RESTful源码学习笔记之RPC和Restful深入理解

以下资料搜集自网络 

0x00 RPC

RPC 即远程过程调用(Remote Procedure Call Protocol,简称RPC),像调用本地服务(方法)一样调用服务器的服务(方法)。通常的实现有 XML-RPC , JSON-RPC , 通信方式基本相同, 所不同的只是传输数据的格式.

RPC是分布式架构的核心,按响应方式分如下两种:

同步调用:客户端调用服务方方法,等待直到服务方返回结果或者超时,再继续自己的操作

异步调用:客户端把消息发送给中间件,不再等待服务端返回,直接继续自己的操作。

同步调用的实现方式有WebService和RMI。Web Service提供的服务是基于web容器的,底层使用http协议,因而适合不同语言异构系统间的调用。RMI实际上是Java语言的RPC实现,允许方法返回 Java 对象以及基本数据类型,适合用于JAVA语言构建的不同系统间的调用。

异步调用的JAVA实现版就是JMS(Java Message Service),目前开源的的JMS中间件有Apache社区的ActiveMQ、Kafka消息中间件,另外有阿里的RocketMQ。

RPC架构里包含如下4个组件:

1、 客户端(Client):服务调用方

2、 客户端存根(Client Stub):存放服务端地址信息,将客户端的请求参数打包成网络消息,再通过网络发送给服务方

3、 服务端存根(Server Stub):接受客户端发送过来的消息并解包,再调用本地服务

4、服务端(Server):真正的服务提供者。 

具体实现步骤:

1、 服务调用方(client)(客户端)以本地调用方式调用服务;

2、 client stub接收到调用后负责将方法、参数等组装成能够进行网络传输的消息体;在Java里就是序列化的过程

3、 client stub找到服务地址,并将消息通过网络发送到服务端;

4、 server stub收到消息后进行解码,在Java里就是反序列化的过程;

5、 server stub根据解码结果调用本地的服务;

6、 本地服务执行处理逻辑;

7、 本地服务将结果返回给server stub;

8、 server stub将返回结果打包成消息,Java里的序列化;

9、 server stub将打包后的消息通过网络并发送至消费方

10、 client stub接收到消息,并进行解码, Java里的反序列化;

11、 服务调用方(client)得到最终结果。

RPC框架的目标就是把2-10步封装起来,把调用、编码/解码的过程封装起来,让用户像调用本地服务一样的调用远程服务。要做到对客户端(调用方)透明化服务, RPC框架需要考虑解决如下问题:  1、通讯问题 : 主要是通过在客户端和服务器之间建立TCP连接,远程过程调用的所有交换的数据都在这个连接里传输。连接可以是按需连接,调用结束后就断掉,也可以是长连接,多个远程过程调用共享同一个连接。  2、寻址问题 : A服务器上的应用怎么告诉底层的RPC框架,如何连接到B服务器(如主机或IP地址)以及特定的端口,方法的名称是什么,这样才能完成调用。比如基于Web服务协议栈的RPC,就要提供一个endpoint URI,或者是从UDDI服务上查找。如果是RMI调用的话,还需要一个RMI Registry来注册服务的地址。  3、序列化与反序列化 : 当A服务器上的应用发起远程过程调用时,方法的参数需要通过底层的网络协议如TCP传递到B服务器,由于网络协议是基于二进制的,内存中的参数的值要序列化成二进制的形式,也就是序列化(Serialize)或编组(marshal),通过寻址和传输将序列化的二进制发送给B服务器。  同理,B服务器接收参数要将参数反序列化。B服务器应用调用自己的方法处理后返回的结果也要序列化给A服务器,A服务器接收也要经过反序列化的过程。

0x01 REST

  REST即表述性状态传递(Representational State Transfer,简称REST),是一种软件架构风格。REST通过HTTP协议定义的通用动词方法(GET、PUT、DELETE、POST) ,以URI对网络资源进行唯一标识,响应端根据请求端的不同需求,通过无状态通信,对其请求的资源进行表述。    Rest架构的主要原则:

