使用gRPC进行跨语言服务通信

冷不防 2022-09-11 05:28 155阅读 0赞

gRPC是基于HTTP/2的通信协议框架（Dubbo是基于tcp的），同时采用了Protocol Buffers(Protobuf) 作为序列化框架。protobuf也是google开源的一款序列化产品。与开发语言无关，和平台无关，具有良好的可扩展性。Protobuf和所有的序列化框架一样，都可以用于数据存储、通讯协议。众所周知，使用一些老牌的rpc框架如Dubbo等很难进行不同语言服务之间的通信（当然Dubbo目前也已经引入了protobuf进行跨语言通信），gRPC作为一款google开源的rpc框架，不仅支持跨语言、跨平台并且性能极高，在云时代，gPRC无疑是一个宠儿。今天就来聊一下gRPC的使用。

示例采用Java做客户端，C++做服务端进行通信，示意图如下：

![image-20210913131519199][]

## 1.编写proto文件 ##

使用gRPC要先编写proto文件（文件名：greet.proto），关于proto文件的介绍可以看下[官网][Link 1]。

syntax = "proto3";
    package greet;
    //定义一个service服务，这里在C++和Java中相当于一个类
    service Greeting { 
      // 定义一个函数，这里在C++和Java中相当于一个方法
      rpc sayHello (GreetRequest) returns (GreetResponse) { }
    }
    //定义请求的消息实体
    message GreetRequest { 
      //在C++和Java中这个类型相当于int
      int32 age = 1;
      string name = 2;
    }
    //定义返回的消息实体
    message GreetResponse { 
      string result = 1;
    }

## 2.开发Java客户端 ##

使用gradle构建Java项目，build.gradle如下：

plugins { 
        id 'java-library'
        id 'com.google.protobuf' version '0.8.17'
    }
    
    group 'com.tanky'
    version '1.0.0'
    
    repositories { 
        mavenLocal()
        mavenCentral()
    }
    dependencies { 
        implementation 'io.grpc:grpc-netty-shaded:1.40.1'
        implementation 'io.grpc:grpc-protobuf:1.40.1'
        implementation 'io.grpc:grpc-stub:1.40.1'
    }
    protobuf { 
        protoc { 
            artifact = "com.google.protobuf:protoc:3.17.3"
        }
        plugins { 
            grpc { 
                artifact = 'io.grpc:protoc-gen-grpc-java:1.40.1'
            }
        }
        generateProtoTasks.generatedFilesBaseDir="src"
        generateProtoTasks { 
            all()*.plugins { 
                grpc { 
                    setOutputSubDir'java'
                }
            }
        }
    }

在gradle中引入protobuf的插件，该插件引入以后在执行的时候会下载对应的protobuf的编译器以及将proto文件生成Java代码的插件。将编写好的greet.proto文件放在src/main/poto/下，在插件生成Java代码的时候会自动去改目录下寻找。

![image-20210913131916466][]

执行结束以后会在src/main/java/下生成greet目录，目录中会有两个类分别是Greet和GreetingGrpc，其中Greet就是我们在.proto中定义的message，GreetingRrpc就是我们定义的service。示意图如下：

\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-4rHpAIWr-1631517820117)(https://i.loli.net/2021/09/13/NwjyIRbSphgaKQd.png)\]

具体的代码结构在这里就不做过多介绍，我们直接看如何编写Client的代码:

package com.tanky.grpc.client;
    
    import greet.Greet;
    import greet.GreetingGrpc;
    import io.grpc.ManagedChannel;
    import io.grpc.ManagedChannelBuilder;
    
    /** * @author tanky * Grpc客户端 */
    public class GreetClient { 
    
        public static void main(String[] args) { 
            
            //构建channel通道，服务在本机的5000端口启动，这里可以改成自己的ip和端口
            ManagedChannel managedChannel = ManagedChannelBuilder.forAddress("localhost", 5000).usePlaintext().build();
            //构建代理对象stub
            GreetingGrpc.GreetingBlockingStub greetingBlockingStub = GreetingGrpc.newBlockingStub(managedChannel);
            //构建请求实体对象
            Greet.GreetRequest greetRequest = Greet.GreetRequest.newBuilder().setAge(18).setName("tanky").build();
            //进行rpc通信，获得返回的实体对象
            Greet.GreetResponse greetResponse = greetingBlockingStub.sayHello(greetRequest);
    
