谈谈如何使用Netty开发实现高性能的RPC服务器-白红宇

RPC（Remote Procedure Call Protocol）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，而不必了解底层网络技术的协议。说的再直白一点，就是客户端在不必知道调用细节的前提之下，调用远程计算机上运行的某个对象，使用起来就像调用本地的对象一样。目前典型的RPC实现框架有：Thrift（facebook开源）、Dubbo（alibaba开源）等等。RPC框架针对网络协议、网络I/O模型的封装是透明的，对于调用的客户端而言，它就认为自己在调用本地的一个对象。至于传输层上，运用的是TCP协议、UDP协议、亦或是HTTP协议，一概不关心。从网络I/O模型上来看，是基于select、poll、epoll方式、还是IOCP（I/O Completion Port）方式承载实现的，对于调用者而言也不用关心。

　　目前，主流的RPC框架都支持跨语言调用，即有所谓的IDL（接口定义语言），其实，这个并不是RPC所必须要求的。如果你的RPC框架没有跨语言的要求，IDL就可以不用包括了。

　　最后，值得一提的是，衡量一个RPC框架性能的好坏与否，RPC的网络I/O模型的选择，至关重要。在此基础上，设计出来的RPC服务器，可以考虑支持阻塞式同步IO、非阻塞式同步IO、当然还有所谓的多路复用IO模型、异步IO模型。支持不同的网络IO模型，在高并发的状态下，处理性能上会有很大的差别。还有一个衡量的标准，就是选择的传输协议。是基于TCP协议、还是HTTP协议、还是UDP协议？对性能也有一定的影响。但是从我目前了解的情况来看，大多数RPC开源实现框架都是基于TCP、或者HTTP的，目测没有采用UDP协议做为主要的传输协议的。

　　明白了RPC的使用原理和性能要求。现在，我们能不能撇开那些RPC开源框架，自己动手开发一个高性能的RPC服务器呢？我想，还是可以的。现在本人就使用Java，基于Netty，开发实现一个高性能的RPC服务器。

　　如何实现、基于什么原理？并发处理性能如何？请继续接着看下文。

　　我们有的时候，为了提高单个节点的通信吞吐量，提高通信性能。如果是基于Java后端的，一般首选的是NIO框架（No-block IO）。但是问题也来了，Java的NIO掌握起来要相当的技术功底，和足够的技术积累，使用起来才能得心应手。一般的开发人员，如果要使用NIO开发一个后端的TCP/HTTP服务器，附带考虑TCP粘包、网络通信异常、消息链接处理等等网络通信细节，开发门槛太高，所以比较明智的选择是，采用业界主流的NIO框架进行服务器后端开发。主流的NIO框架主要有Netty、Mina。它们主要都是基于TCP通信，非阻塞的IO、灵活的IO线程池而设计的，应对高并发请求也是绰绰有余。随着Netty、Mina这样优秀的NIO框架，设计上日趋完善，Java后端高性能服务器开发，在技术上提供了有力的支持保障，从而打破了C++在服务器后端，一统天下的局面。因为在此之前，Java的NIO一直受人诟病，让人敬而远之！

　　既然，这个RPC服务器是基于Netty的，那就在说说Netty吧。实际上Netty是对JAVA NIO框架的再次封装，它的开源网址是，本文中使用的Netty版本是：4.0版本，可以通过，进行下载使用。那也许你会问，如何使用Netty进行RPC服务器的开发呢？实际不难，下面我就简单的说明一下技术原理：

　　1、定义RPC请求消息、应答消息结构，里面要包括RPC的接口定义模块、包括远程调用的类名、方法名称、参数结构、参数值等信息。

　　2、服务端初始化的时候通过容器加载RPC接口定义和RPC接口实现类对象的映射关系，然后等待客户端发起调用请求。

　　3、客户端发起的RPC消息里面包含，远程调用的类名、方法名称、参数结构、参数值等信息，通过网络，以字节流的方式送给RPC服务端，RPC服务端接收到字节流的请求之后，去对应的容器里面，查找客户端接口映射的具体实现对象。

　　4、RPC服务端找到实现对象的参数信息，通过反射机制创建该对象的实例，并返回调用处理结果，最后封装成RPC应答消息通知到客户端。

　　5、客户端通过网络，收到字节流形式的RPC应答消息，进行拆包、解析之后，显示远程调用结果。

　　上面说的是很简单，但是实现的时候，我们还要考虑如下的问题：

　　1、RPC服务器的传输层是基于TCP协议的，出现粘包咋办？这样客户端的请求，服务端不是会解析失败？好在Netty里面已经提供了解决TCP粘包问题的解码器：LengthFieldBasedFrameDecoder，可以靠它轻松搞定TCP粘包问题。

　　2、Netty服务端的线程模型是单线程、多线程（一个线程负责客户端连接，连接成功之后，丢给后端IO的线程池处理）、还是主从模式（客户端连接、后端IO处理都是基于线程池的实现）。当然在这里，我出于性能考虑，使用了Netty主从线程池模型。