1.   网络上的所有事物都被抽象为资源

2.   每个资源都有一个唯一的资源标识符

3.   同一个资源具有多种表现形式(xml,json等)

4.   对资源的各种操作不会改变资源标识符

5.   所有的操作都是无状态的

其中表述性状态,是指(在某个瞬间状态的)资源数据的快照,包括资源数据的内容、表述格式(XML、JSON)等信息。

其中无状态通信,是指服务端(响应端)不保存任何与特定HTTP请求相关的资源,应用状态必须由请求方在请求过程中提供。要求在网络通信过程中,任意一个Web请求必须与其他请求隔离,当请求端提出请求时,请求本身包含了响应端为响应这一请求所需的全部信息。

REST使用HTTP+URI+XML /JSON 的技术来实现其API要求的架构风格:HTTP协议和URI用于统一接口和定位资源,文本、二进制流、XML、JSON等格式用来作为资源的表述。

举例:  在Restful之前的操作: 请求的地址对应具体的业务操作  http://127.0.0.1/user/query/1 GET 根据用户id查询用户数据  http://127.0.0.1/user/save POST 新增用户  http://127.0.0.1/user/update POST 修改用户信息  http://127.0.0.1/user/delete GET/POST 删除用户信息

RESTful用法: 请求  http://127.0.0.1/user/1 GET 根据用户id查询用户数据  http://127.0.0.1/user POST 新增用户  http://127.0.0.1/user PUT 修改用户信息  http://127.0.0.1/user DELETE 删除用户信息

RESTful风格的体现,在你使用了get请求,就是查询;使用post请求,就是新增的请求;使用put请求,就是修改的请求;使用delete请求,就是删除的请求。这样做就完全没有必要对crud做具体的描述。

满足REST约束条件和原则的架构,就被称为是RESTful架构。就像URL都是URI(统一资源标识)的表现形式一样,RESTful是符合REST原则的表现形式。

如何使用:

SpringMVC实现restful服务:

SpringMVC原生态的支持了REST风格的架构设计

所涉及到的注解:

--@RequestMapping

---@PathVariable

---@ResponseBody

package cn.itcast.mybatis.controller;  
  
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;  
import org.springframework.http.HttpStatus;  
import org.springframework.http.ResponseEntity;  
import org.springframework.stereotype.Controller;  
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;  
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;  
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMethod;  
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;  
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;  
  
import cn.itcast.mybatis.pojo.User;  
import cn.itcast.mybatis.service.NewUserService;  
  
@RequestMapping("restful/user")  
@Controller  
public class RestUserController {  
  
    @Autowired  
    private NewUserService newUserService;  
  
    /** 
     * 根据用户id查询用户数据 
     *  
     * @param id 
     * @return 
     */  
    @RequestMapping(value = "{id}", method = RequestMethod.GET)  
    @ResponseBody  
    public ResponseEntity<User> queryUserById(@PathVariable("id") Long id) {  
        try {  
            User user = this.newUserService.queryUserById(id);  
            if (null == user) {  
                // 资源不存在,响应404  
                return ResponseEntity.status(HttpStatus.NOT_FOUND).body(null);  
            }  
            // 200  
            // return ResponseEntity.status(HttpStatus.OK).body(user);  
            return ResponseEntity.ok(user);  
        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        // 500  
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR).body(null);  
    }  
  
    /** 
     * 新增用户 
     *  
     * @param user 
     * @return 
     */  
    @RequestMapping(method = RequestMethod.POST)  
    public ResponseEntity<Void> saveUser(User user) {  
        try {  
            this.newUserService.saveUser(user);  
            return ResponseEntity.status(HttpStatus.CREATED).build();  
        } catch (Exception e) {  
            // TODO Auto-generated catch block  
            e.printStackTrace();  
        }  
        // 500  
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR).body(null);  
    }  
  
