gRPC最全详解(定义原理及使用示例)

gRPC定义

gRPC，全程是Google Remote Procedure Call，是由Google开发并开源，是一种高性能、通用的开源远程过程调用RPC框架。

 

gRPC原理

gRPC架构由以下几个主要组件构成：

1.服务定义（Service Definition）

gRPC使用接口描述语言（IDL）来定义服务接口和消息结构。

IDL提供了一种统一的方式来描述服务和消息，使得不同语言的开发者可以根据IDL生成对应的客户端和服务器端代码。

2.代码生成器（Code Generator）

基于服务定义的IDL文件，gRPC提供了代码生成器工具，可以根据IDL文件自动生成客户端和服务器端的代码。

生成的代码包含了接口的实现、序列化和反序列化的逻辑，提供了对应语言的API和运行时支持。

3.传输层（Transport Layer）

gRPC使用HTTP/2作为底层的传输协议，HTTP/2是一种二进制协议，相比于传统的HTTP/1.x协议，它具有更低的延迟和更高的吞吐量。

HTTP/2支持多路复用，允许多个请求和响应在同一个TCP连接上同时进行，减少了网络连接的开销。

4.序列化和反序列化（Serialization/Deserialization）

gRPC使用Protocol Buffers（ProtoBuf）作为默认的序列化和反序列化机制。

ProtoBuf是一种轻量级的结构化数据交换格式，能够将结构化数据序列化为二进制格式进行传输。

5.服务器端（Server）

gRPC服务器端负责接收和处理客户端发起的RPC请求。

服务器端根据服务定义生成的代码实现服务接口中的方法，并根据接收到的请求进行相应的处理。

6.客户端（Client）

gRPC客户端负责发起RPC请求并接收服务器端的响应。

客户端根据服务定义生成的代码调用相应的方法，并将请求参数传递给服务器端。

 

gRPC工作流程

与许多 RPC 系统类似，gRPC 也是基于以下理念：定义一个服务，指定其能够被远程调用的方法，包含参数和返回类型。

在服务端实现这个接口，并运行一个 gRPC 服务器来处理客户端调用，在客户端拥有一个存根能够像服务端一样的方法。

远程过程调用流程图，如下图所示：

主要会包含如下步骤：

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上；
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. 消息传回本地主机上；
9. 客户端句柄由内核接收消息；
10. 客户接收句柄返回的数据。

 

RPC使用示例

下面是一个简单的RPC使用示例，以展示客户端和服务器端之间的远程过程调用。

1.定义服务接口和消息结构

创建一个名为Calculator.proto的ProtoBuf文件，其中定义了一个计算器服务的接口和消息结构。

syntax = "proto3";

package com.example.grpc;

service Calculator {
  rpc Add(AddRequest) returns (AddResponse) {}
}

message AddRequest {
  int32 operand1 = 1;
  int32 operand2 = 2;
}

message AddResponse {
  int32 sum = 1;
}

 

2.生成代码

使用 Protocol Buffer 编译器 protoc 来生成Java代码。

protoc --java_out=. Calculator.proto

 

3.实现服务接口

package com.example.grpc;

import io.grpc.stub.StreamObserver;

public class CalculatorImpl extends CalculatorGrpc.CalculatorImplBase {

  @Override
  public void add(AddRequest request, StreamObserver<AddResponse> responseObserver) {
    int sum = request.getOperand1() + request.getOperand2();
    AddResponse response = AddResponse.newBuilder().setSum(sum).build();

    responseObserver.onNext(response);
    responseObserver.onCompleted();
  }
}

 

4.启动 gRPC 服务器

package com.example.grpc;

import io.grpc.Server;
import io.grpc.ServerBuilder;

import java.io.IOException;

public class Server {
  public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
    Server server = ServerBuilder.forPort(50051)
        .addService(new CalculatorImpl())
        .build();

    server.start();
    System.out.println("Server started on port 50051");
    server.awaitTermination();
  }
}

 

5.创建 gRPC 客户端

package com.example.grpc;

import io.grpc.ManagedChannel;
import io.grpc.ManagedChannelBuilder;

public class Client {
  public static void main(String[] args) {
    ManagedChannel channel = ManagedChannelBuilder.forAddress("localhost", 50051)
        .usePlaintext()
        .build();

    CalculatorGrpc.CalculatorBlockingStub stub = CalculatorGrpc.newBlockingStub(channel);

    AddRequest request = AddRequest.newBuilder()
        .setOperand1(5)
        .setOperand2(3)
        .build();

    AddResponse response = stub.add(request);

    System.out.println("Sum: " + response.getSum());

    channel.shutdown();
  }
}

在上述示例中，我们创建了一个 gRPC 服务器，并实现了计算器服务的接口。然后，我们创建了一个 gRPC 客户端，使用该客户端向服务器发送 AddRequest 请求，并接收 AddResponse 响应。

mikechen

mikechen睿哥，10年+大厂架构经验，资深技术专家，就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。

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