SpringBoot基于gRPC进行RPC调用

一、gRPC

1.1 什么是gRPC？

In gRPC, a client application can directly call a method on a server application on a different machine as if it were a local object, making it easier for you to create distributed applications and services. As in many RPC systems, gRPC is based around the idea of defining a service, specifying the methods that can be called remotely with their parameters and return types. On the server side, the server implements this interface and runs a gRPC server to handle client calls. On the client side, the client has a stub (referred to as just a client in some languages) that provides the same methods as the server.

在 gRPC 中，客户端应用程序可以直接调用服务器应用程序上的方法 在另一台机器上，就好像它是本地对象一样，使你更容易 创建分布式应用程序和服务。与许多 RPC 系统一样，gRPC 是 基于定义服务的思想，指定可以 使用其参数和返回类型进行远程调用。在服务器端， server 实现此接口并运行 gRPC 服务器来处理客户端调用。 在客户端，客户端有一个存根（在某些客户端中称为客户端 languages），它提供与服务器相同的方法。

gRPC 客户端和服务器可以在各种 环境 - 从 Google 内部的服务器到您自己的桌面 - 并且可以 用 gRPC 支持的任何语言编写。因此，例如，您可以轻松地 在 Java 中创建一个 gRPC 服务器，客户端使用 Go、Python 或 Ruby。另外 最新的 Google API 将具有其接口的 gRPC 版本，让您 轻松将 Google 功能构建到您的应用程序中。

gRPC 使用 proto buffers 作为服务定义语言，编写 proto 文件，即可完成服务的定义。

1.2 如何编写proto

syntax = "proto3";option java_multiple_files = true;
// 生成位置
option java_package = "com.lizq.jrpc.api";
option java_outer_classname = "UserService";package user;service User {rpc SayHello (UserRequest) returns (UserResponse) {}
}message UserRequest {string name = 1;int32 age = 2;string addr = 3;
}message UserResponse {string name = 1;int32 age = 2;string addr = 3;OtherMsg otherMsg = 4;map<string, string> otherMap = 5;// 嵌套对象message OtherMsg {string ext1 = 1;string ext2 = 2;}
}

• syntax = "proto3";：指定使用的protobuf版本；
• option java_multiple_files = true;：如果为 false，则只会.java为此文件生成一个.proto文件，以及所有 Java 类/枚举/等。为顶级消息、服务和枚举生成的将嵌套在外部类中。如果为 true，.java将为每个 Java 类/枚举/等生成单独的文件。为顶级消息、服务和枚举生成，并且为此.proto文件生成的包装 Java 类将不包含任何嵌套类/枚举/等。 如果不生成 Java 代码，则此选项无效。
• package user;：定义本服务的包名，避免不同服务相同消息类型产生冲突；
• option java_package = "com.lizq.jrpc.api";：生成java文件包名；
• option java_outer_classname = "UserService";：生成java文件类名称。如果文件中没有明确 java_outer_classname指定，.proto则将通过将.proto文件名转换为驼峰式来构造类名（因此 foo_bar.proto变为FooBar.java）
• message UserResponse：定义服务的接口名称；
• rpc SayHello (UserRequest) returns (UserResponse) {}：远程调用方法名，参数及响应类型；
• message XXXXX{}：定义数据类型；

