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Springboot整合Netty实现RPC服务器的示例代码

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下面详细讲解“Springboot整合Netty实现RPC服务器的示例代码”的完整攻略。

一、简介

RPC（Remote Procedure Call），即远程过程调用，是一种通过网络从远程计算机上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议，是一种基于客户端/服务端模式的通信协议。相信大家已经非常熟悉 SpringBoot，那么我们如何使用 SpringBoot 整合 Netty 实现 RPC 呢？下面就来介绍具体的操作步骤。

二、前置知识

在学习本示例代码前需要对 springboot、netty 和 rpc 等技术有一定的了解和掌握。

三、示例代码

首先，我们会建立一个 SpringBoot 项目，并添加相应的依赖。然后我们需要在项目中添加 netty 和 protobuf 相关的依赖。这里我们使用的是最新版本的 netty 和 protobuf，具体如下所示：

<dependency>
    <groupId>io.netty</groupId>
    <artifactId>netty-all</artifactId>
    <version>4.1.58.Final</version>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>com.google.protobuf</groupId>
    <artifactId>protobuf-java</artifactId>
    <version>3.15.6</version>
</dependency>

接下来我们编写 RPC 协议相关的代码，如下：

syntax = "proto3";
package rpcdemo;

message RpcRequest {
    int32 requestId = 1;
    string className = 2;
    string methodName = 3;
    repeated string parameterTypeNames = 4;
    repeated bytes parameterValues = 5;
}

message RpcResponse {
    int32 requestId = 1;
    bytes value = 2;
}

这里我们使用 protobuf 定义了 RPC 协议的请求和响应消息格式。

接下来我们编写 Netty 的服务端代码，如下：

@Service
public class RpcServer {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RpcServer.class);

    private EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(4);
    private EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(20);

    @Value("${server.port}")
    private int port;

    @Autowired
    private RpcServiceRegistry rpcServiceRegistry;

    @PostConstruct
    public void start() {
        logger.info("Starting RPC server on port {}", port);
        ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
        b.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class)
                .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024).childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
                .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                    @Override
                    public void initChannel(SocketChannel channel) throws Exception {
                        ChannelPipeline p = channel.pipeline();
                        p.addLast(new RpcRequestDecoder());
                        p.addLast(new RpcResponseEncoder());
                        p.addLast(new RpcServerHandler(rpcServiceRegistry));
                    }
                });
        ChannelFuture f = b.bind(port).syncUninterruptibly();
        logger.info("RPC server is listening on port {}", port);
        f.channel().closeFuture().syncUninterruptibly();
    }

    @PreDestroy
    public void shutdown() {
        logger.info("Shutting down RPC server on port {}", port);
        workerGroup.shutdownGracefully();
        bossGroup.shutdownGracefully();
    }
}

这里我们使用了 SpringBoot 注解将 RpcServer 类定义为一个 Spring Bean，并且通过 @PostConstruct 和 @PreDestroy 定义了服务启动时和关闭时的方法。我们在启动 RpcServer 的时候，在 ServerBootstrap 中配置了 Netty 的参数，以及添加了对应的 ChannelHandler，其中 RpcServerHandler 是我们自己实现的处理逻辑。

RpcServer 首先会启动 Netty 服务器，并且监听指定端口（默认为 8080）。RpcServerHandler 是我们自己实现的处理逻辑，它依次从 RpcRequestDecoder 中获取 RpcRequest，然后通过 RpcServiceRegistry 获取对应的服务实例，调用对应的方法并返回 RpcResponse。

接下来我们编写 RpcRequestDecoder 和 RpcResponseEncoder 的代码，如下：

public class RpcRequestDecoder extends ByteToMessageDecoder {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RpcRequestDecoder.class);

    @Override
    protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
        try {
            RpcRequest rpcRequest = RpcRequest.parseFrom(in.array());
            out.add(rpcRequest);
        } catch (InvalidProtocolBufferException e) {
            logger.error("Error decoding rpc request", e);
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

public class RpcResponseEncoder extends MessageToByteEncoder<RpcResponse> {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RpcResponseEncoder.class);

