今天我们就来聊一聊为什么在我们的分布式和微服务系统中,有HTTP还要有RCP呢?这两者又有什么区别呢?这或许在面试的过程中也会被经常问到,而且会结合者项目来问。问你你们项目用的是哪种通信技术方案? 在计算机科学领域,HTTP和RPC都是常用的协议。HTTP协议是一种基于请求和响应模式的协议,用于在Web上进行数据传输。而RPC协议则是远程过程调用协议,它允许一个程序在另一个计算机上执行函数。 虽然HTTP和RPC都可以实现跨进程通信,但它们各自的特点使它们适用于不同的场景。本文将探讨为什么在一些场景下需要使用RPC,即使HTTP已经可以实现同样的功能。 HTTP的优点和适用场景HTTP是一种简单、灵活、可扩展的协议,用于在Web上进行数据传输。它的主要优点如下:
HTTP的适用场景主要包括:
上面我们聊了HTTP的有点和缺点以及使用场景,那么在Java中实现HTTP调用的方式有哪些呢? 在Java中以及微服务中实现HTTP的方式在Java中实现HTTP的方式有很多种,包括使用Java内置的API、第三方库、框架等。下面是其中一些常见的方式: Java内置APIJava内置了一些用于实现HTTP的API,包括URLConnection、HttpURLConnection、HttpClient等。其中最常用的是HttpURLConnection,可以通过该类来创建一个HTTP连接并发送HTTP请求,示例代码如下: URL url = new URL('http://www.');HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();conn.setRequestMethod('GET');conn.setRequestProperty('User-Agent', 'Java/1.8');int responseCode = conn.getResponseCode(); 上述代码中,首先创建了一个URL对象,然后使用该对象打开一个HTTP连接。接着设置请求方法为GET,并设置一些请求头信息,最后通过getResponseCode方法获取响应码。 Apache HttpClientApache HttpClient是一个非常流行的第三方HTTP客户端库,可以用来发送HTTP请求、接收响应、处理Cookie等。使用HttpClient发送HTTP请求的示例代码如下:
上述代码中,首先创建了一个HttpClient对象,然后创建一个HttpGet对象并设置请求URL,最后使用execute方法发送请求并获取响应。可以通过response对象获取响应内容、响应头信息、状态码等。 Spring FrameworkSpring Framework是一个非常流行的Java Web开发框架,其中包含了一些用于实现HTTP的API,包括RestTemplate、WebClient等。使用RestTemplate发送HTTP请求的示例代码如下: RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();ResponseEntity<String> response = restTemplate.getForEntity('http://www.', String.class);int statusCode = response.getStatusCodeValue(); 上述代码中,首先创建了一个RestTemplate对象,然后使用getForEntity方法发送GET请求并获取响应。可以通过response对象获取响应内容、响应头信息、状态码等。 这些都是Java中实现HTTP的调用方式,那么在微服务框架中实现HTTP通信的方式有哪些?在微服务架构中,服务之间需要进行通信,而HTTP是其中最常用的一种通信协议。实现微服务中的HTTP调用有以下几种方式: 使用HTTP客户端库微服务架构中,一般会有多个服务相互调用。调用方可以使用HTTP客户端库,如Apache HttpClient、OkHttp、Spring RestTemplate等,来发送HTTP请求到被调用方。这种方式需要调用方自己实现HTTP请求的构造和解析,同时需要考虑一些高可用、负载均衡、重试等问题。一些HTTP客户端库提供了这些功能的支持,如Ribbon、Feign等。 Ribbon和Feign是两种常见的用于实现HTTP调用的组件。它们都是Netflix开源的组件,提供了负载均衡、服务发现、HTTP客户端等功能,可以方便地实现微服务之间的通信。下面分别介绍一下它们的原理:
Ribbon是一个基于HTTP和TCP的客户端负载均衡器,可以将请求分发到多个服务实例中。Ribbon工作的原理如下:
Ribbon提供了多种负载均衡算法,如轮询、随机、加权轮询等。可以通过配置文件来指定使用哪种算法。此外,Ribbon还提供了一些重试和超时机制,可以增强系统的健壮性。代码实现实现如下:
下面是使用Ribbon和Feign实现HTTP调用的代码示例:
// 引入依赖<dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId></dependency>// 创建RestTemplate Bean@Bean@LoadBalancedpublic RestTemplate restTemplate() { return new RestTemplate();}// 使用RestTemplate发送HTTP请求@Autowiredprivate RestTemplate restTemplate;public void callService() { String url = 'http://service-provider/hello'; String result = restTemplate.getForObject(url, String.class); System.out.println(result);} 在上面的示例中,我们使用了Spring Cloud Ribbon提供的负载均衡RestTemplate来发送HTTP请求。通过@LoadBalanced注解,我们可以让RestTemplate具备负载均衡的能力。在调用服务时,我们通过服务名(service-provider)来访问服务,而不是直接使用IP地址和端口。
