手撸一个叫hangu-rpc的轻量级rpc框架

github地址：github.com/yomea/hangu... gitee地址：gitee.com/yomea/hangg...

hangu-rpc

一、介绍

该框架为rpc原理学习者提供一个思路，一个非常简单的轻量级rpc框架， 项目中没有使用非常复杂的设计，主打一个简单易用，快速上手，读懂源码实现，目前 注册中心默认实现了redis哨兵，zookeeper和本hangu系列的hangu-register注册中心 （测试代码默认使用的是hangu-register注册中心）。 如果你是一个对rpc原理好奇的人，你可以阅读本框架源码，快速了解rpc的核心实现。

hangu 是函谷的拼音。 为什么取这个名字呢？因为有一次和朋友聊天，聊到了《将夜》，说大师兄和余帘骑着一头牛进了一个叫函谷的地方， 于是道德经就出现了。所以我希望每个进入函谷的人，都能写出自己的道德经。

二、软件架构

从架构图中可以看到，心跳由消费者主动发起，默认每隔2s向服务提供者发送心跳包，心跳的实现很简单，在消费者这边 使用 Netty 提供的 IdleStateHandler 事件处理器，在每隔2s发起读超时事件时向提供者发送心跳，超过3次未收到 提供者的响应即认为需要重连，消费者端的 IdleStateHandler 配置代码如下：

/**
 * 代码位置{@link com.hangu.rpc.consumer.client.NettyClient#open}
 */
// 省略前部分代码
.addLast(new ByteFrameDecoder())
.addLast(new RequestMessageCodec()) // 请求与响应编解码器
.addLast(new HeartBeatEncoder()) // 心跳编码器
.addLast("logging", loggingHandler)
// 每隔 2s 发送一次心跳，超过三次没有收到响应，也就是三倍的心跳时间，重连
.addLast(new IdleStateHandler(2, 0, 0, TimeUnit.SECONDS))
.addLast(new HeartBeatPongHandler(NettyClient.this)) // 心跳编码器
.addLast(new ResponseMessageHandler(executor));
// 省略后部分代码

可以看到有三个与心跳相关的处理器，分别为 HeartBeatEncoder，IdleStateHandler，HeartBeatPongHandler， 其中 IdleStateHandler 配置了读取超时为2s，超过2s没有收到读事件，那么就会发出读超时事件， 发出读超时事件之后， 由 HeartBeatPongHandler 处理该事件，处理的逻辑如下：

@Slf4j
public class HeartBeatPongHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {

  private NettyClient nettyClient;

  private int retryBeat = 0;

  public HeartBeatPongHandler(NettyClient nettyClient) {
    this.nettyClient = nettyClient;
  }

  @Override
  public void channelUnregistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
    // 尝试重连
    this.reconnect(ctx);
    super.channelUnregistered(ctx);
  }

  @Override
  public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
    // 这里主要是为了解决网络抖动，误判机器下线，等网络正常时，注册中心再次通知
    // 那么需要重新标记为true
    this.nettyClient.getClientConnect().setRelease(false);
    this.nettyClient.getClientConnect().resetConnCount();
    super.channelActive(ctx);
  }

  @Override
  public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
    // 收到消息（无论是心跳消息还是任何其他rpc消息），重置重试发送心跳次数
    this.retryBeat = 0;
    // 这里主要是为了解决网络抖动，误判机器下线，等网络正常时，注册中心再次通知
    // 那么需要重新标记为true
    this.nettyClient.getClientConnect().setRelease(false);
    this.nettyClient.getClientConnect().resetConnCount();
    super.channelRead(ctx, msg);
  }

  @Override
  public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt) throws Exception {
    if (evt instanceof IdleStateEvent) {
      IdleStateEvent idleStateEvent = (IdleStateEvent) evt;
      IdleState idleState = idleStateEvent.state();
      // 读超时，发送心跳
      if (IdleState.READER_IDLE == idleState) {
        if (retryBeat > 3) {
          // 关闭重连，通过监听 channelUnregistered 发起重连
          ctx.channel().close();
        } else {
          PingPong pingPong = new PingPong();
          pingPong.setId(CommonUtils.snowFlakeNextId());
          pingPong.setSerializationType(SerializationTypeEnum.HESSIAN.getType());
          // 发送心跳（从当前 context 往前）
          ctx.writeAndFlush(pingPong).addListener(future -> {
            if (!future.isSuccess()) {
              log.error("发送心跳失败！", future.cause());
            }
          });
          ++retryBeat;
        }
      } else {
        super.userEventTriggered(ctx, evt);
      }
    } else {
      super.userEventTriggered(ctx, evt);
    }
  }