　　3、Netty的IO处理线程池，如果遇到非常耗时的业务，出现阻塞了咋办？这样不是很容易把后端的NIO线程给挂死、阻塞？本文的处理方式是，对于复杂的后端业务，分派到专门的业务线程池里面，进行异步回调处理。

　　4、RPC消息的传输是通过字节流在NIO的通道（Channel）之间传输，那具体如何实现呢？本文，是通过基于Java原生对象序列化机制的编码、解码器（ObjectEncoder、ObjectDecoder）进行实现的。当然出于性能考虑，这个可能不是最优的方案。更优的方案是把消息的编码、解码器，搞成可以配置实现的。具体比如可以通过：protobuf、JBoss Marshalling方式进行解码和编码，以提高网络消息的传输效率。

　　5、RPC服务器要考虑多线程、高并发的使用场景，所以线程安全是必须的。此外尽量不要使用synchronized进行加锁，改用轻量级的ReentrantLock方式进行代码块的条件加锁。比如本文中的RPC消息处理回调，就有这方面的使用。

　　6、RPC服务端的服务接口对象和服务接口实现对象要能轻易的配置，轻松进行加载、卸载。在这里，本文是通过Spring容器进行统一的对象管理。

　　综上所述，本文设计的RPC服务器调用的流程图如下所示：

　　客户端并发发起RPC调用请求，然后RPC服务端使用Netty连接器，分派出N个NIO连接线程，这个时候Netty连接器的任务结束。然后NIO连接线程是统一放到Netty NIO处理线程池进行管理，这个线程池里面会对具体的RPC请求连接进行消息编码、消息解码、消息处理等等一系列操作。最后进行消息处理（Handler）的时候，处于性能考虑，这里的设计是，直接把复杂的消息处理过程，丢给专门的RPC业务处理线程池集中处理，然后Handler对应的NIO线程就立即返回、不会阻塞。这个时候RPC调用结束，客户端会异步等待服务端消息的处理结果，本文是通过消息回调机制实现（MessageCallBack）。

　　再来说一说Netty对于RPC消息的解码、编码、处理对应的模块和流程，具体如下图所示：

　　从上图可以看出客户端、服务端对RPC消息编码、解码、处理调用的模块以及调用顺序了。Netty就是把这样一个一个的处理器串在一起，形成一个责任链，统一进行调用。

　　说了这么多，现在先简单看下，我设计实现的NettyRPC的代码目录层级结构：

　　其中newlandframework.netty.rpc.core包是NettyRPC的核心实现。newlandframework.netty.rpc.model包里面，则封装了RPC消息请求、应答报文结构，以及RPC服务接口与实现绑定关系的容器定义。newlandframework.netty.rpc.config里面定义了NettyRPC的服务端文件配置属性。

　　下面先来看下newlandframework.netty.rpc.model包中定义的内容。具体是RPC消息请求、应答消息的结构定义：

　　RPC请求消息结构

/** * @filename:MessageRequest.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:rpc服务请求结构 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.model;import java.io.Serializable;import org.apache.commons.lang.builder.ToStringBuilder;import org.apache.commons.lang.builder.ToStringStyle;public class MessageRequest implements Serializable {    private String messageId;    private String className;    private String methodName;    private Class
     [] typeParameters;    private Object[] parametersVal;    public String getMessageId() {        return messageId;    }    public void setMessageId(String messageId) {        this.messageId = messageId;    }    public String getClassName() {        return className;    }    public void setClassName(String className) {        this.className = className;    }    public String getMethodName() {        return methodName;    }    public void setMethodName(String methodName) {        this.methodName = methodName;    }    public Class
     [] getTypeParameters() {        return typeParameters;    }    public void setTypeParameters(Class
     [] typeParameters) {        this.typeParameters = typeParameters;    }    public Object[] getParameters() {        return parametersVal;    }    public void setParameters(Object[] parametersVal) {        this.parametersVal = parametersVal;    }    public String toString() {        return new ToStringBuilder(this, ToStringStyle.SHORT_PREFIX_STYLE)                .append("messageId", messageId).append("className", className)                .append("methodName", methodName).toString();    }}

　　RPC应答消息结构

/** * @filename:MessageResponse.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:rpc服务应答结构 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.model;import java.io.Serializable;import org.apache.commons.lang.builder.ToStringBuilder;import org.apache.commons.lang.builder.ToStringStyle;public class MessageResponse implements Serializable {    private String messageId;    private String error;    private Object resultDesc;    public String getMessageId() {        return messageId;    }    public void setMessageId(String messageId) {        this.messageId = messageId;    }    public String getError() {        return error;    }    public void setError(String error) {        this.error = error;    }    public Object getResult() {        return resultDesc;    }    public void setResult(Object resultDesc) {        this.resultDesc = resultDesc;    }    public String toString() {        return new ToStringBuilder(this, ToStringStyle.SHORT_PREFIX_STYLE)                .append("messageId", messageId).append("error", error).toString();    }}

