RPC_PROTOBUL范例

1.下载与安装

　　官方网站：http://code.google.com/p/protobuf/

　　下载地址：http://protobuf.googlecode.com/files/protobuf-2.4.1.tar.bz2

　　protocol buffers并没有实现RPC通信，可以使用第三方的RPC实现protobuf-socket-rpc，下载地址是：http://protobuf-socket-rpc.googlecode.com/files/protobuf-socket-rpc-2.0.jar

1. cd /usr/local/src
2. wget http://protobuf.googlecode.com/files/protobuf-2.4.1.tar.bz2
3. tar jxvf protobuf-2.4.1.tar.bz2
4. cd protobuf-2.4.1
5. ./configure
6. make
7. make check
8. make install

 

　　下面将编译生成jar包，以便在java中使用Protocol Buffers，需确保已安装了maven。

1. cd java
2. mvn test
3. mvn install
4. mvn package

　　安装、编译后在target/目录下会生成protobuf-java-2.4.1.jar。

2.消息结构与服务接口

　　首先需要编写一个.proto文件，结构化数据被称为Message。

1. package protobuf;
2.  
3. option java_package = "protobuf";
4. option java_outer_classname = "PersonProtos";
5. option java_generic_services = true;
6.  
7. message Person {
8.     required string name = 1;
9.     required int32 id = 2;
10.     optional string email = 3;
11.  
12.     enum PhoneType {
13.         MOBILE = 0;
14.         HOME = 1;
15.         WORK = 2;
16.     }
17.  
18.     message PhoneNumber {
19.         required string number = 1;
20.         optional PhoneType type = 2 [default = HOME];
21.     }
22.  
23.     repeated PhoneNumber phone = 4;
24.  
25.     service PhoneService {
26.         rpc GetPhone (Phone) returns (Phone);
27.     }
28. }

　　消息的成员需要指定其规则：

　　　　(1) required：这个域在消息中必须刚好有1个；

　　　　(2) optional：这个域在消息中可以有0或1个；

　　　　(3) repeated：这个域在消息中可以有从多个，包括0个。

　　Protobuf的类型与Java类型的映射关系：

1. double   ->  double
2. float    ->  float
3. int32    ->  int
4. int64    ->  long
5. uint32   ->  int[1]
6. uint64   ->  long[1]
7. sint32   ->  int
8. sint64   ->  long
9. fixed32  ->  int[1]
10. fixed64  ->  long[1]
11. sfixed32 ->  int
12. sfixed64 ->  long
13. bool     ->  boolean
14. string   ->  String
15. bytes    ->  ByteString

　　编写完.proto文件后，就可以使用下面的命令将会在protobuf目录中生成源文件PersonProtos.java

1. protoc –java_out=. person.proto

3.序列化

　　先看下面一个例子：

1. message Test1 {
2.     required int32 a = 1;
3. }

　　创建一个Test1消息，并且把a设置为150，那么序列化后有如下3个字节：

1. 08 96 01

3.1.varint编码

　　varint编码的序列化使用一个或多个字节，数字越大使用的字节数越多。对于序列化后的字节，除了最后一个字节，都有一个most significant bit(msb)：表示后边是否有更多的字节。整数序列化时按7位一组，每个字节的低7位保存一组，第一个字节存储最低位一组，即使用little endian。

　　比如300序列化后的字节序列是：

1. 10101100 00000010

　　先去掉每个字节的msb:

1. 0101100 0000010

　　交换字节的顺序：

1. 0000010 0101100 -> 100101100 -> 256 + 32 + 8 + 4 = 300

3.2.消息结构

　　一个protocol buffer message是一个key/value对序列。每一key/value对的key实际是两个值：.proto文件中的field number以及wire type。可用的wire type如下所示：

---

Type	Meaning	Used For
0	Varint	int32, int64, uint32, uint64, sint32, sint64, bool, enum
1	64-bit	fixed64, sfixed64, double
2	Length-delimited	string, bytes, embedded messages, packed repeated fields
3	Start group	groups (deprecated)
4	End group	groups (deprecated)
5	32-bit	fixed32, sfixed32, float

　　每一个key是一个varint，值是(field_number << 3) | wire_type，即低三位存储wire type。

3.3.有符号整数

　　有符号整数使用ZigZag编码来将有符号整数映射到无符号整数。

---

Signed Original	Encoded As
0	0
-1	1
1	2
-2	3
2147483647	4294967294
-2147483648	4294967294

3.4.非varint编码

1. message Test2 {
2.     required string b = 2;
3. }

　　将b的值设置为“testing”，编码结果为：

1. 12 07 74 65 73 74 69 6e 67

　　这里的key是0×12：field_number = 2, type = 2。字符串的长度是7。

3.5.嵌套消息

1. message Tes3 {
2.     required Test1 c = 3;
3. }

　　c的成员a的值设置为150，编码结果为：

1. 1a 03 08 96 01

　　后三个字节和Test1一样，之前的数字3表示长度。

3.5.Repeated域

1. message Test4 {
2.     repeated int32 d = 4;
3. }

　　{3, 270, 86942}编码结果为：

1. 22        // tag (field number 4, wire type 2)
2. 06        // payload size (6 bytes)
3. 03        // first element (varint 3)
4. 8E 02     // second element (varint 270)
5. 9E A7 05  // third element (varint 86942)

