thrift 框架相关

1. 内容概要

Thrift是一个跨语言的服务部署框架，最初由Facebook于2007年开发，2008年进入Apache开源项目。Thrift通过一个中间语言(IDL, 接口定义语言)来定义RPC的接口和数据类型，然后通过一个编译器生成不同语言的代码（目前支持C++,Java, Python, PHP, Ruby, Erlang, Perl, Haskell, C#, Cocoa, Smalltalk和OCaml）,并由生成的代码负责RPC协议层和传输层的实现。

2. 语法参考

2.1 Types

Thrift类型系统包括预定义基本类型，用户自定义结构体，容器类型，异常和服务定义

(1) 基本类型

bool：布尔类型(true or value)，占一个字节
 
byte：有符号字节
 
i16:16位有符号整型
 
i32:32位有符号整型
 
i64:64位有符号整型
 
double：64位浮点数
 
string：未知编码或者二进制的字符串

 

 

 

注意，thrift不支持无符号整型，因为很多目标语言不存在无符号整型（如java）。

(2) 容器类型

Thrift容器与类型密切相关，它与当前流行编程语言提供的容器类型相对应，采用java泛型风格表示的。Thrift提供了3种容器类型：

List<t1>：一系列t1类型的元素组成的有序表，元素可以重复

Set<t1>：一系列t1类型的元素组成的无序表，元素唯一

Map<t1,t2>：key/value对（key的类型是t1且key唯一，value类型是t2）。

容器中的元素类型可以是除了service意外的任何合法thrift类型（包括结构体和异常）。

(3)  结构体和异常

Thrift结构体在概念上同C语言结构体类型—-一种将相关属性聚集（封装）在一起的方式。在面向对象语言中，thrift结构体被转换成类。

异常在语法和功能上类似于结构体，只不过异常使用关键字exception而不是struct关键字声明。但它在语义上不同于结构体—当定义一个RPC服务时，开发者可能需要声明一个远程方法抛出一个异常。

结构体和异常的声明将在下一节介绍。

(4)  服务

服务的定义方法在语法上等同于面向对象语言中定义接口。Thrift编译器会产生实现这些接口的client和server桩。具体参见下一节。

(5)  类型定义

Thrift支持C/C++风格的typedef:

typedef i32 MyInteger   \\a
 
typedef Tweet ReTweet  \\b

 

 

说明：

a.  末尾没有逗号

b.   struct可以使用typedef

2.2   枚举类型

可以像C/C++那样定义枚举类型，如：

enum TweetType {
 
TWEET,       //a
 
RETWEET = 2, //b
 
DM = 0xa,  //c
 
REPLY
 
}        //d
 
struct Tweet {
 
1: required i32 userId;
 
2: required string userName;
 
3: required string text;
 
4: optional Location loc;
 
5: optional TweetType tweetType = TweetType.TWEET // e
 
16: optional string language = "english"
 
}

 

 

说明：

a.  编译器默认从0开始赋值

b.  可以赋予某个常量某个整数

c.  允许常量是十六进制整数

d.  末尾没有逗号

e.  给常量赋缺省值时，使用常量的全称

注意，不同于protocol buffer，thrift不支持枚举类嵌套，枚举常量必须是32位的正整数

2.3   注释

Thrfit支持shell注释风格，C/C++语言中单行或者多行注释风格

 

# This is a valid comment.
 
/*
 
* This is a multi-line comment.
 
* Just like in C.
 　　
*/
 
// C++/Java style single-line comments work just as well.

 

2.4   命名空间

Thrift中的命名空间同C++中的namespace和java中的package类似，它们均提供了一种组织（隔离）代码的方式。因为每种语言均有自己的命名空间定义方式（如python中有module），thrift允许开发者针对特定语言定义namespace：

namespace cpp com.example.project  // a
 
namespace java com.example.project // b

 

 

说明：

a．  转化成namespace com { namespace example { namespace project {

b．  转换成package com.example.project

2.5   文件包含

Thrift允许thrift文件包含，用户需要使用thrift文件名作为前缀访问被包含的对象，如：

include "tweet.thrift"           // a
 
...
 
struct TweetSearchResult {
 
1: list<tweet.Tweet> tweets; // b
 
}

 

 

说明：

a．  thrift文件名要用双引号包含，末尾没有逗号或者分号

b．  注意tweet前缀

2.6   常量

Thrift允许用户定义常量，复杂的类型和结构体可使用JSON形式表示。

const i32 INT_CONST = 1234;    // a
 
const map<string,string> MAP_CONST = {"hello": "world", "goodnight": "moon"}

 

 

说明：

a．  分号是可选的，可有可无；支持十六进制赋值。

2.7   定义结构体

结构体由一系列域组成，每个域有唯一整数标识符，类型，名字和可选的缺省参数组成。如：

struct Tweet {
 
1: required i32 userId;                  // a
 
2: required string userName;             // b
 
3: required string text;
 
