滴滴二面： 聊聊對 gRPC 的理解！
這篇文章我們來分析一道滴滴的面試題：聊聊對 gRPC的理解！文章會解答：gRPC是什么？它是如何工作的？我們要如何編寫 gRPC的代碼？
一、什么是 gRPC？
簡單來說，gRPC是一個高性能、開源和通用的遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）框架，由Google開發(fā)。它基于HTTP/2協(xié)議，使用Protocol Buffers（protobuf）作為接口描述語言，支持多種編程語言。gRPC讓不同服務(wù)之間的通信變得簡單、高效，廣泛應(yīng)用于微服務(wù)架構(gòu)中。
二、為什么選擇 gRPC？
在微服務(wù)架構(gòu)中，服務(wù)之間頻繁通信是不可避免的。傳統(tǒng)的REST API使用JSON進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，雖然易于理解，但在性能和效率上存在一些瓶頸。gRPC則通過以下優(yōu)勢脫穎而出：
- 高效的二進(jìn)制傳輸：使用protobuf序列化，比JSON更輕量，傳輸更快。
- 多語言支持：支持包括Java、C++, Python等多種語言，便于跨語言開發(fā)。
- 內(nèi)建的負(fù)載均衡、認(rèn)證和流控：減少了開發(fā)者的配置負(fù)擔(dān)。
- 基于HTTP/2：支持多路復(fù)用、流控、壓縮等特性，提升通信效率。
三、gRPC 的工作原理
讓我們深入了解一下gRPC的工作機(jī)制。
1. Protocol Buffers（protobuf）
gRPC依賴protobuf來定義服務(wù)接口和消息結(jié)構(gòu)。protobuf是一種高效的二進(jìn)制序列化工具，它通過.proto文件描述服務(wù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后生成對應(yīng)語言的代碼。
示例：定義一個簡單的gRPC服務(wù)
// helloworld.proto
syntax = "proto3";
option java_package = "com.yuanjava.grpc";
option java_outer_classname = "HelloWorldProto";
service Greeter {
// 定義一個SayHello的RPC方法
rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {}
}
message HelloRequest {
string name = 1;
}
message HelloReply {
string message = 1;
}2. 服務(wù)端與客戶端
在gRPC中，服務(wù)端實(shí)現(xiàn)接口定義的方法，客戶端通過生成的代碼調(diào)用這些方法。通信過程透明化，開發(fā)者不需要關(guān)心底層的HTTP/2細(xì)節(jié)。
服務(wù)端示例（Java）：
public class GreeterImpl extends GreeterGrpc.GreeterImplBase {
@Override
public void sayHello(HelloRequest req, StreamObserver<HelloReply> responseObserver) {
String greeting = "Hello, " + req.getName();
HelloReply reply = HelloReply.newBuilder().setMessage(greeting).build();
responseObserver.onNext(reply);
responseObserver.onCompleted();
}
}客戶端示例（Java）：
public class GreeterClient {
private final GreeterGrpc.GreeterBlockingStub blockingStub;
public GreeterClient(Channel channel) {
blockingStub = GreeterGrpc.newBlockingStub(channel);
}
public void greet(String name) {
HelloRequest request = HelloRequest.newBuilder().setName(name).build();
HelloReply reply = blockingStub.sayHello(request);
System.out.println(reply.getMessage());
}
}3. HTTP/2 特性
gRPC基于HTTP/2協(xié)議，這帶來了許多優(yōu)勢：
- 多路復(fù)用：在一個TCP連接上，可以發(fā)送多個請求和響應(yīng)，減少延遲。
- 頭部壓縮：減少帶寬使用，加快傳輸速度。
- 流控制：更好地管理數(shù)據(jù)流，避免擁塞。
4. gRPC 的實(shí)際應(yīng)用
接下來，讓我們通過一個實(shí)際的例子，看看如何在Java中使用gRPC。
(1) 步驟一：定義服務(wù)
使用上面的helloworld.proto文件，定義我們的gRPC服務(wù)。
(2) 步驟二：生成代碼
使用protoc編譯器生成Java代碼：
protoc --java_out=. --grpc-java_out=. helloworld.proto(3) 步驟三：實(shí)現(xiàn)服務(wù)端
在服務(wù)端，實(shí)現(xiàn)GreeterImpl類，并在main()方法中啟動服務(wù)。
public class HelloWorldServer {
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
Server server = ServerBuilder.forPort(50051)
.addService(new GreeterImpl())
.build()
.start();
System.out.println("Server started, listening on 50051");
server.awaitTermination();
}
}(4) 步驟四：實(shí)現(xiàn)客戶端
在客戶端，實(shí)現(xiàn)GreeterClient類，并在main()方法中啟動客戶端。
public class HelloWorldClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ManagedChannel channel = ManagedChannelBuilder.forAddress("localhost", 50051)
.usePlaintext()
.build();
GreeterClient client = new GreeterClient(channel);
client.greet("World");
channel.shutdownNow().awaitTermination(5, TimeUnit.SECONDS);
}
}(5) 步驟五：運(yùn)行示例
啟動服務(wù)端：
java HelloWorldServer啟動客戶端：
java HelloWorldClient我們可以在客戶端看到輸出：
Hello, World五、總結(jié)
這篇文章，我們詳細(xì)地介紹了gRPC并且通過一個完整的代碼示例進(jìn)行了演示，gRPC作為一個高性能、功能豐富的RPC框架，在現(xiàn)代分布式系統(tǒng)中扮演著重要角色。作為后端人員，建議去掌握其原理。
