一 写在前面
最近在公司中进行开发，均是采用分布式微服务的开发方式，不同的微服务之间采用RPC框架进行通信与数据调用。通常在开发一个接口时，会需要调用其他微服务的接口，从而获取想要的数据，因为有了RPC框架，调用其他服务的接口非常方便，就像调用本地方法一样简单。于是我非常想学习RPC框架的原理并且自己实现一个RPC框架，为了记录这个过程，有了这个系列的文章。感兴趣的小伙伴们，记得一键三连～
二 RPC框架的基本原理
一个最简单的 RPC 框架使用示意图，如下图所示：
首先服务提供端 Server 向注册中心注册服务，把自己的IP地址、端口号、方法信息之类的元数据注册到注册中心里，服务消费者 Client 通过注册中心拿到服务相关信息，然后再通过网络请求服务提供端 Server。
再看下业界优秀的RPC框架：Dubbo的架构图，其实和上面的示意图大同小异：
了解了架构图后，我们再来看下设计一个RPC框架需要实现哪些组件？
- 注册中心： 首先是注册中心，服务提供者将自己的IP地址、端口号等信息写入到注册中心里，服务消费者才可以从注册中心里找到要请求服务所在的地址，才能发送请求到正确的地方。业界比较优秀的注册中心有：Zookeeper、Nacos、Consul、Eureka。
- 序列化： 服务消费者既然要向服务提供者发送网络请求，那么当然需要经过网络传输，我们知道网络传输的其实都是二进制流，那么服务器消费者发请求时必然得将请求体序列化成二进制流，才可以通过网络传输到服务提供者；同理，服务提供者也需要将响应结果序列化后发送回给服务消费者。
- 网络传输： 上面提到了网络传输，那么当然也需要网络传输相关的技术框架。
- 动态代理 ： RPC 的主要目的就是让我们调用远程方法像调用本地方法一样简单，使用动态代理可以屏蔽远程方法调用的细节，例如网络传输。也就是说当我们调用远程方法的时候，实际会通过代理对象来传输网络请求。上图中的Client Stub、Server Stub其实就是个代理对象。
上述这四个组件在我看来是实现一个最简单的RPC框架所必需的，如果要把RPC框架做得更优秀，还应该要考虑负载均衡、容错、监控等等，大家有兴趣可以参考下Dubbo的实现。
三 写一个Spring Boot Starter
首先我的想法是，希望我写的RPC框架能够以Maven依赖的形式可以给其他项目使用，而Spring Boot项目在我们的微服务项目中是非常常用的，我们可以观察到Spring Boot项目中的Maven依赖有非常多的spring-boot-stater-xxx，因此，我也希望我的RPC框架能够很好地应用在Spring Boot项目中。于是，我决定将RPC框架，写成一个Spring Boot Starter。 怎么命名呢？参照Spring Boot的官网得出结论：
- 官方的 starter 的命名格式为：spring-boot-starter-{xxxx} 比如spring-boot-starter-activemq
- 第三方的命名格式为 {xxxx}-spring-boot-starter。比如mybatis-spring-boot-starter。如果我们忽略这种约定，是不是会显得我们写的东西不够“专业“。
于是，我给我的RPC框架起了一个简单的名字：zhongger-rpc-spring-boot-starter
1.首先在IDEA中创建一个Maven工程，引入相关的Maven依赖：
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-configuration-processor</artifactId>
<version>${spring-boot.version}</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-autoconfigure</artifactId>
<version>${spring-boot.version}</version>
</dependency>
</dependencies>
2.编写AutoConfiguration配置类，使用@Configuration注解表明这是一个配置类，使用@Bean注解表明StarterDemoService类是一个需要注册到Spring容器中的类
package com.zhongger.rpc.config;
import com.zhongger.rpc.service.StarterDemoService;
import com.zhongger.rpc.service.StarterDemoServiceImpl;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
/**
* @author zhongmingyi
* @date 2021/12/7 6:40 下午
*/
@Configuration
public class AutoConfiguration {
@Bean
public StarterDemoService getStarterDemoService() {
return new StarterDemoServiceImpl();
}
}
3.resource目录下新建META-INF，并在META-INF目录下新建spring.factories文件，该文件中配置的类会在Spring Boot项目启动时被加载。
org.springframework.boot.autoconfigure.EnableAutoConfiguration=com.zhongger.rpc.config.AutoConfiguration
4.mvn install 打包到本地仓库。IDEA下很简单，直接点击这个按钮就行了。
打包成功的话，控制台显示：
5.在其他项目中引用zhongger-rpc-spring-boot-starter。步骤也很简单，直接在pom.xml中引入如下依赖就可以了
<dependency>
<groupId>com.zhongger</groupId>
<artifactId>zhongger-rpc-spring-boot-starter</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