　　RPC服务接口定义、服务接口实现绑定关系容器定义，提供给spring作为容器使用。

/** * @filename:MessageKeyVal.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:rpc服务映射容器 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.model;import java.util.Map;public class MessageKeyVal {    private Map
     
       messageKeyVal;    public void setMessageKeyVal(Map
      
        messageKeyVal) {        this.messageKeyVal = messageKeyVal;    }    public Map
       
         getMessageKeyVal() {        return messageKeyVal;    }}

　　好了，定义好核心模型结构之后，现在再向大家展示一下NettyRPC核心包：newlandframework.netty.rpc.core的关键部分实现代码，首先是业务线程池相关类的实现代码，具体如下：

　　线程工厂定义实现

/** * @filename:NamedThreadFactory.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:线程工厂 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.core;import java.util.concurrent.ThreadFactory;import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class NamedThreadFactory implements ThreadFactory {    private static final AtomicInteger threadNumber = new AtomicInteger(1);    private final AtomicInteger mThreadNum = new AtomicInteger(1);    private final String prefix;    private final boolean daemoThread;    private final ThreadGroup threadGroup;    public NamedThreadFactory() {        this("rpcserver-threadpool-" + threadNumber.getAndIncrement(), false);    }    public NamedThreadFactory(String prefix) {        this(prefix, false);    }    public NamedThreadFactory(String prefix, boolean daemo) {        this.prefix = prefix + "-thread-";        daemoThread = daemo;        SecurityManager s = System.getSecurityManager();        threadGroup = (s == null) ? Thread.currentThread().getThreadGroup() : s.getThreadGroup();    }    public Thread newThread(Runnable runnable) {        String name = prefix + mThreadNum.getAndIncrement();        Thread ret = new Thread(threadGroup, runnable, name, 0);        ret.setDaemon(daemoThread);        return ret;    }    public ThreadGroup getThreadGroup() {        return threadGroup;    }}

　　业务线程池定义实现

/** * @filename:RpcThreadPool.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:rpc线程池封装 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.core;import java.util.concurrent.Executor;import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;import java.util.concurrent.SynchronousQueue;import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class RpcThreadPool {    //独立出线程池主要是为了应对复杂耗I/O操作的业务，不阻塞netty的handler线程而引入    //当然如果业务足够简单，把处理逻辑写入netty的handler（ChannelInboundHandlerAdapter）也未尝不可    public static Executor getExecutor(int threads, int queues) {        String name = "RpcThreadPool";        return new ThreadPoolExecutor(threads, threads, 0, TimeUnit.MILLISECONDS,                queues == 0 ? new SynchronousQueue
     
      ()                        : (queues < 0 ? new LinkedBlockingQueue
      
       ()                                : new LinkedBlockingQueue
       
        (queues)),                new NamedThreadFactory(name, true), new AbortPolicyWithReport(name));    }}

/** * @filename:AbortPolicyWithReport.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:线程池异常策略 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.core;import java.util.concurrent.RejectedExecutionException;import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;public class AbortPolicyWithReport extends ThreadPoolExecutor.AbortPolicy {    private final String threadName;    public AbortPolicyWithReport(String threadName) {        this.threadName = threadName;    }    public void rejectedExecution(Runnable r, ThreadPoolExecutor e) {        String msg = String.format("RpcServer["                + " Thread Name: %s, Pool Size: %d (active: %d, core: %d, max: %d, largest: %d), Task: %d (completed: %d),"                + " Executor status:(isShutdown:%s, isTerminated:%s, isTerminating:%s)]",                threadName, e.getPoolSize(), e.getActiveCount(), e.getCorePoolSize(), e.getMaximumPoolSize(), e.getLargestPoolSize(),                e.getTaskCount(), e.getCompletedTaskCount(), e.isShutdown(), e.isTerminated(), e.isTerminating());        System.out.println(msg);        throw new RejectedExecutionException(msg);    }}

　　RPC调用客户端定义实现

/** * @filename:MessageSendExecutor.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:Rpc客户端执行模块 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.core;import java.lang.reflect.Proxy;public class MessageSendExecutor {    private RpcServerLoader loader = RpcServerLoader.getInstance();    public MessageSendExecutor(String serverAddress) {        loader.load(serverAddress);    }    public void stop() {        loader.unLoad();    }    public static 
     
       T execute(Class
      
        rpcInterface) {        return (T) Proxy.newProxyInstance(                rpcInterface.getClassLoader(),                new Class
       []{rpcInterface},                new MessageSendProxy
       
        (rpcInterface)        );    }}

　　这里的RPC客户端实际上，是动态代理了MessageSendProxy，当然这里是应用了，JDK原生的动态代理实现，你还可以改成CGLIB（Code Generation Library）方式。不过本人测试了一下CGLIB方式，在高并发的情况下面会出现空指针异常，但是同样的情况，JDK原生的动态代理却没有问题。并发程度不高的情况下面，两种代理方式都运行正常。后续再深入研究看看吧！废话不说了，现在给出MessageSendProxy的实现方式

