第六篇：远程过程调用（RPC）

在第二篇教程中，我们学习了如何使用工作队列在多个工作人员之间分配耗时的任务，但是如果我们需要在远程计算机上运行某个功能并等待结果呢？那么，这是一个不同的故事。这种模式通常称为远程过程调用或RPC。

在本教程中，我们将使用RabbitMQ构建一个RPC系统：一个客户端和一个可扩展的RPC服务器。由于我们没有任何值得分发的耗时任务，我们将创建一个返回斐波那契数字的虚拟RPC服务。

客户端接口

为了说明如何使用RPC服务，我们将创建一个简单的客户端类。它将公开一个名为call的方法，它发送一个RPC请求并阻塞，直到收到应答：

FibonacciRpcClient fibonacciRpc = new FibonacciRpcClient();
String result = fibonacciRpc.call("4");
System.out.println( "fib(4) is " + result);

有关RPC的说明

虽然RPC是计算中很常见的模式，但它经常受到批评。当程序员不知道函数调用是本地的还是慢速的RPC时会出现这些问题。像这样的混乱导致不可预测的系统，并增加了调试的不必要的复杂性，而不是简化软件，滥用RPC会导致不可维护的意大利面式代码。

铭记这一点，请考虑以下建议：

确保显而易见哪个函数调用是本地的，哪个是远程的。
文件记录您的系统，使组件之间的依赖关系清晰。
处理错误情况。当RPC服务器长时间关闭时，客户端应该如何反应？

有疑问时避免使用RPC。如果可以的话，你应该使用异步管道 - 而不是类似于RPC的阻塞，结果被异步推送到下一个计算阶段。

回调队列

一般来说，通过RabbitMQ来实现RPC是很容易的。客户端发送请求消息，服务器回复响应消息。为了收到响应消息，我们需要在请求中发送一个“callback”队列地址。我们可以使用默认队列（在Java客户端中是独占的）。让我们试试看：

callbackQueueName = channel.queueDeclare().getQueue();

BasicProperties props = new BasicProperties
                            .Builder()
                            .replyTo(callbackQueueName)
                            .build();

channel.basicPublish("", "rpc_queue", props, message.getBytes());

// ... then code to read a response message from the callback_queue ...

消息属性

AMQP 0-9-1协议预先定义了消息的14个属性。大多数属性很少被使用，除了以下几点:

deliveryMode: 将消息标记为持久性(值为2)或瞬态(任何其他值)。您可能还记得第二个教程中的这个属性。
contentType: 用于描述编码的mime类型。例如，对于经常使用的JSON编码，将此属性设置为: application/json
replyTo: 通常用于命名回调队列。
correlationId: 有助于将RPC响应与请求关联起来

依赖的类

import com.rabbitmq.client.AMQP.BasicProperties;

关联的ID ( Correlation Id )

在上面介绍的方法中，我们建议为每个RPC请求创建一个回调队列。但是这是非常低效的，幸运的是有一个更好的方法 - 为每个客户端创建一个回调队列。

这引发了一个新问题，该队列中收到回复后，不清楚回复属于哪个请求。这时就是使用correlationId属性的时候。我们为每个请求设置一个唯一的correlationId值。稍后，当我们在回调队列中收到消息时，我们将查看此属性，并基于此属性，我们将能够将响应与请求进行匹配。如果我们看到未知的correlationId值，我们可以放心地丢弃该消息 - 它不属于我们的请求。

您可能会问，为什么我们应该忽略回调队列中的未知消息，而不是因为错误参数的失败消息？这是由于服务器端可能出现竞争状况。虽然不太可能，但在发送给我们答案之后，但在发送请求的确认消息之前，RPC服务器可能会死亡。如果发生这种情况，重新启动的RPC服务器将再次处理该请求。这就是为什么在客户端，我们必须优雅地处理重复的响应，理想情况下RPC应该是幂等的。

整合

我们的RPC会像这样工作：

当客户端启动时，它创建一个匿名独占callback队列。
对于RPC请求，客户端会发送一条消息，其中包含两个属性： replyTo，它被设置为回调队列和correlationId，它被设置为每个请求的唯一值。
该请求被发送到rpc_queue队列。
RPC worker（又名：服务器）正在等待该队列上的请求。当出现请求时，它执行该作业，并使用replyTo字段中的队列将结果发送回客户端。
客户端在回调队列中等待数据。当出现消息时，它会检查correlationId属性。如果它匹配来自请求的值，则返回对应用程序的响应。

