程调用服务，在得到stub后，只需要调用stub的相应服务即可，操作相对来说非常简单，代码中用getIpByName方法对远程服务调用进行了包装。另外，我们这里在main函数里多次调用方法，参数args中的变量。需要注意的是，这里channel要设置成明文传输，即usePlainText设置为true，否则还需要配置ssl（官方文档中没用明文传输）。