/** * @filename:MessageSendProxy.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:Rpc客户端消息处理 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.core;import java.lang.reflect.InvocationHandler;import java.lang.reflect.Method;import java.util.UUID;import newlandframework.netty.rpc.model.MessageRequest;public class MessageSendProxy
     
       implements InvocationHandler {    private Class
      
        cls;    public MessageSendProxy(Class
       
         cls) {        this.cls = cls;    }    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {        MessageRequest request = new MessageRequest();        request.setMessageId(UUID.randomUUID().toString());        request.setClassName(method.getDeclaringClass().getName());        request.setMethodName(method.getName());        request.setTypeParameters(method.getParameterTypes());        request.setParameters(args);        MessageSendHandler handler = RpcServerLoader.getInstance().getMessageSendHandler();        MessageCallBack callBack = handler.sendRequest(request);        return callBack.start();    }}

　　进一步发现MessageSendProxy其实是把消息发送给RpcServerLoader模块，它的代码如下：

/** * @filename:RpcServerLoader.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:rpc服务器配置加载 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.core;import io.netty.channel.EventLoopGroup;import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;import java.net.InetSocketAddress;import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;import java.util.concurrent.locks.Condition;import java.util.concurrent.locks.Lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;import newlandframework.netty.rpc.serialize.support.RpcSerializeProtocol;public class RpcServerLoader {    private volatile static RpcServerLoader rpcServerLoader;    private final static String DELIMITER = ":";    private RpcSerializeProtocol serializeProtocol = RpcSerializeProtocol.JDKSERIALIZE;    //方法返回到Java虚拟机的可用的处理器数量    private final static int parallel = Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2;    //netty nio线程池    private EventLoopGroup eventLoopGroup = new NioEventLoopGroup(parallel);    private static ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = (ThreadPoolExecutor) RpcThreadPool.getExecutor(16, -1);    private MessageSendHandler messageSendHandler = null;    //等待Netty服务端链路建立通知信号    private Lock lock = new ReentrantLock();    private Condition signal = lock.newCondition();    private RpcServerLoader() {    }    //并发双重锁定    public static RpcServerLoader getInstance() {        if (rpcServerLoader == null) {            synchronized (RpcServerLoader.class) {                if (rpcServerLoader == null) {                    rpcServerLoader = new RpcServerLoader();                }            }        }        return rpcServerLoader;    }    public void load(String serverAddress, RpcSerializeProtocol serializeProtocol) {        String[] ipAddr = serverAddress.split(RpcServerLoader.DELIMITER);        if (ipAddr.length == 2) {            String host = ipAddr[0];            int port = Integer.parseInt(ipAddr[1]);            final InetSocketAddress remoteAddr = new InetSocketAddress(host, port);            threadPoolExecutor.submit(new MessageSendInitializeTask(eventLoopGroup, remoteAddr, this, serializeProtocol));        }    }    public void setMessageSendHandler(MessageSendHandler messageInHandler) {        try {            lock.lock();            this.messageSendHandler = messageInHandler;            //唤醒所有等待客户端RPC线程            signal.signalAll();        } finally {            lock.unlock();        }    }    public MessageSendHandler getMessageSendHandler() throws InterruptedException {        try {            lock.lock();            //Netty服务端链路没有建立完毕之前，先挂起等待            if (messageSendHandler == null) {                signal.await();            }            return messageSendHandler;        } finally {            lock.unlock();        }    }    public void unLoad() {        messageSendHandler.close();        threadPoolExecutor.shutdown();        eventLoopGroup.shutdownGracefully();    }    public void setSerializeProtocol(RpcSerializeProtocol serializeProtocol) {        this.serializeProtocol = serializeProtocol;    }}

　　好了，现在一次性给出RPC客户端消息编码、解码、处理的模块实现代码。

/** * @filename:MessageSendInitializeTask.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:Rpc客户端线程任务处理 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.core;import io.netty.bootstrap.Bootstrap;import io.netty.channel.ChannelFuture;import io.netty.channel.ChannelFutureListener;import io.netty.channel.ChannelOption;import io.netty.channel.EventLoopGroup;import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;import java.net.InetSocketAddress;public class MessageSendInitializeTask implements Runnable {    private EventLoopGroup eventLoopGroup = null;    private InetSocketAddress serverAddress = null;    private RpcServerLoader loader = null;    MessageSendInitializeTask(EventLoopGroup eventLoopGroup, InetSocketAddress serverAddress, RpcServerLoader loader) {        this.eventLoopGroup = eventLoopGroup;        this.serverAddress = serverAddress;        this.loader = loader;    }    public void run() {        Bootstrap b = new Bootstrap();        b.group(eventLoopGroup)                .channel(NioSocketChannel.class).option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);        b.handler(new MessageSendChannelInitializer());        ChannelFuture channelFuture = b.connect(serverAddress);        channelFuture.addListener(new ChannelFutureListener() {            public void operationComplete(final ChannelFuture channelFuture) throws Exception {                if (channelFuture.isSuccess()) {                    MessageSendHandler handler = channelFuture.channel().pipeline().get(MessageSendHandler.class);                    MessageSendInitializeTask.this.loader.setMessageSendHandler(handler);                }            }        });    }}

/** * @filename:MessageSendChannelInitializer.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:Rpc客户端管道初始化 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.core;import io.netty.channel.ChannelInitializer;import io.netty.channel.ChannelPipeline;import io.netty.channel.socket.SocketChannel;import io.netty.handler.codec.LengthFieldBasedFrameDecoder;import io.netty.handler.codec.LengthFieldPrepender;import io.netty.handler.codec.serialization.ClassResolvers;import io.netty.handler.codec.serialization.ObjectDecoder;import io.netty.handler.codec.serialization.ObjectEncoder;public class MessageSendChannelInitializer extends ChannelInitializer
     