在上面的示例中,我们使用了Spring Cloud OpenFeign提供的声明式HTTP客户端。通过@FeignClient注解,我们可以定义一个HTTP客户端接口,并指定服务名(service-provider)。Feign会根据接口定义自动生成HTTP请求,我们只需要调用接口方法即可。
Feign是一个声明式的HTTP客户端,可以通过接口定义来实现HTTP调用。Feign的工作原理如下:
代码实现如下: // 引入依赖<dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId></dependency>// 创建Feign客户端@FeignClient(name = 'service-provider')public interface HelloClient { @GetMapping('/hello') String hello();}// 调用Feign客户端@Autowiredprivate HelloClient helloClient;public void callService() { String result = helloClient.hello(); System.out.println(result);} 在上面的示例中,我们使用了Spring Cloud OpenFeign提供的声明式HTTP客户端。通过@FeignClient注解,我们可以定义一个HTTP客户端接口,并指定服务名(service-provider)。Feign会根据接口定义自动生成HTTP请求,我们只需要调用接口方法即可。 Feign提供了很多注解来描述HTTP请求,如 @FeignClient、@GetMapping、@PostMapping 等。通过这些注解,客户端可以方便地定义HTTP请求,无需手动构造HTTP请求。此外,Feign还提供了一些高级功能,如Hystrix断路器、请求压缩等,可以提高系统的可靠性和性能。 使用服务网关服务网关是微服务架构中的一种常见组件,它位于服务调用方和服务提供方之间,用于转发请求、实现负载均衡、安全认证、流量控制等功能。服务网关可以处理多种协议,如HTTP、WebSocket等。通过服务网关,调用方可以将请求发送到服务网关,由服务网关来转发请求到被调用方。一些常见的服务网关包括Zuul、Spring Cloud Gateway等。 使用服务发现服务发现是微服务架构中的一种重要组件,用于实现服务的注册和发现。服务提供方将自己的服务注册到服务发现组件中,调用方可以通过服务发现组件来获取服务提供方的地址,从而发起HTTP请求。一些常见的服务发现组件包括Eureka、Consul等。服务发现组件可以与服务网关配合使用,从而实现更好的负载均衡和高可用性。 RPC的优点和适用场景RPC是一种远程过程调用协议,它允许一个程序在另一个计算机上执行函数。与HTTP相比,RPC具有以下优点:
RPC的适用场景主要包括:
那么实现RPC的方式又有哪些呢?实现RPC的方式有以下几种:
Apache Thrift也是我们实现内部通信的一种方式,还有Protobuf,不知道大家听说过这两种协议没有。下面我们来聊一聊Apache Thrift和Protobuf Apache Thrift是一种高性能、跨语言的RPC框架,由Facebook开源。它支持多种编程语言,包括C++、Java、Python、PHP、Ruby等,可以实现不同语言之间的通信。下面是Apache Thrift的详细介绍: 优点:
缺点:
性能: Apache Thrift的性能非常高,可以实现每秒数十万次甚至数百万次的调用。这主要得益于它采用的二进制协议和高效的序列化算法,同时支持异步IO和连接池等特性,可以提高系统的并发性能。 总体来说,Apache Thrift是一种高性能、跨语言的RPC框架,适用于分布式系统中不同节点之间的通信。它的优点包括跨语言支持、高性能、灵活性和可扩展性,但也存在学习成本高、部署和维护成本高等缺点。 Apache Thrift代码实现demo入门:以下是使用Apache Thrift实现RPC的代码实现示例。(1)编写Thrift定义文件 首先需要编写Thrift定义文件,定义服务接口和数据类型。例如,我们可以定义一个HelloWorld服务,包括一个接口和一个数据类型:
(2)生成代码文件 使用Thrift提供的命令行工具生成代码文件。例如,使用以下命令生成Java代码文件: thrift -gen java HelloWorld.thrift 这将生成Java代码文件,包括Java接口文件和数据类型文件。 (3)编写服务端代码 在服务端代码中,我们需要实现服务接口,并启动Thrift服务器,等待客户端的请求。例如,我们可以实现一个HelloWorldServiceImpl类,实现sayHello方法:
在这个示例中,我们使用TThreadPoolServer作为Thrift服务器,并将其绑定到9090端口。 (4)编写客户端代码 在客户端代码中,我们需要建立与Thrift服务器的连接,并调用服务接口。例如,我们可以实现一个HelloWorldClient类,调用sayHello方法: public class HelloWorldClient { public static void main(String[] args) throws Exception { TTransport transport = new TSocket('localhost', 9090); transport.open(); TProtocol protocol = new TBinaryProtocol(transport); HelloWorldService.Client client = new HelloWorldService.Client(protocol); HelloMessage message = new HelloMessage('world'); String result = client.sayHello(message); System.out.println(result); transport.close(); }} 在这个示例中,我们使用TSocket建立与Thrift服务器的连接,并使用TBinaryProtocol作为传输协议和序列化协议。 Protobuf的方式和Thrift有点类似,它也是一种轻量级的、高效的数据序列化协议,由Google开发并开源。它可以用于数据存储、通信协议、RPC等方面,支持多种编程语言,包括C++、Java、Python、Go等。 protobuf使用二进制格式进行数据序列化,相比于XML和JSON等文本格式,它具有更小的数据体积和更快的编解码速度。同时,protobuf也支持多版本兼容和数据格式升级,可以方便地进行系统升级和扩展。protobuf的定义文件使用类似于IDL的语言进行定义,可以定义数据类型和消息格式。 (1) 数据类型 protobuf支持以下几种基本数据类型:
(2) 消息格式 在protobuf中,消息由多个字段组成,可以定义不同类型的字段,包括基本数据类型、枚举类型和子消息类型等。每个字段可以指定一个唯一的标识符,用于在消息进行编码和解码时进行识别。消息格式示例如下:
在这个示例中,定义了一个Person消息,包含name、age和email三个字段。其中name和age为基本数据类型,email为字符串类型,并使用repeated关键字表示可以出现多次。 (3)定义文件 protobuf使用定义文件来定义数据类型和消息格式。定义文件使用.proto文件扩展名,并使用protobuf语言进行定义。protobuf语言类似于IDL(接口定义语言),可以定义数据类型和消息格式,并支持注释、包含等功能。 定义文件示例如下: syntax = 'proto3';package tutorial;message Person { string name = 1; int32 age = 2; repeated string email = 3;} 在这个示例中,定义了一个名为tutorial的包,其中包含一个Person消息。 (4)编码和解码 protobuf使用二进制格式进行数据序列化和反序列化。在编码时,protobuf按照定义文件中指定的消息格式对消息进行编码,生成二进制数据。在解码时,protobuf按照定义文件中指定的消息格式对二进制数据进行解码,生成消息对象。
protobuf的编码过程包括以下几个步骤:
在编码过程中,关键是将消息对象序列化为二进制格式,这是通过将每个字段的标识符和值按照一定的规则打包为二进制数据实现的。具体来说,protobuf使用了一种“变长编码”的方法对字段值进行编码,可以有效地节省数据空间。
protobuf的解码过程包括以下几个步骤:
在解码过程中,关键是将二进制数据反序列化为消息对象,这是通过按照一定的规则从二进制数据中读取字段标识符和值实现的。具体来说,protobuf使用了“变长编码”的方法对字段值进行解码,可以有效地提高解码速度和节省数据空间。 protobuf的编码和解码实现方式都是基于二进制数据的序列化和反序列化实现的,其中编码使用了“变长编码”的方法对数据进行压缩,解码使用了按照规则读取二进制数据的方法对数据进行解析。这种实现方式可以有效地提高性能和节省数据空间。 protobuf提供了多种编程语言的API,可以方便地进行编码和解码操作。在C++中,可以使用protobuf提供的编解码函数,如SerializeToString()和ParseFromString()等。在Java中,可以使用protobuf提供的MessageLite接口进行编解码操作。 (5)protobuf的主要特点包括:
为什么在一些场景下需要使用RPC在一些场景下,虽然HTTP已经可以实现同样的功能,但是RPC仍然更加适合。以下是一些场景的解释。
在微服务架构中,每个服务都是一个独立的进程,服务之间需要通过网络进行通信。由于微服务架构中服务数量较多,服务之间的通信量也会很大。如果使用HTTP协议,每次请求都需要建立和断开连接,这会造成很大的性能开销。而RPC协议可以使用连接池等技术来减少连接建立和断开的开销,提高性能。此外,RPC协议通常使用二进制协议进行数据传输,相对于HTTP的文本协议,具有更高的性能。
在分布式系统中,节点之间需要进行函数调用来实现分布式计算。如果使用HTTP协议,每次请求都需要建立和断开连接,这会造成很大的性能开销。而RPC协议可以使用连接池等技术来减少连接建立和断开的开销,提高性能。此外,RPC协议通常使用方法调用的语义,更符合面向对象编程的思想。
在高并发场景中,每秒钟可能有成千上万的请求需要处理。如果使用HTTP协议,每次请求都需要建立和断开连接,这会造成很大的性能开销。而RPC协议可以使用连接池等技术来提高性能,适用于高并发场景。
在多语言环境中,不同的编程语言需要进行通信。如果使用HTTP协议,需要使用通用的数据格式,如JSON、XML等,这会造成很大的性能开销。而RPC协议可以使用自定义的IDL来定义接口,实现更严格的类型检查和更好的语义。 在HTTP和RPC发展的过程中HTTP也在不断的完善和加强性能,比如从之前的HTTP0.9到现在的HTTP3:
HTTP经历了多个版本的发展,从HTTP/0.9到HTTP/3,不断引入新的优化技术和功能,以适应不断变化的网络应用需求。开发者应根据具体的业务需求和场景选择合适的HTTP版本。 本文探讨了HTTP和RPC的优点和适用场景,并分析了在一些场景下为什么需要使用RPC。虽然HTTP已经可以实现同样的功能,但是在微服务架构、分布式系统、高并发场景和多语言环境等场景下,RPC更加适合。因此,在选择通信协议时,应该根据实际场景和需求选择合适的协议。 |
|