【SpringBoot3】结合 gRpc 实现远程服务调用

一、gRPC概念介绍

gRPC（Google Remote Procedure Call，Google远程过程调用）是一个现代开源高性能远程过程调用(RPC)框架，可以在任何环境中运行。它由Google开发，旨在帮助开发人员更轻松地构建分布式应用，特别是当代码可能在不同地方运行的时候。

gRPC是一个高性能、开源和通用的RPC框架，它基于HTTP/2设计，并支持多种编程语言和平台。

随着其开源和广泛应用，gRPC已成为云原生计算基金会(CNCF)的一个孵化项目，被大量组织和企业采用。

核心特点

  1. 高性能：gRPC使用HTTP/2作为传输协议，支持二进制组帧、多路复用、双向全双工通信和流式处理等功能，从而显著提高性能。与JSON相比，gRPC的消息序列化速度更快，消息体积更小。
  2. 跨平台与跨语言：gRPC支持多种编程语言和平台，如C++、Java、Python、Go等，使得开发人员可以在不同的环境中使用统一的RPC框架。
  3. 灵活性与可扩展性：gRPC提供了丰富的功能，如负载平衡、跟踪、健康检查和身份验证等，这些功能都是可插拔的，可以根据需要进行配置和扩展。
  4. 安全性：gRPC支持TLS加密，确保数据在传输过程中的安全性。同时，它还支持多种认证机制，如JWT（JSON Web Tokens）等，以确保服务的访问安全。

工作原理

  • 服务定义：在gRPC中，服务通过.proto文件进行定义。这些文件包含了服务的接口描述、消息类型等信息。开发人员可以使用Protocol Buffers（简称Protobuf）来定义这些结构化的消息。
  • 代码生成：基于.proto文件，gRPC提供了protoc编译器来生成支持多种编程语言的客户端和服务端代码。这使得开发人员可以轻松地实现跨语言的RPC调用。
  • 通信过程：在客户端和服务端之间，gRPC通过HTTP/2协议进行通信。客户端发送请求到服务端，服务端处理请求并返回响应。整个通信过程都是基于二进制格式的，从而提高了性能和效率。

应用场景

  • 微服务架构：在微服务架构中，gRPC可以有效地连接多语言服务，实现服务间的快速通信。
  • 分布式计算：gRPC适用于分布式计算的最后一英里，将设备、移动应用程序和浏览器连接到后端服务。
  • API设计：与REST API相比，gRPC提供了一种更加高效和灵活的API设计风格，适用于需要高性能和低延迟的应用场景。

二、简单使用步骤

首先，你需要定义gRPC服务。这里我们使用一个简单的helloworld.proto文件。

1. helloworld.proto

syntax = "proto3";option java_multiple_files = true;
option java_package = "com.example.grpc";
option java_outer_classname = "HelloWorldProto";package helloworld;service HelloWorldService {rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {}
}message HelloRequest {string name = 1;
}message HelloReply {string message = 1;
}

2. 生成Java代码

使用protoc编译器和gRPC插件生成Java代码。

protoc --java_out=./src/main/java --grpc-java_out=./src/main/java --plugin=protoc-gen-grpc-java=/path/to/protoc-gen-grpc-java-1.x.x-linux-x86_64.exe helloworld.proto

确保将/path/to/protoc-gen-grpc-java-1.x.x-linux-x86_64.exe替换为你的protoc-gen-grpc-java插件的实际路径。

3. 服务端实现

在Spring Boot应用中，你可以创建一个组件来实现gRPC服务。

package com.example.grpc;import io.grpc.stub.StreamObserver;
import net.devh.boot.grpc.server.service.GrpcService;@GrpcService
public class HelloWorldServiceImpl extends HelloWorldServiceGrpc.HelloWorldServiceImplBase {@Overridepublic void sayHello(HelloRequest req, StreamObserver<HelloReply> responseObserver) {String message = "Hello, " + req.getName() + "!";HelloReply reply = HelloReply.newBuilder().setMessage(message).build();responseObserver.onNext(reply);responseObserver.onCompleted();}
}

4. 客户端调用

在Spring Boot应用中，你可以创建一个服务来调用gRPC服务。这里使用JUnit单元测试

import com.example.grpc.HelloReply;
import com.example.grpc.HelloRequest;
import com.example.grpc.HelloWorldServiceGrpc;
import io.grpc.ManagedChannel;
import io.grpc.ManagedChannelBuilder;
import org.junit.jupiter.api.Test;public class HelloWorldClientServiceTest {@Testpublic void sayHello() {ManagedChannel channel = ManagedChannelBuilder.forTarget("localhost:9091").usePlaintext().build();HelloWorldServiceGrpc.HelloWorldServiceBlockingStub stub = HelloWorldServiceGrpc.newBlockingStub(channel);HelloReply response = stub.sayHello(HelloRequest.newBuilder().setName("Lisa").build());System.out.println("response = " + response);channel.shutdown();}
}

5. 构建和运行

确保你的pom.xml中包含了必要的gRPC和Spring Boot依赖。

然后执行maven compile 指令生成java代码

mvn compile

启动SpringBoot服务端，然后运行测试用例，得到如下结果：

response = message: "Hello, Lisa!"