4.rpc通信实现

　　使用protocol buffers的第三方rpc实现protobuf-socket-rpc。

　　假设protocol buffers生成的类是protobuf. MessageProtos，其中定义了一个消息类Message和一个服务类MessageService，MessageService中定义了一个接口getMessage(RpcController, Message request)。

　　服务接口实现MessageServiceImpl.java：

1. package protobuf;
2.  
3. import com.google.protobuf.RpcController;
4. import com.google.protobuf.ServiceException;
5. import protobuf.MessageProtos.Message;
6. import protobuf.MessageProtos.MessageService.BlockingInterface;
7.  
8. public class MessageServiceImpl implements BlockingInterface {
9.     @Override
10.     public Message getMessage(RpcController controller, Message request)
11.             throws ServiceException {
12.         // process request       
13. 　　　　……
14.         return request;
15.     }
16. }

　　服务端实现Server.java：

1. package protobuf;
2.  
3. import java.util.concurrent.Executors;
4.  
5. import com.googlecode.protobuf.socketrpc.RpcServer;
6. import com.googlecode.protobuf.socketrpc.ServerRpcConnectionFactory;
7. import com.googlecode.protobuf.socketrpc.SocketRpcConnectionFactories;
8. import protobuf.MessageProtos.MessageService;
9.  
10. public class Server {
11.     private int port;
12.     private int threadPoolSize;
13.  
14.     public Server(int port, int threadPoolSize) {
15.         this.port = port;
16.         this.threadPoolSize = threadPoolSize;
17.     }
18.  
19.     public void run() {
20.         // Start server
21.         ServerRpcConnectionFactory rpcConnectionFactory = SocketRpcConnectionFactories
22.                 .createServerRpcConnectionFactory(port);
23.         RpcServer server = new RpcServer(rpcConnectionFactory,
24.                 Executors.newFixedThreadPool(threadPoolSize), true);
25.         server.registerBlockingService(MessageService
26.                 .newReflectiveBlockingService(new MessageServiceImpl()));
27.         server.run();
28.     }
29.  
30.     public static void main(String[] args) {
31.         if (args.length != 2) {
32.             System.out.println("Usage: Server port thread_pool_size");
33.             return;
34.         }
35.  
36.         int port = Integer.parseInt(args[0]);
37.         int size = Integer.parseInt(args[1]);
38.  
39.         new Server(port, size).run();
40.     }
41. }

　　客户端实现Client.java：

1. package protobuf;
2.  
3. import protobuf.MessageProtos.Message;
4. import protobuf.MessageProtos.MessageService;
5. import protobuf.MessageProtos.MessageService.BlockingInterface;
6.  
7. import com.google.protobuf.BlockingRpcChannel;
8. import com.google.protobuf.ByteString;
9. import com.google.protobuf.RpcController;
10. import com.google.protobuf.ServiceException;
11. import com.googlecode.protobuf.socketrpc.RpcChannels;
12. import com.googlecode.protobuf.socketrpc.RpcConnectionFactory;
13. import com.googlecode.protobuf.socketrpc.SocketRpcConnectionFactories;
14. import com.googlecode.protobuf.socketrpc.SocketRpcController;
15.  
16. public class Client {
17.     private int port;
18.     private String host;
19.     private int size;
20.     private int count;
21.  
22.     public Client(int port, String host, int size, int count) {
23.         super();
24.         this.port = port;
25.         this.host = host;
26.         this.size = size;
27.         this.count = count;
28.     }
29.  
30.     public long run() {
31.         // Create channel
32.         RpcConnectionFactory connectionFactory = SocketRpcConnectionFactories
33.                 .createRpcConnectionFactory(host, port);
34.         BlockingRpcChannel channel = RpcChannels
35.                 .newBlockingRpcChannel(connectionFactory);
36.  
37.         // Call service
38.         BlockingInterface service = MessageService.newBlockingStub(channel);
39.         RpcController controller = new SocketRpcController();
40.         Message.Builder message = Message.newBuilder();
41.         // initiate the message
42.         …
43.  
44.         long start = 0;
45.         long end = 0;
46.         try {
47.             start = System.currentTimeMillis();
48.             for (int i = 0; i < count; i++) {
49.                 service.getMessage(controller, message.build());
50.             }
51.             end = System.currentTimeMillis();
52.             System.out.println(end - start);
53.         } catch (ServiceException e) {
54.             e.printStackTrace();
55.         }
56.  
57.         // Check success
58.         if (controller.failed()) {
59.             System.err.println(String.format("Rpc failed %s : %s",
60.                     ((SocketRpcController) controller).errorReason(),
61.                     controller.errorText()));
62.         }
63.  
64.         return end - start;
65.     }
66.  
67.     public static void main(String[] args) {
68.         if (args.length != 4) {
69.             System.out.println("Usage: Client host port dataSize count");
70.             return;
71.         }
72.         String host = args[0];
73.         int port = Integer.parseInt(args[1]);
74.         int size = Integer.parseInt(args[2]);
75.         int count = Integer.parseInt(args[3]);
76.  
77.         new Client(port, host, size, count).run();
78.     }
79. }

5.参考资料

　　(1) Protocol Buffers Documentation: http://code.google.com/apis/protocolbuffers/docs/overview.html