       {    //ObjectDecoder 底层默认继承半包解码器LengthFieldBasedFrameDecoder处理粘包问题的时候，    //消息头开始即为长度字段，占据4个字节。这里出于保持兼容的考虑    final public static int MESSAGE_LENGTH = 4;    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {        ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();        //ObjectDecoder的基类半包解码器LengthFieldBasedFrameDecoder的报文格式保持兼容。因为底层的父类LengthFieldBasedFrameDecoder        //的初始化参数即为super(maxObjectSize, 0, 4, 0, 4);        pipeline.addLast(new LengthFieldBasedFrameDecoder(Integer.MAX_VALUE, 0, MessageSendChannelInitializer.MESSAGE_LENGTH, 0, MessageSendChannelInitializer.MESSAGE_LENGTH));        //利用LengthFieldPrepender回填补充ObjectDecoder消息报文头        pipeline.addLast(new LengthFieldPrepender(MessageSendChannelInitializer.MESSAGE_LENGTH));        pipeline.addLast(new ObjectEncoder());        //考虑到并发性能，采用weakCachingConcurrentResolver缓存策略。一般情况使用:cacheDisabled即可        pipeline.addLast(new ObjectDecoder(Integer.MAX_VALUE, ClassResolvers.weakCachingConcurrentResolver(this.getClass().getClassLoader())));        pipeline.addLast(new MessageSendHandler());    }}

/** * @filename:MessageSendHandler.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:Rpc客户端处理模块 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.core;import io.netty.buffer.Unpooled;import io.netty.channel.Channel;import io.netty.channel.ChannelFutureListener;import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;import java.net.SocketAddress;import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;import newlandframework.netty.rpc.model.MessageRequest;import newlandframework.netty.rpc.model.MessageResponse;public class MessageSendHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {    private ConcurrentHashMap
     
       mapCallBack = new ConcurrentHashMap
      
       ();    private volatile Channel channel;    private SocketAddress remoteAddr;    public Channel getChannel() {        return channel;    }    public SocketAddress getRemoteAddr() {        return remoteAddr;    }    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {        super.channelActive(ctx);        this.remoteAddr = this.channel.remoteAddress();    }    public void channelRegistered(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {        super.channelRegistered(ctx);        this.channel = ctx.channel();    }    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {        MessageResponse response = (MessageResponse) msg;        String messageId = response.getMessageId();        MessageCallBack callBack = mapCallBack.get(messageId);        if (callBack != null) {            mapCallBack.remove(messageId);            callBack.over(response);        }    }    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {        ctx.close();    }    public void close() {        channel.writeAndFlush(Unpooled.EMPTY_BUFFER).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);    }    public MessageCallBack sendRequest(MessageRequest request) {        MessageCallBack callBack = new MessageCallBack(request);        mapCallBack.put(request.getMessageId(), callBack);        channel.writeAndFlush(request);        return callBack;    }}

　　最后给出RPC服务端的实现。首先是通过spring自动加载RPC服务接口、接口实现容器绑定加载，初始化Netty主/从线程池等操作，具体是通过MessageRecvExecutor模块实现的，现在给出实现代码：

/** * @filename:MessageRecvExecutor.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:Rpc服务器执行模块 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.core;import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;import io.netty.channel.ChannelFuture;import io.netty.channel.ChannelOption;import io.netty.channel.EventLoopGroup;import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;import java.nio.channels.spi.SelectorProvider;import java.util.Iterator;import java.util.Map;import java.util.Set;import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;import java.util.concurrent.ThreadFactory;import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;import java.util.logging.Level;import newlandframework.netty.rpc.model.MessageKeyVal;import org.springframework.beans.BeansException;import org.springframework.beans.factory.InitializingBean;import org.springframework.context.ApplicationContext;import org.springframework.context.ApplicationContextAware;public class MessageRecvExecutor implements ApplicationContextAware, InitializingBean {    private String serverAddress;    private final static String DELIMITER = ":";    private Map
     
       handlerMap = new ConcurrentHashMap
      
       ();    private static ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor;    public MessageRecvExecutor(String serverAddress) {        this.serverAddress = serverAddress;    }    public static void submit(Runnable task) {        if (threadPoolExecutor == null) {            synchronized (MessageRecvExecutor.class) {                if (threadPoolExecutor == null) {                    threadPoolExecutor = (ThreadPoolExecutor) RpcThreadPool.getExecutor(16, -1);                }            }        }        threadPoolExecutor.submit(task);    }    public void setApplicationContext(ApplicationContext ctx) throws BeansException {        try {            MessageKeyVal keyVal = (MessageKeyVal) ctx.getBean(Class.forName("newlandframework.netty.rpc.model.MessageKeyVal"));            Map
       
         rpcServiceObject = keyVal.getMessageKeyVal();            Set s = rpcServiceObject.entrySet();            Iterator
        