三、添加gRPC相关依赖包

参考 grpc-spring

在Spring Boot项目中使用gRPC，你需要在项目的pom.xml 中添加相关的gRPC依赖。

以下是在Maven项目中添加gRPC依赖的示例。

<dependencies><dependency><groupId>com.salesforce.servicelibs</groupId><artifactId>jprotoc</artifactId><version>1.2.2</version></dependency><dependency><groupId>net.devh</groupId><artifactId>grpc-spring-boot-starter</artifactId><version>${grpc-spring-boot-starter.version}</version></dependency>
</dependencies><properties><protobuf-maven-plugin.version>0.6.1</protobuf-maven-plugin.version><protoc.version>3.25.1</protoc.version><grpc-java.version>1.64.0</grpc-java.version><os-maven-plugin.version>1.7.1</os-maven-plugin.version>
</properties>

请注意，你需要将${grpc-java.version}、${grpc-spring-boot-starter.version}替换为你想要使用的具体版本号。

这些依赖项包括了gRPC的基础库、与Protobuf的集成、以及Spring Boot对gRPC的支持。确保你使用的版本是兼容的，并根据你的项目需求进行调整。如果你还需要使用到其他的gRPC功能（如安全认证、健康检查等），你可能需要添加更多的依赖项。

四、使用Maven插件自动生成proto对应代码

参考 os-maven-plugin 和 protobuf-maven-plugin

如果你希望通过maven编译时自动生成proto对应的java代码，则需要添加Maven插件和相关依赖

<properties><protobuf-maven-plugin.version>0.6.1</protobuf-maven-plugin.version><protoc.version>3.25.1</protoc.version><grpc-java.version>1.64.0</grpc-java.version><os-maven-plugin.version>1.7.1</os-maven-plugin.version><grpc-spring-boot-starter.version>3.1.0.RELEASE</grpc-spring-boot-starter.version>
</properties>
//...//
<dependencies><dependency><groupId>com.salesforce.servicelibs</groupId><artifactId>jprotoc</artifactId><version>1.2.2</version></dependency><!-- gRPC Server + Client --><dependency><groupId>net.devh</groupId><artifactId>grpc-spring-boot-starter</artifactId><version>${grpc-spring-boot-starter.version}</version></dependency>
</dependencies>
// ... //<build><extensions><extension><groupId>kr.motd.maven</groupId><artifactId>os-maven-plugin</artifactId><version>${os-maven-plugin.version}</version></extension></extensions><pluginManagement><plugins><!-- protobuf-maven-plugin --><plugin><groupId>org.xolstice.maven.plugins</groupId><artifactId>protobuf-maven-plugin</artifactId><version>${protobuf-maven-plugin.version}</version><extensions>true</extensions><executions><execution><id>protoc-compile</id><phase>generate-sources</phase><goals><goal>compile</goal><goal>compile-custom</goal></goals></execution><execution><id>protoc-test-compile</id><phase>generate-test-sources</phase><goals><goal>test-compile</goal><goal>test-compile-custom</goal></goals></execution></executions><configuration><protocArtifact>com.google.protobuf:protoc:${protoc.version}:exe:${os.detected.classifier}</protocArtifact><attachProtoSources>true</attachProtoSources><useArgumentFile>true</useArgumentFile><writeDescriptorSet>false</writeDescriptorSet><attachDescriptorSet>false</attachDescriptorSet><includeDependenciesInDescriptorSet>false</includeDependenciesInDescriptorSet><checkStaleness>true</checkStaleness><pluginId>grpc-java</pluginId><pluginArtifact>io.grpc:protoc-gen-grpc-java:${grpc.version}:exe:${os.detected.classifier}</pluginArtifact><protocPlugins></protocPlugins></configuration></plugin></plugins></pluginManagement><plugins><plugin><groupId>org.xolstice.maven.plugins</groupId><artifactId>protobuf-maven-plugin</artifactId></plugin></plugins>
</build>

通过上面配置后，你就可以在项目中通过指令mvn compile生成proto对应的java代码，不需要通过外包指令了。

参考

  • https://protobuf.com.cn/overview/
  • https://protobuf.dev/getting-started/javatutorial/
  • https://protobuf.dev/reference/java/java-generated/
  • https://protobuf.dev/programming-guides/proto3/
  • https://github.com/grpc-ecosystem/grpc-spring
  • https://www.xolstice.org/protobuf-maven-plugin/
  • https://github.com/trustin/os-maven-plugin/

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