4: optional Location loc;                // c
 
16: optional string language = "english" // d
 
}
 
struct Location {                            // e
 
1: required double latitude;
 
2: required double longitude;
 
}

 

 

说明：

a.  每个域有一个唯一的，正整数标识符

b.  每个域可以标识为required或者optional（也可以不注明）

c.  结构体可以包含其他结构体

d.  域可以有缺省值

e.  一个thrift中可定义多个结构体，并存在引用关系

规范的struct定义中的每个域均会使用required或者optional关键字进行标识。如果required标识的域没有赋值，thrift将给予提示。如果optional标识的域没有赋值，该域将不会被序列化传输。如果某个optional标识域有缺省值而用户没有重新赋值，则该域的值一直为缺省值。

与service不同，结构体不支持继承，即，一个结构体不能继承另一个结构体。

2.8   定义服务

在流行的序列化/反序列化框架（如protocol buffer）中，thrift是少有的提供多语言间RPC服务的框架。

Thrift编译器会根据选择的目标语言为server产生服务接口代码，为client产生桩代码。

//“Twitter”与“{”之间需要有空格！！！
service Twitter {
 
// 方法定义方式类似于C语言中的方式，它有一个返回值，一系列参数和可选的异常
 
// 列表. 注意，参数列表和异常列表定义方式与结构体中域定义方式一致.
 
void ping(),                                    // a
 
bool postTweet(1:Tweet tweet);                  // b
 
TweetSearchResult searchTweets(1:string query); // c
 
// ”oneway”标识符表示client发出请求后不必等待回复（非阻塞）直接进行下面的操作，
 
// ”oneway”方法的返回值必须是void
 
oneway void zip()                               // d
 
}

 

说明：

a． 函数定义可以使用逗号或者分号标识结束

b． 参数可以是基本类型或者结构体，参数是只读的（const），不可以作为返回值！！！

c． 返回值可以是基本类型或者结构体

d． 返回值可以是void

注意，函数中参数列表的定义方式与struct完全一样

Service支持继承，一个service可使用extends关键字继承另一个service

3.  产生代码

本节介绍thrift产生各种目标语言代码的方式。本节从几个基本概念开始，逐步引导开发者了解产生的代码是怎么样组织的，进而帮助开发者更快地明白thrift的使用方法。

概念

Thrift的网络栈如下所示：

3.1   Transport

Transport层提供了一个简单的网络读写抽象层。这使得thrift底层的transport从系统其它部分（如：序列化/反序列化）解耦。以下是一些Transport接口提供的方法：

open
 
close
 
read
 
write
 
flush

 

 

除了以上几个接口，Thrift使用ServerTransport接口接受或者创建原始transport对象。正如名字暗示的那样，ServerTransport用在server端，为到来的连接创建Transport对象。

open
 
listen
 
accept
 
close

 

 

3.2   Protocol

Protocol抽象层定义了一种将内存中数据结构映射成可传输格式的机制。换句话说，Protocol定义了datatype怎样使用底层的Transport对自己进行编解码。因此，Protocol的实现要给出编码机制并负责对数据进行序列化。

Protocol接口的定义如下：

writeMessageBegin(name, type, seq)
 
writeMessageEnd()
 
writeStructBegin(name)
 
writeStructEnd()
 
writeFieldBegin(name, type, id)
 
writeFieldEnd()
 
writeFieldStop()
 
writeMapBegin(ktype, vtype, size)
 
writeMapEnd()
 
writeListBegin(etype, size)
 
writeListEnd()
 
writeSetBegin(etype, size)
 
writeSetEnd()
 
writeBool(bool)
 
writeByte(byte)
 
writeI16(i16)
 
writeI32(i32)
 
writeI64(i64)
 
writeDouble(double)
 
writeString(string)
 
name, type, seq = readMessageBegin()
 
readMessageEnd()
 
name = readStructBegin()
 
readStructEnd()
 
name, type, id = readFieldBegin()
 
readFieldEnd()
 
k, v, size = readMapBegin()
 
readMapEnd()
 
etype, size = readListBegin()
 
readListEnd()
 
etype, size = readSetBegin()
 
readSetEnd()
 
bool = readBool()
 
byte = readByte()
 
i16 = readI16()
 
i32 = readI32()
 
i64 = readI64()
 
double = readDouble()
 
string = readString()

 

下面是一些对大部分thrift支持的语言均可用的protocol：

(1)     binary：简单的二进制编码

(2)     Compact：具体见THRIFT-11

(3)     Json

3.3   Processor

Processor封装了从输入数据流中读数据和向数据数据流中写数据的操作。读写数据流用Protocol对象表示。Processor的结构体非常简单:

interface TProcessor {
 
bool process(TProtocol in, TProtocol out) throws TException
 
}

 