            System.out.println(greetResponse.getResult());
        }
    
    }

至此，Java Client就完成了。

## 3.开发C++服务端 ##

C++的服务端开发相对来说复杂一点，我也是好长时间没用C++了又有些生疏，遇到了很多坑。C++不像Java那般可以用插件直接将proto文件生成Java代码，而它必须使用protobuf以及gRPC的编译器，自己将proto文件编译称C++文件。**关于protobuf和gRPC的编译器可以在官网下载。编译器可以直接下载可执行文件，也可以下载源码自己进行编译，因为我的电脑是Mac的M1，没有在官网上找到合适的可执行文件，所以自己下载源码进行了编译，并且gRPC官网对于C++的quick start也推荐使用编译源码的方式，具体的使用过程可以看[官网Quick start][Quick start]，后续我也将会整理一份放在博客上。**

在greet.proto所在目录执行两条shell命令：

#生成 greet.pb.cc、greet.pb.h(请求实体相关类的生成)
    protoc --cpp_out=./ greet.proto;
    #生成greet.grpc.pb.cc、greet.grpc.pb.h(请求的函数相关的类)
    protoc --grpc_out=./ --plugin=protoc-gen-grpc=`which grpc_cpp_plugin` greet.proto;

执行完成后在当前目录会生成greet.pb.cc、greet.pb.h、greet.grpc.pb.cc、greet.grpc.pb.h四个文件，将这两个文件拷贝到自己的C++项目中，我的C++项目是使用Clion编写的，具体如下：

![image-20210913150317549][]

放进去以后C++不像Java般智能，Java可以直接在build.gradle中引入所需要的gRPC的jar包，而C++不行，他所依赖的库必须在本地，并且需要手工引入。C++所依赖的gRPC的库和protobuf的库，都在我的/usr/local/下，这些库在编译gRPC和protobuf的编译器的时候已经生成在/usr/local/下了，此时我们只需要在CMakeLists.txt中定义就可以了。

CMakeLists.txt：

cmake_minimum_required(VERSION 3.19)
    #项目名
    project(cpuls)
    #定义C++标准
    set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
    #-I 添加头文件目录INCLUDE_DIRECTORIES
    include_directories(/usr/local/protobuf/include)
    #-L 添加需要链接的库文件目录LINK_DIRECTORIES
    link_directories(/usr/local/protobuf/lib)
    #-I
    include_directories(/usr/local/include)
    #-L
    link_directories(/usr/local/lib)
    add_executable(cpuls Server.cpp greet.pb.cc greet.grpc.pb.cc)
    #显示指定链接动态库
    target_link_libraries(cpuls protobuf grpc gpr grpc++)

然后编写C++服务端程序代码：

#include <string>
    #include <grpcpp/grpcpp.h>
    #include "greet.grpc.pb.h"
    
    using grpc::Server;
    using grpc::ServerBuilder;
    using grpc::ServerContext;
    using grpc::Status;
    using namespace greet;
    
    class MathServiceImplementation final : public Greeting::Service {
        Status sayHello(ServerContext *context, const GreetRequest *request, GreetResponse *reply) override {
            int age = request->age();
            std::string name = request->name();
            std::cout << "年龄为" << age << "姓名为" << name << std::endl;
            reply->set_result("hello world!!!");
            return Status::OK;
        }
    };
    
    int main(int argc, char **argv) {
        std::string address("localhost:5000");
        MathServiceImplementation serviceImplementation;
        ServerBuilder builder;
        builder.AddListeningPort(address, grpc::InsecureServerCredentials());
        builder.RegisterService(&serviceImplementation);
        std::unique_ptr<Server> server(builder.BuildAndStart());
        std::cout << "Server listening on port: " << address << std::endl;
        server->Wait();
        return 0;
    }

至此，C++服务端代码编写完成。

## 4.最终效果 ##

**启动C++服务端程序终端显示如下：**

![image-20210913151858037][]

**启动Java客户端程序如下：**

![image-20210913151953398][]

**服务端返回了hello world!!!。此时再看服务端终端的输出：**

![image-20210913152105234][]

服务端输出了姓名和年龄，至此gRPC的跨语言rpc通信演示例子最终效果演示完成。

[image-20210913131519199]: https://i.loli.net/2021/09/13/FYLqv5Q4nxa3zMW.png
[Link 1]: https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/overview
[image-20210913131916466]: https://i.loli.net/2021/09/13/9J5XWFw1GV3Aigb.png
[Quick start]: https://grpc.io/docs/languages/cpp/quickstart/
[image-20210913150317549]: https://i.loli.net/2021/09/13/1RjUOsDFEuHYlI9.png
[image-20210913151858037]: https://i.loli.net/2021/09/13/Aq2kyBTKH65Q7eR.png
[image-20210913151953398]: https://i.loli.net/2021/09/13/zpk14EGsZ3aDmyO.png
[image-20210913152105234]: https://i.loli.net/2021/09/13/kvVil37jUxXSHuh.png