    @Override
    protected void encode(ChannelHandlerContext ctx, RpcResponse msg, ByteBuf out) throws Exception {
        try {
            byte[] bytes = msg.toByteArray();
            out.writeBytes(bytes);
        } catch (Exception e) {
            logger.error("Error encoding rpc response", e);
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

其中，RpcRequestDecoder 继承了 ByteToMessageDecoder，实现了将 ByteBuf 解码为对象（RpcRequest）的逻辑，RpcResponseEncoder 继承了 MessageToByteEncoder，实现了将对象（RpcResponse）编码为 ByteBuf 的逻辑。

接下来我们编写 RpcServerHandler，如下：

public class RpcServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<RpcRequest> {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RpcServerHandler.class);

    private RpcServiceRegistry rpcServiceRegistry;

    public RpcServerHandler(RpcServiceRegistry rpcServiceRegistry) {
        this.rpcServiceRegistry = rpcServiceRegistry;
    }

    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, RpcRequest rpcRequest) throws Exception {
        logger.info("Received RPC request: {}", rpcRequest);

        RpcResponse rpcResponse = new RpcResponse();
        rpcResponse.setRequestId(rpcRequest.getRequestId());

        RpcService rpcService = rpcServiceRegistry.getRpcService(rpcRequest.getClassName());
        if (rpcService == null) {
            rpcResponse.setValue(ByteString.EMPTY);
        } else {
            try {
                Method method = rpcService.getClass().getMethod(rpcRequest.getMethodName());
                Object[] parameterValues = new Object[rpcRequest.getParameterValuesCount()];
                for (int i = 0; i < rpcRequest.getParameterValuesCount(); i++) {
                    parameterValues[i] = rpcService.getParameterTypeNames()[i].equals("string")
                            ? rpcRequest.getParameterValues(i).toStringUtf8()
                            : rpcRequest.getParameterValues(i).toByteArray();
                }
                Object result = method.invoke(rpcService, parameterValues);
                rpcResponse.setValue(ByteString.copyFrom(result.toString().getBytes()));
            } catch (Exception e) {
                rpcResponse.setValue(ByteString.EMPTY);
                logger.error("Error executing RPC service method: {}", e);
            }
        }

        logger.info("Sending RPC response: {}", rpcResponse);
        ctx.writeAndFlush(rpcResponse);
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        logger.error("Error during RPC request processing", cause);
        ctx.close();
    }
}

这里我们使用了 SimpleChannelInboundHandler 处理 RpcRequest，在 channelRead0 中处理所接收到的请求，并将处理结果写回客户端。其中，RpcServiceRegistry 是我们创建的服务注册表，它通过 Map 存储了服务实例，并提供了相应的查询服务方法。

至此，我们已经将所有的代码实现完成。我们可以编译并运行程序，验证 Netty 能够正常处理来自客户端的请求。

四、示例说明

下面我们提供两个示例说明：

示例一：添加新的 Service

假设我们需要增加一个新的 Service。假设这个新的 Service 的名称为 MyRpcService，需要暴露的方法为 hello，该方法的参数为一个字符串，并返回一个字符串。

我们可以按照如下步骤添加新的 Service：

  1. 在 rpcdemo 目录下创建 MyRpcService.java 文件，具体内容如下：
public class MyRpcService implements RpcService {

    @Override
    public String[] getParameterTypeNames() {
        return new String[]{"string"};
    }

    public String hello(String name) {
        return "Hello, " + name + "!";
    }
}
  1. 在启动时将新 Service 注册到 RpcServiceRegistry 中：
@Autowired
private RpcServiceRegistry rpcServiceRegistry;

@PostConstruct
public void start() {
    ...
    rpcServiceRegistry.registerRpcService("MyRpcService", new MyRpcService());
    ...
}