 

与服务相关的processor实现由编译器产生。Processor主要工作流程如下：从连接中读取数据（使用输入protocol），将处理授权给handler（由用户实现），最后将结果写到连接上（使用输出protocol）。

3.4   Server

Server将以上所有特性集成在一起：

（1）  创建一个transport对象

（2）  为transport对象创建输入输出protocol

（3）  基于输入输出protocol创建processor

（4）  等待连接请求并将之交给processor处理

3.5   应用举例

下面，我们讨论thrift文件产生的特定语言代码。下面给出thrift文件描述：

namespace cpp thrift.example
 
namespace java thrift.example
 
enum TweetType {
 
TWEET,
 
RETWEET = 2,
 
DM = 0xa,
 
REPLY
 
}
 
struct Location {
 
1: required double latitude;
 
2: required double longitude;
 
}
 
struct Tweet {
 
1: required i32 userId;
 
2: required string userName;
 
3: required string text;
 
4: optional Location loc;
 
5: optional TweetType tweetType = TweetType.TWEET;
 
16: optional string language = "english";
 
}
 
typedef list<Tweet> TweetList
 
struct TweetSearchResult {
 
1: TweetList tweets;
 
}
 
const i32 MAX_RESULTS = 100;
 
service Twitter {
 
void ping(),
 
bool postTweet(1:Tweet tweet);
 
TweetSearchResult searchTweets(1:string query);
 
oneway void zip()
 
}

 

 

(1) Java语言

(a)  产生的文件

一个单独的文件（Constants.java）包含所有的常量定义。

每个结构体，枚举或者服务各占一个文件

$ tree gen-java

`– thrift

`– example

|– Constants.java

|– Location.java

|– Tweet.java

|– TweetSearchResult.java

|– TweetType.java

`– Twitter.java

(b)  类型

thrift将各种基本类型和容器类型映射成java类型：

bool: boolean
 
byte: byte
 
i16: short
 
i32: int
 
i64: long
 
double: double
 
string: String
 
list<t1>: List<t1>
 
set<t1>: Set<t1>
 
map<t1,t2>: Map<t1, t2>

 

 

(c)  typedef

Java不支持typedef，它只使用原始类型，如，在上面的例子中，产生的代码中，TweetSearchResult会被还原成list<Tweet> tweets

(d)  Enum

Thrift直接将枚举类型映射成java的枚举类型。用户可以使用geValue方法获取枚举常量的值。此外，编译器会产生一个findByValue方法获取枚举对应的数值。

(e)  常量

Thrift把所有的常量放在一个叫Constants的public类中，每个常量修饰符是public static final。

(2)  C++语言

(a)  产生的文件

所有变量均存放在一个.cpp/.h文件对中

所有的类型定义（枚举或者结构体）存放到另一个.cpp/.h文件对中

每一个service有自己的.cpp/.h文件

$ tree gen-cpp

|– example_constants.cpp

|– example_constants.h

|– example_types.cpp

|– example_types.h

|– Twitter.cpp

|– Twitter.h

`– Twitter_server.skeleton.cpp

其他语言

Python，Ruby，javascript等

4.  实践经验

thrift文件内容可能会随着时间变化的。如果已经存在的消息类型不再符合设计要求，比如，新的设计要在message格式中添加一个额外字段，但你仍想使用以前的thrift文件产生的处理代码。如果想要达到这个目的，只需：

（1）  不要修改已存在域的整数编号

（2）  新添加的域必须是optional的，以便格式兼容。对于一些语言，如果要为optional的字段赋值，需要特殊处理，比如对于C++语言，要为

struct Example{
 
1 : i32 id,
 
2 : string name,
 
3 : optional age,
 
}

 

 

中的optional字段age赋值，需要将它的__isset值设为true，这样才能序列化并传输或者存储（不然optional字段被认为不存在，不会被传输或者存储），

如：

Example example;
 
......
 
example.age=10,
 
example.__isset.age = true; //__isset是每个thrift对象的自带的public成员，来指定optional字段是否启用并赋值。
 
......

 

 

（3）  非required域可以删除，前提是它的整数编号不会被其他域使用。对于删除的字段，名字前面可添加“OBSOLETE_”以防止其他字段使用它的整数编号。

（4） thrift文件应该是unix格式的（windows下的换行符与unix不同，可能会导致你的程序编译不过），如果是在window下编写的，可使用dos2unix转化为unix格式。

（5）  貌似当前的thrift版本（0.6.1）不支持常量表达式的定义（如 const i32 DAY = 24 * 60 * 60），这可能是考虑到不同语言，运算符不尽相同。

资源来源：

http://diwakergupta.github.io/thrift-missing-guide/

http://dongxicheng.org/search-engine/thrift-guide/