1. 概览
gRPC 是 Google 开发的与语言和平台无关的远程过程调用 (RPC) 框架和工具集。它支持您使用 Protocol Buffers(一种特别强大的二进制序列化工具和语言)定义服务。然后,您可以使用各种语言根据服务定义生成惯用的客户端和服务器存根。
在此 Codelab 中,您将学习如何构建基于 Java 的服务(使用 gRPC 框架公开 API),然后编写客户端以使用生成的 gRPC 客户端桩。
学习内容
- 协议缓冲区语言
- 如何使用 Java 实现 gRPC 服务
- 如何使用 Java 实现 gRPC 客户端
您将如何使用本教程?
您如何评价自己在构建 Node.js 应用方面的经验水平?
您如何评价自己在构建 Go 应用方面的经验水平?
<ph type="x-smartling-placeholder">2. 设置和要求
自定进度的环境设置
请记住项目 ID,它在所有 Google Cloud 项目中都是唯一的名称(上述名称已被占用,您无法使用,抱歉!)。它稍后将在此 Codelab 中被称为 PROJECT_ID
。
- 接下来,您需要在 Cloud 控制台中启用结算功能,才能使用 Google Cloud 资源。
运行此 Codelab 应该不会产生太多的费用(如果有费用的话)。请务必按照“清理”部分部分,其中会指导您如何关停资源,以免产生超出本教程范围的结算费用。Google Cloud 的新用户符合参与 300 美元的免费试用计划的条件。
Google Cloud Shell
虽然此 Codelab 可以在计算机上操作,但在此 Codelab 中,我们将使用 Google Cloud Shell,这是一个在云端运行的命令行环境。
基于 Debian 的这个虚拟机已加载了您需要的所有开发工具。它提供了一个持久的 5GB 主目录,并且在 Google Cloud 中运行,大大增强了网络性能和身份验证。这意味着在本 Codelab 中,您只需要一个浏览器(没错,它适用于 Chromebook)。
- 如需从 Cloud Console 激活 Cloud Shell,只需点击激活 Cloud Shell(预配和连接到环境仅需花费一些时间)。
在连接到 Cloud Shell 后,您应该会看到自己已通过身份验证,并且相关项目已设置为您的 PROJECT_ID
。
gcloud auth list
命令输出
Credentialed accounts: - <myaccount>@<mydomain>.com (active)
gcloud config list project
命令输出
[core] project = <PROJECT_ID>
如果出于某种原因未设置项目,只需发出以下命令即可:
gcloud config set project <PROJECT_ID>
正在查找您的 PROJECT_ID
?检查您在设置步骤中使用的 ID,或在 Cloud Console 信息中心查找该 ID:
默认情况下,Cloud Shell 还会设置一些环境变量,这对您日后运行命令可能会很有用。
echo $GOOGLE_CLOUD_PROJECT
命令输出
<PROJECT_ID>
- 最后,设置默认可用区和项目配置。
gcloud config set compute/zone us-central1-f
您可以选择各种不同的可用区。如需了解详情,请参阅区域和可用区。
3. 创建 gRPC 服务
使用 Maven 创建一个新的 Java 项目:
$ mvn archetype:generate -DgroupId=com.example.grpc \ -DartifactId=grpc-hello-server \ -DarchetypeArtifactId=maven-archetype-quickstart \ -DinteractiveMode=false $ cd grpc-hello-server
添加 gRPC 定义文件
在 gRPC 中,服务载荷(请求和响应)和服务操作需要以 IDL(接口定义语言)捕获。gRPC 使用 Protobuffer 3 语法定义消息载荷和操作。让我们为简单的 Greeting Service 创建一个 proto 文件,其中包含 Hello 请求和 Hello 响应。
首先,创建一个新的 proto 目录以存储新的 proto 文件:
$ mkdir -p src/main/proto
然后,创建一个新的 proto 文件 src/main/proto/GreetingService.proto
。
您可以使用 vim,nano,
或 emacs
修改该文件:
src/main/proto/GreetingService.proto
syntax = "proto3"; package com.example.grpc; // Request payload message HelloRequest { // Each message attribute is strongly typed. // You also must assign a "tag" number. // Each tag number is unique within the message. string name = 1; // This defines a strongly typed list of String repeated string hobbies = 2; // There are many more basics types, like Enum, Map // See https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/proto3 // for more information. } message HelloResponse { string greeting = 1; } // Defining a Service, a Service can have multiple RPC operations service GreetingService { // Define a RPC operation rpc greeting(HelloRequest) returns (HelloResponse); }
添加 gRPC 依赖项和插件
获得定义后,我们就可以从该文件生成服务器端存根和客户端存根。您需要添加 gRPC 依赖项和插件。
首先,将 gRPC 依赖项添加到 pom.xml
:
pom.xml
<project> ... <dependencies> <dependency> <groupId>io.grpc</groupId> <artifactId>grpc-netty-shaded</artifactId> <version>1.24.0</version> </dependency> <dependency> <groupId>io.grpc</groupId> <artifactId>grpc-protobuf</artifactId> <version>1.24.0</version> </dependency> <dependency> <groupId>io.grpc</groupId> <artifactId>grpc-stub</artifactId> <version>1.24.0</version> </dependency> <dependency> <groupId>javax.annotation</groupId> <artifactId>javax.annotation-api</artifactId> <version>1.3.2</version> </dependency> ... </dependencies> ... </project>
然后添加插件:
pom.xml
