一、gRPC简介

在介绍gRPC之前先说一下RPC（Remote Procedure Call）,也叫远程过程调用协议，它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。相比HTTP协议来说，它主要是基于TCP/IP协议的的,传输效率更高，能够跨语言，典型的RPC框架有RMI、Hessian、Dubbo等。想要深入了解它们之间区别的话可以看这篇博客。

gRPC由 google 开发，是一款语言中立、平台中立、开源的远程过程调用(RPC)系统。具备以下特性：

基于HTTP/2，HTTP/2 提供了连接多路复用、双向流、服务器推送、请求优先级、首部压缩等机制。可以节省带宽、降低TCP链接次数、节省CPU，帮助移动设备延长电池寿命等。gRPC 的协议设计上使用了HTTP2 现有的语义，请求和响应的数据使用HTTP Body 发送，其他的控制信息则用Header 表示。

IDL使用ProtoBuf ，gRPC使用ProtoBuf来定义服务，ProtoBuf是由Google开发的一种数据序列化协议（类似于XML、JSON、hessian）。ProtoBuf能够将数据进行序列化，并广泛应用在数据存储、通信协议等方面。压缩和传输效率高，语法简单，表达力强。

多语言支持（C, C++, Python, PHP, Nodejs, C#, Objective-C、Golang、Java），gRPC支持多种语言，并能够基于语言自动生成客户端和服务端功能库。目前已提供了C版本grpc、Java版本grpc-java 和 Go版本grpc-go，其它语言的版本正在积极开发中，其中，grpc支持C、C++、Node.js、Python、Ruby、Objective-C、PHP和C#等语言，grpc-java已经支持Android开发。

二、认识protocol buffers

2.1简介

protocol buffers(简称protobuf),是由google开源的,在 RPC （远程方法调用）里非常流行的二进制编解码格式,类似xml,json等。主要有以下几个优点：

性能好/效率高
代码生成机制，比如可以将proto文件编译为Java文件
支持多种编程语言
支持“向后兼容”和“向前兼容”

2.2语法

2.2.1 定义一个消息类型

syntax = "proto3";

message SearchRequest {

  required string query = 1;

  optional int32 page_number = 2;

  optional int32 result_per_page = 3;

}

第一行指定了使用proto3语法，如果没有指定，编译器会使用proto2。这个指定语法行必须是文件的非空非注释的第一个行。

SearchRequest相当于我们Java中的一个实体类,里面有三个字段分别为String 类型query，int类型page_number和int类型result_per_page。

后面的数字1,2，3是标识号，必须从1开始。这些标识符是用来在消息的二进制格式中识别各个字段的，一旦开始使用就不能够再改变。注：[1,15]之内的标识号在编码的时候会占用一个字节。[16,2047]之内的标识号则占用2个字节。所以应该为那些频繁出现的消息元素保留 [1,15]之内的标识号

字段的第一个是修饰符，必须是required,optional,repeated其中一个。

required：一个格式良好的消息一定要含有1个这种字段。表示该值是必须要设置的；
optional：表示可选的，可以有值也可以没有。
repeated：在一个格式良好的消息中，这种字段可以重复任意多次（包括0次）。重复的值的顺序会被保留。表示该值可以重复，相当于java中的List；

字段类型与Java类型对应关系如下图：

2.2.2 定义一个服务(service)

如果想要将消息类型用在RPC(远程方法调用)系统中，可以在.proto文件中定义一个RPC服务接口，protocol buffer编译器将会根据所选择的不同语言生成服务接口代码及存根。如，想要定义一个RPC服务并具有一个方法，该方法能够接收 SearchRequest并返回一个SearchResponse，此时可以在.proto文件中进行如下定义：

service SearchService {

  rpc Search (SearchRequest) returns (SearchResponse);

}

更多相关语法可以查看这篇博客

三、完成Hello World

项目结构如图：

3.1新建项目

新建一个maven项目grpc_demo，然后在pom文件引入grpc和代码生成插件，内容如下。

<properties>
<grpc.version>1.0.3</grpc.version>
</properties>
<dependencies>
<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>${grpc.version}</version>
</dependency>
</dependencies>
<build>
<extensions>
<extension>
<groupId>kr.motd.maven</groupId>
<artifactId>os-maven-plugin</artifactId>
<version>1.4.1.Final</version>
</extension>
</extensions>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.xolstice.maven.plugins</groupId>
<artifactId>protobuf-maven-plugin</artifactId>
<version>0.5.0</version>
<configuration>
<protocArtifact>com.google.protobuf:protoc:3.1.0:exe:${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>

3.2编写proto文件

syntax = "proto3";

option java_multiple_files = true;

