tomcat源码阅读之Tribes.RpcChannel

一、RpcChannel简介：

1、RPC即远程过程调用，它的提出旨在消除通信细节、屏蔽繁杂且易错的底层网络通信操作，像调用本地服务一般地调用远程服务，让业务开发者更多关注业务开发而不必考虑网络、硬件、系统的异构复杂环境。

2、假设一个集群环境中有node1, node2, node3, node4四个集群节点，现在node1调用RPC接口向node2, node3, node4进行服务请求，其过程如下：

　　a)   先将待传递的数据放到NIO集群通信框架中，由于使用的是NIO模式，线程无需阻塞直接返回, 由于与集群其他节点通信需要花销若干时间，为了提高CPU使用率当前线程应该放弃CPU的使用权进行等待操作；

　　b)   Node2, node3, node4分别收到请求消息后，根据请求消息封装成Response对象返回；

　　c)   假如NIO集群通信框架首先接收到node2节点的响应消息，将Response对象保存至响应数组；

　　d)   由于改RPC消息响应模式为RpcResponseType.ALL_REPLY，而此时集群通信框架只收到了node2的响应消息，还有node3和node4的响应消息尚未收到，因此线程持续阻塞中；

　　e)   此时收到了node4的响应消息，和node2一样，将Response对象保存到响应数组，最后收到node3的响应消息时，将Response对象保存到响应数组；

　　f)   现在所有节点的响应都已经收集完毕，是时候通知刚刚被阻塞的那条线程了，原来的线程被notify醒后拿到所有节点的响应Response[]进行处理，至此完成了整个集群RPC过程。

3、在多线程环境下，由于多个线程都调用了RPC接口，此时收到的响应消息并不知道是哪个线程发送的，因此在发送之前生成一个UUID标识，此标识要保证同socket中唯一，再把UUID与线程对象关系对应起来，可使用Map数据结构实现，UUID的值作为key，线程对应的锁对象为value。

4、RpcCallback接口：

public interface RpcCallback { 
    public Serializable replyRequest(Serializable msg, Member sender); 
    public void leftOver(Serializable msg, Member sender); 
}

接口里面的方法是预留提供给上层具体逻辑处理的入口，replyRequest方法用于处理响应逻辑，leftOver方法用于残留请求的逻辑处理，残留响应是指有时我们在接收到第一个响应后就唤起线程。如果node1调用node2的RPC方法，node2收到请求消息后，会调用node2上的replyRequest处理请求消息，处理完后封装成Response对象返回给集群通信框架，集群通信框架根据响应模式决定什么时候返回Response对象给node1，node1收到Response对象后进行处理；如果响应模式是FIRST_REPLY或者MAJORITY_REPLY时（也就是收到第一条响应或者超过半数的响应时），还有部分响应消息不在Response里面，这个时候集群通信框架会调用node1节点上的leftover方法处理；

5、RPCChannel基于Tribes集群通信框架，是整个RPC的抽象，它实现通信框架的ChannelListener接口，实现了该接口就能在messageReceived方法中处理接收到的消息。RPCChannel.send方法也是调用的Channel.send方法实现的；

二、自定义RpcChannel Demo：

自定义一个RPC，它要实现RpcCallback接口，分别对请求处理和残留响应处理，这里请求处理仅仅是简单返回“hello,response for you!”作为响应消息，残留响应处理则是简单输出“receive a leftover message!”。代码如下：

public class MyRPC implements RpcCallback {

  @Override
  public Serializable replyRequest(Serializable msg, Member sender) {
    RpcMessage mapmsg = (RpcMessage) msg;
    mapmsg.message = "hello,response for you!";
    return mapmsg;
  }

  @Override
  public void leftOver(Serializable msg, Member sender) {
    System.out.println("receive a leftover message!");
  }

  public static void main(String[] args) {
    MyRPC myRPC = new MyRPC();
    byte[] rpcId = new byte[] {1, 1, 1, 1};
    byte[] key = new byte[] {0, 0, 0, 0};
    String message = "hello";
    int sendOptions = Channel.SEND_OPTIONS_SYNCHRONIZED_ACK | Channel.SEND_OPTIONS_USE_ACK;
    RpcMessage msg = new RpcMessage(rpcId, key, (Serializable) message);
    RpcChannel rpcChannel = new RpcChannel(rpcId, channel, myRPC);
    RpcResponse[] resp =
        rpcChannel.send(channel.getMembers(), msg, RpcResponseType.FIRST_REPLY, sendOptions, 3000);
    while (true)
      Thread.currentThread().sleep(1000);
  }
}

三、UML图：

 

1、RpcMessage定义通信消息协议，实现Externalizable接口自定义序列化和反序列化；message用于存放响应消息，uuid标识用于关联线程，rpcId用于标识RPC实例，reply表示是否回复消息；其writeExternal方法用于将RpcMessage序列化，readExternal用于将二进制的字节流反序列化；

2、NoRpcChannelReply表示响应消息，继承于RpcMessage类，其成员与RpcMessage完全相同，只是在构造函数里面将reply变量指定为True；

3、当调用RpcChannel.send方法后，线程会阻塞住，唤醒线程的条件有四种：接收到第一个响应就唤起线程、接收到集群中大多数节点的响应就唤起线程、接收到集群中所有节点的响应才唤起线程、无需等待响应的无响应模式，代码中的定义如下：

public class RpcResponseType { 
  public static final int FIRST_REPLY = 1; 
  public static final int MAJORITY_REPLY = 2; 
  public static final int ALL_REPLY = 3; 
  public static final int NO_REPLY = 4;
}

4、Response表示响应对象，用于封装接收到的消息，Member在通信框架是节点的抽象，这里用来表示来源节点。Message表示响应的消息，也就是RpcMessage类型的对象；

5、RpcCollectorKey只是对字节数组类型的id的封装，RpcCollector 表示RPC响应集，用于存放同个UUID的所有响应，其成员变量responses存储了响应数组，key与UUID的意义相同，表示该key下的所有的response响应，options表示线程唤醒类型（FIRST_REPLY, MAJORITY_REPLY, ALL_REPLY, NO_REPLY）；destcnt为整型变量，表示总共需要收到的响应数量，如果线程唤醒条件为MAJORITY_REPLY时，response数组中的数量必须大于destcnt的一半以上，如果线程唤醒条件为ALL_REPLY，则response数组中的数量等于destcnt时才会唤醒线程；在isComplete方法里面就是根据线程唤醒条件判断的：

 

6、RpcChannel是整个RPC的核心抽象，它实现通信框架的ChannelListener接口，实现了该接口就能在messageReceived方法中处理接收到的消息。它还实现了send方法，这两个方法都是基于成员变量Channel来实现的：

 

Send方法通过调用channel.send将消息发送到其他集群节点上，并阻塞线程等到response响应数组收到的响应数量满足唤醒时才将Response对象数组返回给调用方；

RPC请求发送出去后，其他集群节点收到消息后触发messageReceived方法，在这个方法里面首先调用replyRequest对请求消息进行处理，处理完后将reply设置为true并发送给调用方，而调用方将其封装成Response对象并添加到response数组中：

 

而调用方接收到响应消息后，将其封装成Response对象并添加到response数组中，此时如果满足线程唤醒条件则唤醒线程：

 

通过send方法可以看到在发送RPC请求Key添加到responseMap中，发送后阻塞线程，线程唤醒后将该key从responseMap中删除，messageReceived中处理响应消息时，如果在responseMap中找不到该Key，则说明该消息属于残留请求，此时应该调用leftOver来处理该消息；