<project> ... <dependencies> ... </dependencies> <build> <extensions> <extension> <groupId>kr.motd.maven</groupId> <artifactId>os-maven-plugin</artifactId> <version>1.6.2</version> </extension> </extensions> <plugins> <plugin> <groupId>org.xolstice.maven.plugins</groupId> <artifactId>protobuf-maven-plugin</artifactId> <version>0.6.1</version> <configuration> <protocArtifact>com.google.protobuf:protoc:3.9.0:exe:${os.detected.classifier}</protocArtifact> <pluginId>grpc-java</pluginId> <pluginArtifact>io.grpc:protoc-gen-grpc-java:1.24.0:exe:${os.detected.classifier}</pluginArtifact> </configuration> <executions> <execution> <goals> <goal>compile</goal> <goal>compile-custom</goal> </goals> </execution> </executions> </plugin> </plugins> </build> </project>
生成存根
在构建应用时,插件会将 proto 定义转换为 Java 代码。
$ mvn -DskipTests package
如需查看生成的文件,请执行以下操作:
$ find target/generated-sources
实现 Service
首先,创建一个新的 GreetingServiceImpl
类来实现 greeting
操作:
src/main/java/com/example/grpc/GreetingServiceImpl.java
package com.example.grpc; import io.grpc.stub.StreamObserver; public class GreetingServiceImpl extends GreetingServiceGrpc.GreetingServiceImplBase { @Override public void greeting(GreetingServiceOuterClass.HelloRequest request, StreamObserver<GreetingServiceOuterClass.HelloResponse> responseObserver) { // HelloRequest has toString auto-generated. System.out.println(request); // You must use a builder to construct a new Protobuffer object GreetingServiceOuterClass.HelloResponse response = GreetingServiceOuterClass.HelloResponse.newBuilder() .setGreeting("Hello there, " + request.getName()) .build(); // Use responseObserver to send a single response back responseObserver.onNext(response); // When you are done, you must call onCompleted. responseObserver.onCompleted(); } }
实现服务器
最后,您需要启动服务器以监听端口并注册此服务实现。修改 App
类及其主方法:
src/main/java/com/example/grpc/App.java
package com.example.grpc; import io.grpc.*; public class App { public static void main( String[] args ) throws Exception { // Create a new server to listen on port 8080 Server server = ServerBuilder.forPort(8080) .addService(new GreetingServiceImpl()) .build(); // Start the server server.start(); // Server threads are running in the background. System.out.println("Server started"); // Don't exit the main thread. Wait until server is terminated. server.awaitTermination(); } }
最后,运行服务器:
$ mvn -DskipTests package exec:java -Dexec.mainClass=com.example.grpc.App ... Server Started
4. 使用服务
生成器已经生成了所有客户端存根。为简单起见,我们将使用同一 Maven 项目,只不过添加了一个新的 Client
类和一个新的主方法。
首先,点击 + 打开新的 Cloud Shell 会话,这样您就无需终止服务器:
在新会话中,切换到 grpc-hello-server
目录:
$ cd grpc-hello-server
然后,添加新的 Client
类:
src/main/java/com/example/grpc/Client.java
package com.example.grpc; import io.grpc.*; public class Client { public static void main( String[] args ) throws Exception { // Channel is the abstraction to connect to a service endpoint // Let's use plaintext communication because we don't have certs final ManagedChannel channel = ManagedChannelBuilder.forTarget("localhost:8080") .usePlaintext(true) .build(); // It is up to the client to determine whether to block the call // Here we create a blocking stub, but an async stub, // or an async stub with Future are always possible. GreetingServiceGrpc.GreetingServiceBlockingStub stub = GreetingServiceGrpc.newBlockingStub(channel); GreetingServiceOuterClass.HelloRequest request = GreetingServiceOuterClass.HelloRequest.newBuilder() .setName("Ray") .build(); // Finally, make the call using the stub GreetingServiceOuterClass.HelloResponse response = stub.greeting(request); System.out.println(response); // A Channel should be shutdown before stopping the process. channel.shutdownNow(); } }
最后,运行客户端:
$ mvn -DskipTests package exec:java -Dexec.mainClass=com.example.grpc.Client ... greeting: "Hello there, Ray"
大功告成!很简单,对吧?