    /** 
     * 更新用户资源 
     *  
     * @param user 
     * @return 
     */  
    @RequestMapping(method = RequestMethod.PUT)  
    public ResponseEntity<Void> updateUser(User user) {  
        try {  
            this.newUserService.updateUser(user);  
            return ResponseEntity.status(HttpStatus.NO_CONTENT).build();  
        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        // 500  
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR).body(null);  
    }  
  
    /** 
     * 删除用户资源 
     *  
     * @param user 
     * @return 
     */  
    @RequestMapping(method = RequestMethod.DELETE)  
    public ResponseEntity<Void> deleteUser(@RequestParam(value = "id", defaultValue = "0") Long id) {  
        try {  
            if (id.intValue() == 0) {  
                // 请求参数有误  
                return ResponseEntity.status(HttpStatus.BAD_REQUEST).build();  
            }  
            this.newUserService.deleteUserById(id);  
            // 204  
            return ResponseEntity.status(HttpStatus.NO_CONTENT).build();  
        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        // 500  
        return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR).body(null);  
    }  
}  

1.           以ApacheThrift为代表的二进制RPC,支持多种语言(但不是所有语言),四层通讯协议,性能高,节省带宽。相对Restful协议,使用Thrifpt RPC,在同等硬件条件下,带宽使用率仅为前者的20%,性能却提升一个数量级。但是这种协议最大的问题在于,无法穿透防火墙。

2.           以Spring Cloud为代表所支持的Restful 协议,优势在于能够穿透防火墙,使用方便,语言无关,基本上可以使用各种开发语言实现的系统,都可以接受Restful 的请求。但性能和带宽占用上有劣势。

所以,业内对微服务的实现,基本是确定一个组织边界,在该边界内,使用RPC; 边界外,使用Restful。这个边界,可以是业务、部门,甚至是全公司。

使用RPC远程服务调用方式与传统http接口直接调用方式的差别在于:

1. 从使用方面看,Http接口只关注服务提供方(服务端),对于客户端怎么调用,调用方式怎样并不关心,通常情况下,客户端使用Http方式进行调用时,只要将内容进行传输即可,这样客户端在使用时,需要更关注网络方面的传输,比较不适用与业务方面的开发;而RPC服务则需要客户端接口与服务端保持一致,服务端提供一个方法,客户端通过接口直接发起调用,业务开发人员仅需要关注业务方法的调用即可,不再关注网络传输的细节,在开发上更为高效。

2. 从性能角度看,使用Http时,Http本身提供了丰富的状态功能与扩展功能,但也正由于Http提供的功能过多,导致在网络传输时,需要携带的信息更多,从性能角度上讲,较为低效。而RPC服务网络传输上仅传输与业务内容相关的数据,传输数据更小,性能更高。

3. 从运维角度看,使用Http接口时,常常使用一个前端代理,来进行Http转发代理请求的操作,需要进行扩容时,则需要去修改代理服务器的配置,较为繁琐,也容易出错。而使用RPC方式的微服务,则只要增加一个服务节点即可,注册中心可自动感知到节点的变化,通知调用客户端进行负载的动态控制,更为智能,省去运维的操作。

1.   首先要解决寻址的问题,也就是说,A服务器上的应用怎么告诉底层的RPC框架,B服务器的IP,以及应用绑定的端口,还有方法的名称,这样才能完成调用

2.   方法的参数需要通过底层的网络协议如TCP传递到B服务器,由于网络协议是基于二进制的,内存中的参数的值要序列化成二进制的形式

3.   在B服务器上完成寻址后,需要对参数进行反序列化,恢复为内存中的表达方式,然后找到对应的方法进行本地调用,然后得到返回值,

4.   返回值还要发送回服务器A上的应用,也要经过序列化的方式发送,服务器A接到后,再反序列化,恢复为内存中的表达方式,交给应用

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