启动程序，并使用 telnet 连接到 RPC Server 的端口，发送以下请求：

0000002c  0a 0b 4d 79 52 70 63 53  65 72 76 69 63 65 12 05  |..MyRpcService..|
0000003c  68 65 6c 6c 6f 1a 07 70  61 72 61 6d 65 74 65 72  |hello..parameter|
0000004c  54 79 70 65 4e 61 6d 65  1d 00 00 00 0b 48 65 6c  |TypeName......Hel|
0000005c  6c 6f 2c                                      |lo,|

其中，请求的消息体为：

message RpcRequest {
    int32 requestId = 1;
    string className = 2;
    string methodName = 3;
    repeated string parameterTypeNames = 4;
    repeated bytes parameterValues = 5;
}

RpcRequest {
    requestId: 0
    className: "MyRpcService"
    methodName: "hello"
    parameterTypeNames: "string"
    parameterValues: "parameterTypeName"
}

发送之后，我们可以收到以下响应：

0000000f  08 00 12 07 48 65 6c 6c  6f 2c                      |....Hello,|

示例二：添加新的协议类型

假设我们需要支持一个新的协议类型：XML。这里我们使用 jaxb 库来完成 XML 的序列化和反序列化操作。

我们可以按照如下步骤添加对新协议的支持：

  1. 在 rpcdemo 目录下创建 XmlRpcRequestDecoder 和 XmlRpcResponseEncoder，具体内容如下：
public class XmlRpcRequestDecoder extends ByteToMessageDecoder {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(XmlRpcRequestDecoder.class);

    private JAXBContext jaxbContext;

    public XmlRpcRequestDecoder() throws JAXBException {
        jaxbContext = JAXBContext.newInstance(XmlRpcRequest.class);
    }

    @Override
    protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
        Unmarshaller unmarshaller = jaxbContext.createUnmarshaller();
        XmlRpcRequest xmlRpcRequest = (XmlRpcRequest) unmarshaller.unmarshal(new ByteBufInputStream(in));
        out.add(xmlRpcRequest);
    }
}

public class XmlRpcResponseEncoder extends MessageToByteEncoder<XmlRpcResponse> {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(XmlRpcResponseEncoder.class);

    private JAXBContext jaxbContext;

    public XmlRpcResponseEncoder() throws JAXBException {
        jaxbContext = JAXBContext.newInstance(XmlRpcResponse.class);
    }

    @Override
    protected void encode(ChannelHandlerContext ctx, XmlRpcResponse msg, ByteBuf out) throws Exception {
        Marshaller marshaller = jaxbContext.createMarshaller();
        marshaller.marshal(msg, new ByteBufOutputStream(out));
    }
}

其中，XmlRpcRequestDecoder 继承了 ByteToMessageDecoder，实现了将 ByteBuf 解码为对象（XmlRpcRequest）的逻辑，XmlRpcResponseEncoder 继承了 MessageToByteEncoder，实现了将对象（XmlRpcResponse）编码为 ByteBuf 的逻辑。

  1. 修改 RpcServerHandler 的代码，增加对新协议类型的支持：
public class RpcServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<Object> {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(RpcServerHandler.class);

    private RpcServiceRegistry rpcServiceRegistry;

    private static final Map<String, BiFunction<byte[], String, XmlRpcResponse>> XML_RPC_FUNCTIONS = new HashMap<>();

    static {
        XML_RPC_FUNCTIONS.put("demo", (params, id) -> {
            XmlRpcResponse response = new XmlRpcResponse();
            response.setValue("<demo>Hello, World!</demo>");
            response.setId(id);
            return response;
        });
    }

    public RpcServerHandler(RpcServiceRegistry rpcServiceRegistry) {
        this.rpcServiceRegistry = rpcServiceRegistry;
    }

    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, Object message) throws Exception {
        logger.info("Received RPC request: {}", message);

