如何使用golang實現自定義RPC框架
RPC (Remote Procedure Call)是一種遠程調用協議，通過網絡傳輸，使得程序能夠像本地調用一樣調用遠程服務。在現代微服務架構中，RPC協議被廣泛使用。golang通過標準庫的net/rpc包提供了一套RPC框架，但是這個框架無法滿足一些特定的業務需求，本文就來介紹如何使用golang自己實現一個RPC框架。
1. 基本概念
在實現自定義RPC框架之前，需要先了解以下幾個基本概念：
- Service：RPC調用的服務，即提供RPC服務的函數集合。
- Method：Service中的方法，即具體的RPC調用方法。
- Codec：序列化和反序列化的方法，將調用的參數和返回值序列化成二進制數據，以便通過網絡傳輸。
- Transport：網絡傳輸協議，用于將序列化后的二進制數據通過網絡傳輸到遠程服務。
2. 實現步驟
接下來我們就來實現一個簡單的自定義RPC框架，步驟如下：
- 定義Service和Method
- 實現Codec
- 實現Transport
- 完成框架
2.1 定義Service和Method
我們以一個簡單的計算器服務為例，在服務端提供兩個方法Add和Multiply，客戶端可以通過RPC調用這兩個方法。
定義服務：
`go
// 定義CalculatorService接口
type CalculatorService interface {
Add(int, int) int
Multiply(int, int) int
}
// 實現具體的CalculatorService
type CalculatorServiceImpl struct {}
func (c *CalculatorServiceImpl) Add(a, b int) int {
return a + b
}
func (c *CalculatorServiceImpl) Multiply(a, b int) int {
return a * b
}
定義Service和Method之后，接下來需要定義一個struct來存儲Service和其對應的Method。同時，定義一個Register方法，用于注冊新的Service和Method。`gotype Server struct { services map*service}type service struct { typ reflect.Type method map*methodType}type methodType struct { method reflect.Method ArgType reflect.Type ReplyType reflect.Type}func (s *Server) Register(receiver interface{}) error { service := new(service) service.typ = reflect.TypeOf(receiver).Elem() service.method = make(map*methodType) for i := 0; i < service.typ.NumMethod(); i++ { method := service.typ.Method(i) mType := method.Type if mType.NumIn() != 3 || mType.NumOut() != 1 { continue } argType := mType.In(1) replyType := mType.In(2) if !isExportedOrBuiltinType(argType) || !isExportedOrBuiltinType(replyType) { continue } service.method = &methodType{ method: method, ArgType: argType, ReplyType: replyType, } } s.services = service return nil}func isExportedOrBuiltinType(t reflect.Type) bool { pkgPath := t.PkgPath() return pkgPath == "" || pkgPath == "builtin"}在Register方法中，循環遍歷service.typ中的所有方法，將滿足條件的方法添加到service.method中。最后將service添加到Server.services中。
2.2 實現Codec
Codec用于將調用的參數和返回值序列化成二進制數據，以便通過網絡傳輸。
在這里，我們使用golang的標準庫encoding/gob實現Codec。Gob是golang標準庫中的編解碼庫，支持任意類型的編解碼和傳輸，比JSON和XML更高效。在實現Codec之前，需要先定義一個request結構體和response結構體，用于存儲調用信息和返回信息。
`go
type request struct {
ServiceMethod string // 形如"Service.Method"
Seq uint64 // 請求序列號
Args byte // 客戶端傳遞的參數
}
type response struct {
Seq uint64 // 請求序列號
ServiceMethod string // 形如"Service.Method"
Error string // 存儲錯誤信息
Reply byte // 存儲響應參數
}
接下來實現Codec，具體實現代碼如下：`gotype Codec struct { conn io.ReadWriteCloser dec *gob.Decoder enc *gob.Encoder mutex sync.Mutex ids uint64 pending map*call}type call struct { req *request resp *response done chan *call}func (c *Codec) WriteRequest(method string, args interface{}) (uint64, error) { c.mutex.Lock() defer c.mutex.Unlock() id := c.ids c.ids++ req := &request{ ServiceMethod: method, Seq: id, } buf := bytes.NewBuffer(nil) enc := gob.NewEncoder(buf) if err := enc.Encode(args); err != nil { return 0, err } req.Args = buf.Bytes() call := &call{ req: req, resp: new(response), done: make(chan *call), } c.pending = call if err := c.enc.Encode(req); err != nil { delete(c.pending, id) return 0, err } return id, nil}func (c *Codec) ReadResponseHeader() (*rpc.Response, error) { c.mutex.Lock() defer c.mutex.Unlock() var resp response if err := c.dec.Decode(&resp); err != nil { return nil, err } call := c.pending delete(c.pending, resp.Seq) call.resp = &resp call.done <- call return &rpc.Response{ ServiceMethod: resp.ServiceMethod, Seq: resp.Seq, Error: errors.New(resp.Error), }, nil}func (c *Codec) ReadResponseBody(x interface{}) error { c.mutex.Lock() defer c.mutex.Unlock() call := <-c.pending.done if call.resp.Error != "" { return errors.New(call.resp.Error) } dec := gob.NewDecoder(bytes.NewBuffer(call.resp.Reply)) return dec.Decode(x)}在上面的代碼中，我們使用了一個pending map來存儲請求的序列號和請求的返回值。在WriteRequest方法中，我們將請求信息編碼成二進制數據，然后將請求信息和該請求的channel存儲到pending中。在ReadResponseHeader和ReadResponseBody方法中，我們根據pending中的請求序列號獲取該請求對應的call，然后將call.resp進行解碼后返回。
2.3 實現Transport
Transport用于將序列化后的二進制數據通過網絡傳輸到遠程服務。
在golang中，可以使用net包來實現簡單的Socket編程。在這里，我們通過net.Dial建立連接后，將Codec中序列化后的數據通過Socket發送到遠程服務端。
`go
type Transport struct {
conn io.ReadWriteCloser
}
func (t *Transport) Dial(network, address string) error {
conn, err := net.Dial(network, address)
if err != nil {
return err
}
t.conn = conn
return nil
}
func (t *Transport) Close() error {
return t.conn.Close()
}
func (t *Transport) Codec() rpc.ClientCodec {
return &Codec{
conn: t.conn,
dec: gob.NewDecoder(t.conn),
enc: gob.NewEncoder(t.conn),
pending: make(map*call),
}
}
2.4 完成框架最后，我們完成自定義RPC框架的實現。具體代碼如下：`gotype Server struct { services map*service}type service struct { typ reflect.Type method map*methodType}type methodType struct { method reflect.Method ArgType reflect.Type ReplyType reflect.Type}func (s *Server) Register(receiver interface{}) error { service := new(service) service.typ = reflect.TypeOf(receiver).Elem() service.method = make(map*methodType) for i := 0; i < service.typ.NumMethod(); i++ { method := service.typ.Method(i) mType := method.Type if mType.NumIn() != 3 || mType.NumOut() != 1 { continue } argType := mType.In(1) replyType := mType.In(2) if !isExportedOrBuiltinType(argType) || !isExportedOrBuiltinType(replyType) { continue } service.method = &methodType{ method: method, ArgType: argType, ReplyType: replyType, } } s.services = service return nil}func (s *Server) ServeCodec(codec rpc.ServerCodec) error { for { req, err := codec.ReadRequestHeader() if err != nil { if err != io.EOF && err != io.ErrUnexpectedEOF { log.Println("rpc server:", err) } return err } serviceMethod := req.ServiceMethod dot := strings.LastIndex(serviceMethod, ".") if dot < 0 { err := errors.New("rpc server: service/method request ill-formed: " + serviceMethod) log.Println(err.Error()) resp := &rpc.Response{ ServiceMethod: serviceMethod, Seq: req.Seq, Error: err.Error(), } codec.WriteResponse(resp, nil) continue } serviceName, methodName := serviceMethod, serviceMethod service, ok := s.services if !ok { err := errors.New("rpc server: can't find service " + serviceName) log.Println(err.Error()) resp := &rpc.Response{ ServiceMethod: serviceMethod, Seq: req.Seq, Error: err.Error(), } codec.WriteResponse(resp, nil) continue } mtype, ok := service.method if !ok { err := errors.New("rpc server: can't find method " + methodName) log.Println(err.Error()) resp := &rpc.Response{ ServiceMethod: serviceMethod, Seq: req.Seq, Error: err.Error(), } codec.WriteResponse(resp, nil) continue } argv := reflect.New(mtype.ArgType) replyv := reflect.New(mtype.ReplyType).Elem() if err = codec.ReadRequestBody(argv.Interface()); err != nil { log.Println("rpc server: ", err) resp := &rpc.Response{ ServiceMethod: serviceMethod, Seq: req.Seq, Error: err.Error(), } codec.WriteResponse(resp, nil) continue } // Call the service method. returnValues := mtype.method.Func.Call(reflect.Value{ reflect.ValueOf(service), reflect.ValueOf(argv.Interface()), replyv, }) // The return value for the method is an error. errInter := returnValues.Interface() if errInter != nil { err := errInter.(error) log.Println("rpc server: ", err) resp := &rpc.Response{ ServiceMethod: serviceMethod, Seq: req.Seq, Error: err.Error(), } codec.WriteResponse(resp, nil) continue } resp := &rpc.Response{ ServiceMethod: serviceMethod, Seq: req.Seq, Error: "", } if err = codec.WriteResponse(resp, replyv.Interface()); err != nil { log.Println("rpc server: ", err) } }}func (s *Server) ServeTransport(transport *Transport) error { codec := transport.Codec() defer transport.Close() return s.ServeCodec(codec)}func isExportedOrBuiltinType(t reflect.Type) bool { pkgPath := t.PkgPath() return pkgPath == "" || pkgPath == "builtin"}在上面的代碼中，我們定義了一個Server結構體，用于注冊Service和Method，同時實現ServeCodec和ServeTransport方法，用于在服務端處理RPC請求。
3. 測試
完成自定義RPC框架的實現之后，我們需要對其進行測試。下面我們將分別在服務端和客戶端使用該RPC框架。
服務端代碼：
`go
func main() {
server := new(Server)
server.services = make(map*service)
_ = server.Register(&CalculatorServiceImpl{})
transport := new(Transport)
_ = transport.Dial("tcp", "localhost:8080")
defer transport.Close()
log.Fatal(server.ServeTransport(transport))
}
在服務端，我們首先通過Server.Register方法注冊了一個CalculatorServiceImpl服務，然后使用Transport.Dial方法連接到特定的地址。客戶端代碼：`gofunc main() { transport := new(Transport) _ = transport.Dial("tcp", "localhost:8080") defer transport.Close() client := rpc.NewClientWithCodec(transport.Codec()) var res int err := client.Call("CalculatorService.Add", int{10, 20}, &res) if err != nil { log.Fatal(err) } log.Printf("Add(10, 20) = %d", res) var mul int err = client.Call("CalculatorService.Multiply", int{10, 20}, &mul) if err != nil { log.Fatal(err) } log.Printf("Multiply(10, 20) = %d", mul)}在客戶端，我們首先通過Transport.Dial方法連接到服務端，然后通過rpc.NewClientWithCodec方法創建一個客戶端，并使用client.Call方法調用服務端的方法。
最后，我們啟動服務端和客戶端，可以看到客戶端成功調用了服務端提供的Add和Multiply方法。
4. 總結
本文介紹了如何使用golang實現自定義RPC框架，包括定義Service和Method，實現Codec和Transport，完成框架等步驟，并通過一個簡單的計算器服務對該RPC框架進行了測試。該自定義RPC框架適用于一些特定的業務需求，可以滿足不同的RPC調用場景。
以上就是IT培訓機構千鋒教育提供的相關內容，如果您有web前端培訓，鴻蒙開發培訓，python培訓，linux培訓，java培訓，UI設計培訓等需求，歡迎隨時聯系千鋒教育。
京公網安備 11010802030320號