         
          > it = s.iterator();            Map.Entry
          
            entry; while (it.hasNext()) { entry = it.next(); handlerMap.put(entry.getKey(), entry.getValue()); } } catch (ClassNotFoundException ex) { java.util.logging.Logger.getLogger(MessageRecvExecutor.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex); } } public void afterPropertiesSet() throws Exception { //netty的线程池模型设置成主从线程池模式，这样可以应对高并发请求 //当然netty还支持单线程、多线程网络IO模型，可以根据业务需求灵活配置 ThreadFactory threadRpcFactory = new NamedThreadFactory("NettyRPC ThreadFactory"); //方法返回到Java虚拟机的可用的处理器数量 int parallel = Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2; EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup(); EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup(parallel,threadRpcFactory,SelectorProvider.provider()); try { ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap(); bootstrap.group(boss, worker).channel(NioServerSocketChannel.class) .childHandler(new MessageRecvChannelInitializer(handlerMap)) .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128) .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true); String[] ipAddr = serverAddress.split(MessageRecvExecutor.DELIMITER); if (ipAddr.length == 2) { String host = ipAddr[0]; int port = Integer.parseInt(ipAddr[1]); ChannelFuture future = bootstrap.bind(host, port).sync(); System.out.printf("[author tangjie] Netty RPC Server start success ip:%s port:%d\n", host, port); future.channel().closeFuture().sync(); } else { System.out.printf("[author tangjie] Netty RPC Server start fail!\n"); } } finally { worker.shutdownGracefully(); boss.shutdownGracefully(); } }}

　　最后还是老规矩，给出RPC服务端消息编码、解码、处理的核心模块代码实现，具体如下：

/** * @filename:MessageRecvChannelInitializer.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:Rpc服务端管道初始化 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.core;import io.netty.channel.ChannelInitializer;import io.netty.channel.ChannelPipeline;import io.netty.channel.socket.SocketChannel;import io.netty.handler.codec.LengthFieldBasedFrameDecoder;import io.netty.handler.codec.LengthFieldPrepender;import io.netty.handler.codec.serialization.ClassResolvers;import io.netty.handler.codec.serialization.ObjectDecoder;import io.netty.handler.codec.serialization.ObjectEncoder;import java.util.Map;public class MessageRecvChannelInitializer extends ChannelInitializer
     
       {    //ObjectDecoder 底层默认继承半包解码器LengthFieldBasedFrameDecoder处理粘包问题的时候，    //消息头开始即为长度字段，占据4个字节。这里出于保持兼容的考虑    final public static int MESSAGE_LENGTH = 4;    private Map
      
        handlerMap = null;    MessageRecvChannelInitializer(Map
       
         handlerMap) {        this.handlerMap = handlerMap;    }    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {        ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();        //ObjectDecoder的基类半包解码器LengthFieldBasedFrameDecoder的报文格式保持兼容。因为底层的父类LengthFieldBasedFrameDecoder        //的初始化参数即为super(maxObjectSize, 0, 4, 0, 4);         pipeline.addLast(new LengthFieldBasedFrameDecoder(Integer.MAX_VALUE, 0, MessageRecvChannelInitializer.MESSAGE_LENGTH, 0, MessageRecvChannelInitializer.MESSAGE_LENGTH));        //利用LengthFieldPrepender回填补充ObjectDecoder消息报文头        pipeline.addLast(new LengthFieldPrepender(MessageRecvChannelInitializer.MESSAGE_LENGTH));        pipeline.addLast(new ObjectEncoder());        //考虑到并发性能，采用weakCachingConcurrentResolver缓存策略。一般情况使用:cacheDisabled即可        pipeline.addLast(new ObjectDecoder(Integer.MAX_VALUE, ClassResolvers.weakCachingConcurrentResolver(this.getClass().getClassLoader())));        pipeline.addLast(new MessageRecvHandler(handlerMap));    }}

/** * @filename:MessageRecvHandler.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:Rpc服务器消息处理 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.core;import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;import java.util.Map;import newlandframework.netty.rpc.model.MessageRequest;import newlandframework.netty.rpc.model.MessageResponse;public class MessageRecvHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {    private final Map
     
       handlerMap;    public MessageRecvHandler(Map
      
        handlerMap) {        this.handlerMap = handlerMap;    }    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {        MessageRequest request = (MessageRequest) msg;        MessageResponse response = new MessageResponse();        MessageRecvInitializeTask recvTask = new MessageRecvInitializeTask(request, response, handlerMap, ctx);        //不要阻塞nio线程，复杂的业务逻辑丢给专门的线程池        MessageRecvExecutor.submit(recvTask);    }    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {        //网络有异常要关闭通道        ctx.close();    }}