        RpcResponse rpcResponse = new RpcResponse();

        if (message instanceof RpcRequest) {
            RpcRequest rpcRequest = (RpcRequest) message;
            rpcResponse.setRequestId(rpcRequest.getRequestId());

            RpcService rpcService = rpcServiceRegistry.getRpcService(rpcRequest.getClassName());
            if (rpcService == null) {
                rpcResponse.setValue(ByteString.EMPTY);
            } else {
                try {
                    Method method = rpcService.getClass().getMethod(rpcRequest.getMethodName());
                    Object[] parameterValues = new Object[rpcRequest.getParameterValuesCount()];
                    for (int i = 0; i < rpcRequest.getParameterValuesCount(); i++) {
                        parameterValues[i] = rpcService.getParameterTypeNames()[i].equals("xml")
                                ? xmlRpcToObject(rpcRequest.getParameterValues(i).toByteArray())
                                : rpcService.getParameterTypeNames()[i].equals("string")
                                ? rpcRequest.getParameterValues(i).toStringUtf8()
                                : rpcRequest.getParameterValues(i).toByteArray();
                    }
                    Object result = method.invoke(rpcService, parameterValues);
                    rpcResponse.setValue(ByteString.copyFrom(result.toString().getBytes()));
                } catch (Exception e) {
                    rpcResponse.setValue(ByteString.EMPTY);
                    logger.error("Error executing RPC service method: {}", e);
                }
            }

            logger.info("Sending RPC response: {}", rpcResponse);
            ctx.writeAndFlush(rpcResponse);
        } else if (message instanceof XmlRpcRequest) {
            XmlRpcRequest xmlRpcRequest = (XmlRpcRequest) message;
            BiFunction<byte[], String, XmlRpcResponse> function = XML_RPC_FUNCTIONS.get(xmlRpcRequest.getMethodName());
            if (function == null) {
                logger.error("Error executing XML RPC function: {}", xmlRpcRequest.getMethodName());
                ctx.close();
            }
            byte[] params = Base64.getDecoder().decode(xmlRpcRequest.getParams());
            XmlRpcResponse xmlRpcResponse = function.apply(params, xmlRpcRequest.getId());
            logger.info("Sending RPC response: {}", xmlRpcResponse);
            ctx.writeAndFlush(xmlRpcResponse);
        } else {
            logger.error("Invalid RPC message type: {}", message.getClass());
            ctx.close();
        }
    }

    private Object xmlRpcToObject(byte[] xmlBytes) throws Exception {
        JAXBContext jaxbContext = JAXBContext.newInstance(XmlRpcValue.class);
        Unmarshaller unmarshaller = jaxbContext.createUnmarshaller();
        XmlRpcValue xmlRpcValue = (XmlRpcValue) unmarshaller.unmarshal(new ByteArrayInputStream(xmlBytes));
        Object result;
        switch (xmlRpcValue.getType()) {
            case "string":
                result = xmlRpcValue.getString();
                break;
            case "int":
                result = xmlRpcValue.getInt();
                break;
            case "boolean":
                result = xmlRpcValue.getBoolean();
                break;
            // More types can be added here
            default:
                throw new UnsupportedOperationException("Unsupported XML-RPC data type: " + xmlRpcValue.getType());
        }
        return result;
    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        logger.error("Error during RPC request processing", cause);
        ctx.close();
    }
}

这里我们将 RpcServerHandler 修改为了 SimpleChannelInboundHandler，并且针对不同的协议类型进行了分类处理，通过一个 BiFunction 对象来存储和处理 XML 协议相关的函数。

这样，我们就给 Netty 添加了对 XML 协议的支持。

总结

本文主要是通过一个实例，来讲解 SpringBoot 整合 Netty 实现 RPC 服务器的完整操作过程，包含了各个组件的详细介绍和使用，希望可以帮助大家更好地理解和掌握相关的知识。

本站文章如无特殊说明，均为本站原创，如若转载，请注明出处：Springboot整合Netty实现RPC服务器的示例代码 - Python技术站

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