  private void reconnect(ChannelHandlerContext ctx) {

    ClientConnect clientConnect = this.nettyClient.getClientConnect();
    int retryConnectCount = clientConnect.incrConnCount();
    // N次之后还是不能连接上，放弃连接
    if (clientConnect.isRelease()) {
      log.info("该链接{}已经被标记为释放，不再重连", clientConnect.getHostInfo());
      return;
    }
    // 如果连接还活着，不需要重连
    if (clientConnect.isActive()) {
      return;
    }
    int delay = 2 * (retryConnectCount - 1);
    // 最大延迟20秒再执行
    if (delay > 20) {
      delay = 20;
    }

    ctx.channel().eventLoop().schedule(() -> {
      ConnectManager.doCacheReconnect(this.nettyClient);
    }, delay, TimeUnit.SECONDS);
  }
}

userEventTriggered 方法接收到读超时事件后，会判断当前连接是否已经有连续三次未接收到来自提供者的数据了，如果超过了，那么尝试重连， 如果没有超过三次，主动向提供者发出心跳，发出的心跳由 HeartBeatEncoder 编码器进行编码向提供者发送消息，在接收到提供者的响应之后，将重试次数归零。

这里我们使用 IdleStateHandler 的读超时实现了每隔2s向服务提供者发送心跳，超过三倍的心跳时间未接收到响应就认为该连接已断开，需要 重连。

服务提供者端不会主动向消费者发送心跳，它只会被动接收心跳，但超过8s未接收到任何来自消费者的读写数据时，主动关闭连接

/**
 * 代码位置{@link com.hangu.rpc.provider.server.NettyServer.start}
 */
// 读写时间超过8s，表示该链接已失效
.addLast(new IdleStateHandler(0, 0, 8, TimeUnit.SECONDS))

三、快速启动

3.1 测试

hangu-demo里有两个子模块，分别是提供者和消费者，启动这两个模块，调用UserController的测试代码即可

3.2 引入项目使用

3.2.1 springboot项目

• 配置

如果你使用的时springboot，那么很好，直接引入以下依赖：

<dependency>
      <groupId>org.hangu.rpc</groupId>
      <artifactId>hangu-rpc-spring-boot-starter</artifactId>
      <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </dependency>

配置hangu-rpc(注册中心为redis哨兵模式的)：

server:
  port: 8080
hangu:
  rpc:
    provider:
      port: 8089 # 提供者将要暴露的端口
    registry:
      protocol: redis # 选择zk作为注册中心
      redis:
        nodes: ip:port,ip2:port2 # redis哨兵模式哨兵集群地址
        master: xxx # master的名字
        password: xxx # redis的密码

配置hangu-rpc(注册中心为zk)：

server:
  port: 8080
hangu:
  rpc:
    provider:
      port: 8089 # 提供者将要暴露的端口
    registry:
      protocol: zookeeper # 选择zk作为注册中心
      zookeeper:
        hosts: ip:port,ip2:port2 # zk集群地址
        user-name: yyy
        password: yyy

如果你有自己的注册中心，可以选择实现 com.hangu.rpc.common.registry.RegistryService 接口，然后将 hangu.rpc.registry.protocol=你自己的注册中心名字（其实这里本人使用的时springboot的@ConditionalOnProperty去动态加载， 也就是说你只要 保证spring容器中只存在一个实现了RegistryService接口的注册服务即可）

• 提供者

假设你有以下服务

@HanguService
public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Override
    public UserInfo getUserInfo() {
        UserInfo userInfo = new UserInfo();
        userInfo.setName("小风");
        userInfo.setAge(27);
        Address address = new Address();
        address.setProvince("江西省");
        address.setCity("赣州市");
        address.setArea("于都县");
        userInfo.setAddress(address);
        return userInfo;
    }

    @Override
    public String getUserInfo(String name) {
        return name;
    }
}