RPCClient.java

package com.rabbitmq.tutorials.rpc;

import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.DefaultConsumer;
import com.rabbitmq.client.AMQP;
import com.rabbitmq.client.Envelope;

import java.io.IOException;
import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

public class RPCClient {

  private Connection connection;
  private Channel channel;
  private String requestQueueName = "rpc_queue";
  private String replyQueueName;

  public RPCClient() throws IOException, TimeoutException {
    ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
    factory.setHost("192.168.0.103");

    connection = factory.newConnection();
    channel = connection.createChannel();

    //为回复声明独占的“callback”队列。
    replyQueueName = channel.queueDeclare().getQueue();
  }

  //会生成实际的RPC请求
  public String call(String message) throws IOException, InterruptedException {
    final String corrId = UUID.randomUUID().toString();

    AMQP.BasicProperties props = new AMQP.BasicProperties
            .Builder()
            .correlationId(corrId)
            .replyTo(replyQueueName)
            .build();

    //发布具有两个属性的请求消息：  replyTo和correlationId
    channel.basicPublish("", requestQueueName, props, message.getBytes("UTF-8"));

    //由于消费者交付处理是在另一个线程中执行，因此我们需要在响应到达之前暂停主线程。BlockingQueue是可能的解决方案之一。这里我们创建的 容量设置为1的ArrayBlockingQueue，
    // 因为我们只需要等待一个响应。
    final BlockingQueue<String> response = new ArrayBlockingQueue<String>(1);

    //订阅'callback'队列，以便我们可以接收RPC响应
    channel.basicConsume(replyQueueName, true, new DefaultConsumer(channel) {
      @Override
      //该handleDelivery方法是做一个很简单的工作，对每一位消费响应消息它会检查的correlationID 是我们要找的人。如果是这样，它将响应BlockingQueue
      public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
        if (properties.getCorrelationId().equals(corrId)) {
          response.offer(new String(body, "UTF-8"));
        }
      }
    });
    //从response中获取响应
    return response.take();
  }

  public void close() throws IOException {
    connection.close();
  }

  public static void main(String[] argv) {
    RPCClient fibonacciRpc = null;
    String response = null;
    try {
      fibonacciRpc = new RPCClient();

      System.out.println(" [x] Requesting fib(30)");
      response = fibonacciRpc.call("30");
      System.out.println(" [.] Got '" + response + "'");
    }
    catch  (IOException | TimeoutException | InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    finally {
      if (fibonacciRpc!= null) {
        try {
          fibonacciRpc.close();
        }
        catch (IOException _ignore) {}
      }
    }
  }
}

RPCServer.java

package com.rabbitmq.tutorials.rpc;

import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Consumer;
import com.rabbitmq.client.DefaultConsumer;
import com.rabbitmq.client.AMQP;
import com.rabbitmq.client.Envelope;

import java.io.IOException;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

public class RPCServer {

  private static final String RPC_QUEUE_NAME = "rpc_queue";

  /**
   * 斐波那契函数
   * @param n
   * @return
   */
  private static int fib(int n) {
    if (n ==0) return 0;
    if (n == 1) return 1;
    return fib(n-1) + fib(n-2);
  }

  public static void main(String[] argv) {
    ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
    factory.setHost("192.168.0.103");

    Connection connection = null;
    try {
      connection      = factory.newConnection();
      final Channel channel = connection.createChannel();

      channel.queueDeclare(RPC_QUEUE_NAME, false, false, false, null);

      channel.basicQos(1);

      System.out.println(" [x] Awaiting RPC requests");

      Consumer consumer = new DefaultConsumer(channel) {
        @Override
        public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope envelope, AMQP.BasicProperties properties, byte[] body) throws IOException {
          AMQP.BasicProperties replyProps = new AMQP.BasicProperties
                  .Builder()
                  .correlationId(properties.getCorrelationId())
                  .build();

          String response = "";

          try {
            String message = new String(body,"UTF-8");
            int n = Integer.parseInt(message);

            System.out.println(" [.] fib(" + message + ")");
            response += fib(n);
          }
          catch (RuntimeException e){
            System.out.println(" [.] " + e.toString());
          }
          finally {
            channel.basicPublish( "", properties.getReplyTo(), replyProps, response.getBytes("UTF-8"));
            channel.basicAck(envelope.getDeliveryTag(), false);
            // RabbitMq consumer worker thread notifies the RPC server owner thread 
            synchronized(this) {
                this.notify();
            }
          }
        }
      };

      channel.basicConsume(RPC_QUEUE_NAME, false, consumer);
      // 循环等待并准备消费RPC client发送的消息.
      while (true) {
          synchronized(consumer) {
              try {
                  consumer.wait();//暂停主线程
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
          }
      }
    } catch (IOException | TimeoutException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    finally {
      if (connection != null)
        try {
          connection.close();
        } catch (IOException _ignore) {}
    }
  }
}