/** * @filename:MessageRecvInitializeTask.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:Rpc服务器消息线程任务处理 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.core;import io.netty.channel.ChannelFuture;import io.netty.channel.ChannelFutureListener;import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;import java.util.Map;import newlandframework.netty.rpc.model.MessageRequest;import newlandframework.netty.rpc.model.MessageResponse;import org.apache.commons.beanutils.MethodUtils;public class MessageRecvInitializeTask implements Runnable {    private MessageRequest request = null;    private MessageResponse response = null;    private Map
     
       handlerMap = null;    private ChannelHandlerContext ctx = null;    public MessageResponse getResponse() {        return response;    }    public MessageRequest getRequest() {        return request;    }    public void setRequest(MessageRequest request) {        this.request = request;    }    MessageRecvInitializeTask(MessageRequest request, MessageResponse response, Map
      
        handlerMap, ChannelHandlerContext ctx) {        this.request = request;        this.response = response;        this.handlerMap = handlerMap;        this.ctx = ctx;    }    public void run() {        response.setMessageId(request.getMessageId());        try {            Object result = reflect(request);            response.setResult(result);        } catch (Throwable t) {            response.setError(t.toString());            t.printStackTrace();            System.err.printf("RPC Server invoke error!\n");        }        ctx.writeAndFlush(response).addListener(new ChannelFutureListener() {            public void operationComplete(ChannelFuture channelFuture) throws Exception {                System.out.println("RPC Server Send message-id respone:" + request.getMessageId());            }        });    }    private Object reflect(MessageRequest request) throws Throwable {        String className = request.getClassName();        Object serviceBean = handlerMap.get(className);        String methodName = request.getMethodName();        Object[] parameters = request.getParameters();        return MethodUtils.invokeMethod(serviceBean, methodName, parameters);    }}

　　然后是RPC消息处理的回调实现模块代码

/** * @filename:MessageCallBack.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:Rpc消息回调 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.core;import java.util.concurrent.TimeUnit;import java.util.concurrent.locks.Condition;import java.util.concurrent.locks.Lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;import newlandframework.netty.rpc.model.MessageRequest;import newlandframework.netty.rpc.model.MessageResponse;public class MessageCallBack {    private MessageRequest request;    private MessageResponse response;    private Lock lock = new ReentrantLock();    private Condition finish = lock.newCondition();    public MessageCallBack(MessageRequest request) {        this.request = request;    }    public Object start() throws InterruptedException {        try {            lock.lock();            //设定一下超时时间，rpc服务器太久没有相应的话，就默认返回空吧。            finish.await(10*1000, TimeUnit.MILLISECONDS);            if (this.response != null) {                return this.response.getResult();            } else {                return null;            }        } finally {            lock.unlock();        }    }    public void over(MessageResponse reponse) {        try {            lock.lock();            finish.signal();            this.response = reponse;        } finally {            lock.unlock();        }    }}

　　到此为止，NettyRPC的关键部分：服务端、客户端的模块已经通过Netty全部实现了。现在给出spring加载配置rpc-invoke-config.xml的内容：

　　再贴出RPC服务绑定ip信息的配置文件：rpc-server.properties的内容。

#rpc server's ip address configrpc.server.addr=127.0.0.1:18888

　　最后NettyRPC服务端启动方式参考如下：

new ClassPathXmlApplicationContext("newlandframework/netty/rpc/config/rpc-invoke-config.xml");

　　如果一切顺利，没有出现意外的话，控制台上面，会出现如下截图所示的情况：

　　如果出现了，说明NettyRPC服务器，已经启动成功！

　　上面基于Netty的RPC服务器，并发处理性能如何呢？实践是检验真理的唯一标准，下面我们就来实战一下。

　　下面的测试案例，是基于RPC远程调用两数相加函数，并返回计算结果。客户端同时开1W个线程，同一时刻，瞬时发起并发计算请求，然后观察Netty的RPC服务器是否有正常应答回复响应，以及客户端是否有正常返回调用计算结果。值得注意的是，测试案例是基于1W个线程瞬时并发请求而设计的，并不是1W个线程循环发起请求。这两者对于衡量RPC服务器的并发处理性能，还是有很大差别的。当然，前者对于并发性能的处理要求，要高上很多很多。

　　现在，先给出RPC计算接口、RPC计算接口实现类的代码实现：

/** * @filename:Calculate.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:计算器定义接口 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.servicebean;public interface Calculate {    //两数相加    int add(int a, int b);}

/** * @filename:CalculateImpl.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:计算器定义接口实现 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.servicebean;public class CalculateImpl implements Calculate {    //两数相加    public int add(int a, int b) {        return a + b;    }}

　　下面是瞬时并发RPC请求的测试样例：

/** * @filename:CalcParallelRequestThread.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:并发线程模拟 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.servicebean;import newlandframework.netty.rpc.core.MessageSendExecutor;import java.util.concurrent.CountDownLatch;import java.util.logging.Level;import java.util.logging.Logger;public class CalcParallelRequestThread implements Runnable {    private CountDownLatch signal;    private CountDownLatch finish;    private MessageSendExecutor executor;    private int taskNumber = 0;    public CalcParallelRequestThread(MessageSendExecutor executor, CountDownLatch signal, CountDownLatch finish, int taskNumber) {        this.signal = signal;        this.finish = finish;        this.taskNumber = taskNumber;        this.executor = executor;    }    public void run() {        try {            signal.await();            Calculate calc = executor.execute(Calculate.class);            int add = calc.add(taskNumber, taskNumber);            System.out.println("calc add result:[" + add + "]");            finish.countDown();        } catch (InterruptedException ex) {            Logger.getLogger(CalcParallelRequestThread.class.getName()).log(Level.SEVERE, null, ex);        }    }}