然后编写一个测试，直接使用@Autowired注解注入zhongger-rpc-spring-boot-starter中的StarterDemoService即可调用它里面的方法了
import com.zhongger.rpc.service.StarterDemoService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
/**
* @author zhongmingyi
* @date 2021/12/7 7:52 下午
*/
@RestController
public class StarterDemoController {
@Autowired
private StarterDemoService starterDemoService;
@GetMapping("/test")
public String test() {
starterDemoService.hello();
return "success";
}
}
输入localhost:8080/test，发现控制台打印出了zhongger-rpc-spring-boot-starter中的StarterDemoService的hello方法里输出的内容！
综上，这个Spring Boot Starter就这样写完了！为啥这样子就可以生成一个Spring Boot Starter，我们接下来就来了解下Spring Boot自动配置的原理！
四 Spring Boot自动配置的原理
首先我们知道，每个Spring Boot项目都有一个启动类，该类有一个注解 @SpringBootApplication ，围绕着这个注解，我们一起来揭秘Spring Boot自动配置的原理吧！
package com.zhongger.rpc.consumer;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@SpringBootApplication
public class ZhonggerRpcConsumerApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(ZhonggerRpcConsumerApplication.class, args);
}
}
@SpringBootApplication由以下三个核心注解组成：
- @SpringBootConfiguration（实际上是@Configuration的封装）
- @EnableAutoConfiguration
- @ComponentScan
@SpringBootConfiguration
@EnableAutoConfiguration
@ComponentScan(
excludeFilters = {@Filter(
type = FilterType.CUSTOM,
classes = {TypeExcludeFilter.class}
), @Filter(
type = FilterType.CUSTOM,
classes = {AutoConfigurationExcludeFilter.class}
)}
)
public @interface SpringBootApplication {
}
根据Spring Boot官网的介绍
- @Configuration：运行在Spring容器中注册额外的bean或导入其他配置类
- @EnableAutoConfiguration：允许启用SpringBoot的自动配置机制
- @ComponentScan：扫描被@Component (@Service,@Controller)注解的bean，注解默认会扫描启动类所在的包下所有的类 ，可以自定义不扫描某些 bean。
@EnableAutoConfiguration 是实现自动装配的重要注解：
@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@AutoConfigurationPackage
@Import({AutoConfigurationImportSelector.class})
public @interface EnableAutoConfiguration {
String ENABLED_OVERRIDE_PROPERTY = "spring.boot.enableautoconfiguration";
Class<?>[] exclude() default {};
String[] excludeName() default {};
}
- @AutoConfigurationPackage：将main包下的所有组件注册到容器中
- @Import({AutoConfigurationImportSelector.class})： 用于加载自动装配类：xxxAutoConfiguration
AutoConfigurationImportSelector类负责加载自动装配类
通过阅读源码发现，AutoConfigurationImportSelector 类实现了 ImportSelector接口，也就实现了这个接口中的 selectImports方法，该方法主要用于获取所有符合条件的类的全限定类名，这些类需要被加载到 IoC 容器中。selectImports方法中的getAutoConfigurationEntry方法有三步：
- 1 判断自动装配开关是否打开。默认spring.boot.enableautoconfiguration=true，可在 application.properties 或 application.yml 中设置
- 2 用于获取EnableAutoConfiguration注解中的 exclude 和 excludeName
- 3 获取需要自动装配的所有配置类，读取META-INF/spring.factories，所有Starter下的spring.factories文件中的配置类都会扫描，但不一定都会被加载到容器中，其中会经过各种@ConditionalOnXXX的筛选，该类才会被加载到容器中。
小结
好了，这一节就先写到这里，下一篇文章我会开始正式编写这个RPC框架，后续我也会把源码放到Github上，大家可以多多关注！