接口为 UserService，实现类为 UserServiceImpl，如果你要暴露该接口，那么只需要在这个实现类上标注 @HanguService 注解即可， 这个注解目前有三个属性，分别为groupName，interfaceName，version，组通常是一系列相关业务的分组，通常会设置为服务名，因为我们的服务通常 会以业务进行垂直划分，interfaceName表示接口名，默认不填的情况下，会自动赋值为接口全路径类名，version表示版本，有时候我们给多个第三方提供服务的 时候可能业务上有差别，对于老的业务代码我们肯定不会去做改动，此时我们可以选择通过版本进行区分。

• 消费者

上面提供者提供了 UserService 服务，如果我们要引入这个服务怎么办？

@HanguReference
public interface UserService {

    @HanguMethod(timeout = 20, callback = SimpleRpcResponseCallback.class)
    UserInfo getUserInfo(RpcResponseCallback callback);

    String getUserInfo(String name);
}

可以看到这个接口上标注了 @HanguReference 注解，这个注解与服务提供者的 @HanguService 注解一样拥有 groupName，interfaceName，version 三个属性，只要这三个属性与提供者的一一对应就能正常提供服务，这意味只要指定了 interfaceName这个名字与服务提供者一致，即使 UserService 这个接口类型的名字你瞎写，放在任何包下都可以正常服务，但是不建议 这么做，最好对接口进行抽离成单独的模块，打成jar包去引入

在类上指定了 @HanguReference 之后，我可以在方法上标注 @HanguMethod 注解，这个注解目前有 timeout与callback两个属性， timeout用来指定该方法调用超时的时间，callback用来指定回调类实现，需要实现 RpcResponseCallback 接口，并且提供无参数构造器， 如果你不想在 @HanguMethod 注解上指定回调，那么可以在方法参数上指定实现了 RpcResponseCallback 接口的回调，这样方法由同步调用 变成了异步调用。

3.2.2 普通spring项目

如果你是用的普通spring项目，想要引入hangu-rpc，那么你可以通过以下方式启动

@EnableHanguRpc
public class HanguRpcBootstrapConfig {
    
}

注意：要确保加入了以下依赖(该依赖用于处理ConfigurationProperties注解)

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-configuration-processor</artifactId>
</dependency>

其他配置与消费者提供者的操作与springboot的一样

3.2.2 普通项目

• 配置 如果你没有使用spring框架，那么你只需要在pom.xml中添加以下依赖

<dependency>
  <groupId>org.hangu.rpc</groupId>
  <artifactId>hangu-starter</artifactId>
  <version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>

• 提供者

依然假设你有一个叫 UserServiceImpl的接口实现

public class Provider {
    public static void main(String[] args) {

        // 主要用于设置启动的端口
        HanguProperties hanguProperties = new HanguProperties();
        
        // 启动服务
        HanguRpcManager.openServer(hanguProperties);
        
        ServerInfo serverInfo = new ServerInfo();
        serverInfo.setGroupName("用户服务系统");
        serverInfo.setInterfaceName("userService");
        serverInfo.setVersion("1.0");
        Class<UserSerice> interfaceClass = UserService.class;
        UserService service = new UserServiceImpl();
        ZookeeperConfigProperties properties = new ZookeeperConfigProperties();
        properties.setHosts("ip:port,ip:port");
        RegistryService registryService = new ZookeeperRegistryService(properties);
        ServiceBean<T> serviceBean =
                new ServiceBean<>(serverInfo, interfaceClass, service, registryService);
        ServiceExporter.export(serviceBean);
    }
}

• 消费者

public class Consumer {
    public static void main(String[] args) {

        ServerInfo serverInfo = new ServerInfo();
        serverInfo.setGroupName("用户服务系统");
        serverInfo.setInterfaceName("userService");
        serverInfo.setVersion("1.0");

        Class<UserSerice> interfaceClass = UserService.class;
        ZookeeperConfigProperties properties = new ZookeeperConfigProperties();
        properties.setHosts("ip:port,ip:port");
        RegistryService registryService = new ZookeeperRegistryService(properties);
        
        // 主要用于设置消费者线程数量
        HanguProperties hanguProperties = new HanguProperties();

        ReferenceBean<T> referenceBean = new ReferenceBean<>(serverInfo, interfaceClass, registryService,
                hanguProperties);
        UserService service = ServiceReference.reference(referenceBean, CommonUtils.getClassLoader(this.getClass()));
        // 调用服务
        UserInfo userInfo = service.getUserInfo();
    }
}