1.3 数据类型及对应关系

.proto类型	Notes	C++ Type	Java/Kotlin	Python
double		double	double	float
float		float	float	float
int32	使用可变长度编码。对负数进行编码效率低下——如果您的字段可能有负值，请改用 sint32。	int32	int	int
int64	使用可变长度编码。对负数进行编码效率低下——如果您的字段可能有负值，请改用 sint64。	int64	long	int/long
uint32	使用可变长度编码。	uint32	int	int/long
uint64	使用可变长度编码。	uint64	long	int/long
sint32	使用可变长度编码。带符号的 int 值。这些比常规 int32 更有效地编码负数。	int32	int	int
sint64	使用可变长度编码。带符号的 int 值。这些比常规 int64 更有效地编码负数。	int64	long	int/long
fixed32	总是四个字节。如果值通常大于 228，则比 uint32 更有效	uint32	int	int/long
fixed64	总是八个字节。如果值通常大于 256，则比 uint64 更有效。	uint64	long	int/long
sfixed32	总是四个字节。	int32	int	int
sfixed64	总是八个字节。	int64	long	int/long
bool		bool	boolean	bool
string	字符串必须始终包含 UTF-8 编码或 7 位 ASCII 文本，并且不能超过 232。	string	String	str/unicode
bytes	可能包含不超过 2 32的任意字节序列。	string	ByteString	str (Python 2)、bytes (Python 3)

1.4 枚举

enum Sex {NONE = 0;MAN = 1;WOMAN = 2;
}message UserRequest {string name = 1;int32 age = 2;string addr = 3;Sex sex = 4;
}

**注意：**第一个枚举的值必须为0，因为0 是默认值，0 必须是第一个，保持和proto2 兼容

1.5 数组

使用 repeated 关键字来定义数组。

message UserRequest {string name = 1;int32 age = 2;string addr = 3;Sex sex = 4;// 定义一个数组repeated string cellphones = 5;
}

1.6 map类型

在开发的过程中经常需要使用关联字段，很自然的想到使用map，protobuf也提供了map的类型。

message UserResponse {string name = 1;map<string, string> otherMap = 2;
}

注意： map 字段前面不能是repeated

1.7 嵌套对象

message UserResponse {string name = 1;int32 age = 2;string addr = 3;OtherMsg otherMsg = 4;map<string, string> otherMap = 5;// 嵌套对象message OtherMsg {string ext1 = 1;string ext2 = 2;}
}

二、SpringBoot gRPC

2.1 工程目录

2.2 jrpc-api

2.2.1 引入gRPC依赖

<dependency><groupId>io.grpc</groupId><artifactId>grpc-all</artifactId><version>1.28.1</version>
</dependency>

2.2.2 编写 .proto 文件

syntax = "proto3";option java_multiple_files = true;
// 生成位置
option java_package = "com.lizq.jrpc.api";
option java_outer_classname = "UserService";package user;service User {rpc SayHello (UserRequest) returns (UserResponse) {}
}message UserRequest {string name = 1;int32 age = 2;string addr = 3;
}message UserResponse {string name = 1;int32 age = 2;string addr = 3;OtherMsg otherMsg = 4;map<string, string> otherMap = 5;// 嵌套对象message OtherMsg {string ext1 = 1;string ext2 = 2;}
}

2.2.3 使用插件机制生产proto相关文件

在 jrpc-api pom.xml 中添加如下：

<build><extensions><extension><groupId>kr.motd.maven</groupId><artifactId>os-maven-plugin</artifactId><version>1.6.2</version></extension></extensions><plugins><plugin><groupId>org.xolstice.maven.plugins</groupId><artifactId>protobuf-maven-plugin</artifactId><version>0.6.1</version><configuration><!--&lt;!&ndash; ${os.detected.classifier} 变量由${os.detected.name} 和 ${os.detected.arch} 组成--><protocArtifact>com.google.protobuf:protoc:3.12.0:exe:${os.detected.classifier}</protocArtifact><pluginId>grpc-java</pluginId><pluginArtifact>io.grpc:protoc-gen-grpc-java:1.28.1:exe:${os.detected.classifier}</pluginArtifact><!--protoSourceRoot 默认src/main/proto--><protoSourceRoot>src/main/proto</protoSourceRoot></configuration><executions><execution><goals><goal>compile</goal><goal>compile-custom</goal></goals></execution></executions></plugin></plugins>
</build>

执行命令生产proto相关文件

将生成的文件拷贝到工程中，如下：

2.2 jrpc-server

jrpc-server 为 springboot 项目。

2.2.1 引入 jrpc-api 依赖

<dependency><groupId>com.example</groupId><artifactId>jrpc-api</artifactId><version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>