//定义包名

option java_package = "cn.sp.helloworld";

//定义生成的类名称

option java_outer_classname = "HelloWorldProto";

option objc_class_prefix = "HLW";

package helloworld;

// The greeting service definition.

service Greeter {

    // Sends a greeting

    rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {}

}

// The request message containing the user's name.

message HelloRequest {

     string name = 1;

}

// The response message containing the greetings

message HelloReply {

    string message = 1;

}

运行命令mvn clean compile，就可以看到编译后生成的Java文件。
控制台输出：

目录结构

将这些代码复制到src/main/java/cn/sp目录下

3.3完成HelloWorldClient和HelloWorldServer

客户端代码

package cn.sp.client;
import cn.sp.GreeterGrpc;
import cn.sp.HelloReply;
import cn.sp.HelloRequest;
import io.grpc.ManagedChannel;
import io.grpc.ManagedChannelBuilder;
import io.grpc.StatusRuntimeException;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class HelloWorldClient {
//一个gRPC信道
private final ManagedChannel channel;
private final GreeterGrpc.GreeterBlockingStub blockingStub;//阻塞/同步存根
//初始化信道和存根
public HelloWorldClient(int port,String host){
this(ManagedChannelBuilder.forAddress(host,port).usePlaintext(true));
}
private HelloWorldClient(ManagedChannelBuilder<?> channelBuilder){
channel = channelBuilder.build();
blockingStub = GreeterGrpc.newBlockingStub(channel);
}
public void shutDown()throws InterruptedException{
channel.shutdown().awaitTermination(5, TimeUnit.SECONDS);
}
//客户端方法
public void greet(String name){
HelloRequest request = HelloRequest.newBuilder().setName(name).build();
HelloReply response;
try{
response = blockingStub.sayHello(request);
}catch (StatusRuntimeException e){
System.out.println("RPC调用失败："+e.getMessage());
return;
}
System.out.println("服务器返回信息："+response.getMessage());
}
public static void main(String[] args)throws Exception {
HelloWorldClient client = new HelloWorldClient(50051,"127.0.0.1");
try {
for (int i=0;i<5;i++){
client.greet("world:"+i);
}
}finally {
client.shutDown();
}
}
}

服务器端代码

package cn.sp.server;
import cn.sp.GreeterGrpc;
import cn.sp.HelloReply;
import cn.sp.HelloRequest;
import io.grpc.Server;
import io.grpc.ServerBuilder;
import io.grpc.stub.StreamObserver;
public class HelloWorldServer {
private int port = 50051;
private Server server;
/**
* 启动服务
* @throws Exception
*/
private void start()throws Exception{
server = ServerBuilder.forPort(port)
.addService(new GreeterImpl())
.build().start();
System.out.println("service start ....");
Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(){
@Override
public void run() {
System.err.println("*** shutting down gRPC server since JVM is shutting down");
HelloWorldServer.this.stop();
System.err.println("*** server shut down");
}
});
}
private void stop(){
if (server != null){
server.shutdown();
}
}
// block 一直到程序退出
private void blockUntilShutDown()throws InterruptedException{
if (server != null){
server.awaitTermination();
}
}
// 定义一个实现服务接口的类
private class GreeterImpl extends GreeterGrpc.GreeterImplBase{
public void sayHello(HelloRequest req, StreamObserver<HelloReply> responseObserver){
System.out.println("收到的信息："+req.getName());
//这里可以放置具体业务处理代码 start
//这里可以放置具体业务处理代码 end
//构造返回
HelloReply reply = HelloReply.newBuilder().setMessage("Hello: " + req.getName()).build();
responseObserver.onNext(reply);
responseObserver.onCompleted();
}
}
public static void main(String[] args)throws Exception {
HelloWorldServer server = new HelloWorldServer();
server.start();
server.blockUntilShutDown();
}
}

3.4运行测试

先运行服务端的main方法，再运行客户端，可以看到服务端控制台输出信息如下：

service start ....
收到的信息：world:0
收到的信息：world:1
收到的信息：world:2
收到的信息：world:3
收到的信息：world:4

客户端控制台输出信息：

服务器返回信息：Hello: world:0
服务器返回信息：Hello: world:1
服务器返回信息：Hello: world:2
服务器返回信息：Hello: world:3
服务器返回信息：Hello: world:4

说明客户端发出的五次问候请求服务端都接收到了，并且返回了响应。

四、总结

gRPC中proto文件的编写就显得十分重要了，要多加注释相当于接口文档，目前代码调用过程看着貌似有些复杂，后面整合SpringBoot之后就很简单了，不过我还是喜欢HTTP。。。。

巴特西

gRPC入门