/** * @filename:RpcParallelTest.java * * Newland Co. Ltd. All rights reserved. * * @Description:rpc并发测试代码 * @author tangjie * @version 1.0 * */package newlandframework.netty.rpc.servicebean;import java.util.concurrent.CountDownLatch;import newlandframework.netty.rpc.core.MessageSendExecutor;import org.apache.commons.lang.time.StopWatch;public class RpcParallelTest {    public static void main(String[] args) throws Exception {        final MessageSendExecutor executor = new MessageSendExecutor("127.0.0.1:18888");        //并行度10000        int parallel = 10000;        //开始计时        StopWatch sw = new StopWatch();        sw.start();        CountDownLatch signal = new CountDownLatch(1);        CountDownLatch finish = new CountDownLatch(parallel);        for (int index = 0; index < parallel; index++) {            CalcParallelRequestThread client = new CalcParallelRequestThread(executor, signal, finish, index);            new Thread(client).start();        }                //10000个并发线程瞬间发起请求操作        signal.countDown();        finish.await();                sw.stop();        String tip = String.format("RPC调用总共耗时: [%s] 毫秒", sw.getTime());        System.out.println(tip);        executor.stop();    }}

　　好了，现在先启动NettyRPC服务器，确认没有问题之后，运行并发RPC请求客户端，看下客户端打印的计算结果，以及处理耗时。

　　从上面来看，10000个瞬时RPC计算请求，总共耗时接近11秒。我们在来看下NettyRPC的服务端运行情况，如下所示：

　　可以很清楚地看到，RPC服务端都有收到客户端发起的RPC计算请求，并返回消息应答。

　　最后我们还是要分别验证一下，RPC服务端是否存在丢包、粘包、IO阻塞的情况？1W个并发计算请求，是否成功接收处理并应答了？实际情况说明一切，看下图所示：

　　非常给力，RPC的服务端确实成功接收到了客户端发起的1W笔瞬时并发计算请求，并且成功应答处理了。并没有出现：丢包、粘包、IO阻塞的情况。再看下RPC客户端，是否成功得到计算结果的应答返回了呢？

　　很好，RPC的客户端，确实收到了RPC服务端计算的1W笔加法请求的计算结果，而且耗时接近11秒。由此可见，基于Netty+业务线程池的NettyRPC服务器，应对并发多线程RPC请求，处理起来是得心应手，游刃有余！

　　最后，本文通过Netty这个NIO框架，实现了一个很简单的“高性能”的RPC服务器，代码虽然写出来了，但是还是有一些值得改进的地方，比如：

　　1、对象序列化传输可以支持目前主流的序列化框架：protobuf、JBoss Marshalling、Avro等等。

　　2、Netty的线程模型可以根据业务需求，进行定制。因为，并不是每笔业务都需要这么强大的并发处理性能。

　　3、目前RPC计算只支持一个RPC服务接口映射绑定一个对应的实现，后续要支持一对多的情况。

　　4、业务线程池的启动参数、线程池并发阻塞容器模型等等，可以配置化管理。

　　5、Netty的Handler处理部分，对于复杂的业务逻辑，现在是统一分派到特定的线程池进行后台异步处理。当然你还可以考虑JMS（消息队列）方式进行解耦，统一分派给消息队列的订阅者，统一处理。目前实现JMS的开源框架也有很多，ActiveMQ、RocketMQ等等，都可以考虑。

　　本文实现的NettyRPC，对于面前的您而言，一定还有很多地方，可以加以完善和改进，优化改进的工作就交给您自由发挥了。

　　由于本人技术能力、认知水平有限。本文中有说不对的地方，恳请园友们批评指正！不吝赐教！最后，感谢面前的您，耐心的阅读完本文，相信现在的你，对于Java开发高性能的服务端应用，又有了一个更深入的了解！本文算是对我Netty学习成果的阶段性总结，后续有时间，我还会继续推出Netty工业级开发的相关文章，敬请期待！

　　PS：还有兴趣的朋友可以参考、阅读一下，我的另外一篇文章：。此外，自从在博客园发表了两篇：基于Netty开发高性能RPC服务器的文章之后，本人收到很多园友们索要源代码进行学习交流的请求。为了方便大家，本人把NettyRPC的代码开源托管到github上面，欢迎有兴趣的朋友一起学习、研究！

　　附上NettyRPC项目的下载路径：

　　Netty工业级开发系列文章进阶：Netty构建分布式消息队列（AvatarMQ）设计指南之架构篇

　　谈谈如何使用Netty开发实现高性能的RPC服务器、Netty实现高性能RPC服务器优化篇之消息序列化。这两篇文章主要设计的思路是，基于Netty构建了一个高性能的RPC服务器，而这些前期代码的准备工作，主要是为了设计、实现一个基于Netty的分布式消息队列系统做铺垫，本人把这个分布式消息队列系统，命名为：AvatarMQ。作为Netty工业级开发系列的进阶篇，感兴趣的朋友可以点击关注：，一定不会让您失望！

　　AvatarMQ项目开源网址：。