2.2.2 编写impl

@Service
public class UserServiceImpl extends UserGrpc.UserImplBase {@Overridepublic void sayHello(UserRequest request, StreamObserver<UserResponse> responseObserver) {Map<String, String> otherMap = new HashMap<>();otherMap.put("test", "testmap");UserResponse response = UserResponse.newBuilder().setName("server:" + request.getName()).setAddr("server:" + request.getAddr()).setAge(request.getAge()).setOtherMsg(UserResponse.OtherMsg.newBuilder().setExt1("ext1").setExt2("ext2").build()).putAllOtherMap(otherMap).build();responseObserver.onNext(response);responseObserver.onCompleted();}
}

2.2.3 编写Config

@Configuration
public class GrpcServerConfiguration {@Value("${grpc.server-port}")private int port;@Beanpublic Server server() throws Exception {System.out.println("Starting gRPC on port {}." + port);// 构建服务端ServerBuilder<?> serverBuilder = ServerBuilder.forPort(port);// 添加需要暴露的接口this.addService(serverBuilder);// startServer server = serverBuilder.build().start();System.out.println("gRPC server started, listening on {}." + port);// 添加服务端关闭的逻辑Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {System.out.println("Shutting down gRPC server.");if (server != null) {// 关闭服务端server.shutdown();}System.out.println("gRPC server shut down successfully.");}));if (server != null) {// 服务端启动后直到应用关闭都处于阻塞状态，方便接收请求server.awaitTermination();}return server;}@Autowiredprivate UserServiceImpl userService;/*** 添加需要暴露的接口* @param serverBuilder*/private void addService(ServerBuilder<?> serverBuilder) {serverBuilder.addService(userService);}
}

2.2.4 yaml

server:port: 8081
spring:application:name: spring-boot-jrpc-server
grpc:server-port: 18081

2.3 jrpc-client

2.3.1 引入 jrpc-api 依赖

<dependency><groupId>com.example</groupId><artifactId>jrpc-api</artifactId><version>1.0.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>

2.3.2 编写config

@Configuration
public class GrpcClientConfiguration {@Value("${server-host}")private String host;/*** gRPC Server的端口*/@Value("${server-port}")private int port;@Beanpublic ManagedChannel managedChannel() {// 开启gRPC客户端ManagedChannel managedChannel = ManagedChannelBuilder.forAddress(host, port).usePlaintext().build();System.out.println("gRPC client started, server address: " + host + " , " + port);// 添加客户端关闭的逻辑Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {try {// 调用shutdown方法后等待1秒关闭channelmanagedChannel.shutdown().awaitTermination(1, TimeUnit.SECONDS);System.out.println("gRPC client shut down successfully.");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}));return managedChannel;}@Autowiredprivate ManagedChannel managedChannel;@Beanpublic UserGrpc.UserBlockingStub userBlockingStub(ManagedChannel channel) {// 通过channel获取到服务端的stubreturn UserGrpc.newBlockingStub(managedChannel);}
}

2.3.3 yaml

server:port: 8080
spring:application:name: spring-boot-jrpc-client# 本地测试
server-host: 127.0.0.1
server-port: 18081

2.3.4 测试验证

@RestController("/user")
public class UserController {@Autowiredprivate UserGrpc.UserBlockingStub userBlockingStub;@GetMapping("/sayHello")public String sayHello(String name, String addr, int age) {UserRequest request = UserRequest.newBuilder().setName(name).setAddr(addr).setAge(age).build();UserResponse response;try {response = userBlockingStub.sayHello(request);} catch (StatusRuntimeException e) {e.printStackTrace();return e.getMessage();}return response.toString();}
}

浏览器访问：http://localhost:8080/user/sayHello?name=test&addr=addr&age=99 返回：

name: "server:test" age: 99 addr: "server:addr" otherMsg { ext1: "ext1" ext2: "ext2" } otherMap { key: "test" value: "testmap" }