5. 在线媒体服务
还有很多功能可以尝试。例如,您只需将 proto 文件中的 stream
关键字添加到请求或响应参数中,即可轻松构建流服务。例如
src/main/proto/GreetingService.proto
syntax = "proto3"; package com.example.grpc; ... // Defining a Service, a Service can have multiple RPC operations service GreetingService { // MODIFY HERE: Update the return to streaming return. rpc greeting(HelloRequest) returns (stream HelloResponse); }
更新您的服务器以发送多个响应,而不是仅发送一个。为此,您可以进行多次 responseObserver.onNext(...)
调用:
src/main/java/com/example/grpc/GreetingServiceImpl.java
package com.example.grpc; import io.grpc.stub.StreamObserver; public class GreetingServiceImpl extends GreetingServiceGrpc.GreetingServiceImplBase { @Override public void greeting(GreetingServiceOuterClass.HelloRequest request, StreamObserver<GreetingServiceOuterClass.HelloResponse> responseObserver) { ... // Feel free to construct different responses if you'd like. responseObserver.onNext(response); responseObserver.onNext(response); responseObserver.onNext(response); // When you are done, you must call onCompleted. responseObserver.onCompleted(); } }
客户端必须使用异步存根,而不是阻塞存根。更新客户端代码,确保将 stub
类型更新为 GreetingServiceStub
:
src/main/java/com/example/grpc/Client.java
package com.example.grpc; import io.grpc.*; // New import import io.grpc.stub.*; public class Client { public static void main( String[] args ) throws Exception { final ManagedChannel channel = ManagedChannelBuilder.forTarget("localhost:8080") .usePlaintext(true) .build(); // Replace the previous synchronous code with asynchronous code. // This time use an async stub: GreetingServiceGrpc.GreetingServiceStub stub = GreetingServiceGrpc.newStub(channel); // Construct a request GreetingServiceOuterClass.HelloRequest request = GreetingServiceOuterClass.HelloRequest.newBuilder() .setName("Ray") .build(); // Make an Asynchronous call. Listen to responses w/ StreamObserver stub.greeting(request, new StreamObserver<GreetingServiceOuterClass.HelloResponse>() { public void onNext(GreetingServiceOuterClass.HelloResponse response) { System.out.println(response); } public void onError(Throwable t) { } public void onCompleted() { // Typically you'll shutdown the channel somewhere else. // But for the purpose of the lab, we are only making a single // request. We'll shutdown as soon as this request is done. channel.shutdownNow(); } }); } }
重新构建应用:
$ mvn -DskipTests package
在服务器和客户端各自的 Cloud Shell 会话中分别重启它们。
如需启动服务器,请执行以下操作:
$ mvn exec:java -Dexec.mainClass=com.example.grpc.App ... Server Started
如需启动客户端,请执行以下操作:
$ mvn exec:java -Dexec.mainClass=com.example.grpc.Client ... greeting: "Hello there, Ray" greeting: "Hello there, Ray" greeting: "Hello there, Ray"
6. 恭喜!
所学内容:
- 协议缓冲区语言
- 如何使用 Java 实现 gRPC 服务器
- 如何使用 Java 实现 gRPC 客户端
后续步骤:
- 详细了解 gRPC Java
- 在 GitHub 上查看更多 gRPC Java 示例
- 了解在 gRPC 中流式传输
- 详细了解从 gRPC 到 REST 的转码
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