零底子入门gRPC：从 0 实现一个Hello World

在之前解说 Nacos 注册中央的过程中，我曾简要提到过 gRPC，主要是由于 Nacos 的最新版已经采用了 gRPC 作为其核心通信协议。这一变化带来了显著的性能优化，尤其在心跳检测、健康检查等接口的消息传输上，gRPC 可以有用减少网络负担和延迟，从而提高系统的整体效率。
所以，今天我们将简要了解一下 gRPC 这种通信协议是如何运作的，并通过一个简单的 HelloWorld 示例来展示它的基本利用方式。
gRPC

gRPC（全称：gRPC Remote Procedure Call）是一个由 Google 开发的高性能、开源的远程过程调用（RPC）框架，它基于 HTTP/2 协议，并且采用了 Protocol Buffers（Protobuf）作为接口界说语言。gRPC 旨在简化和优化微服务架构中的服务间通信，提供高效、可靠的通信机制，适用于大规模分布式系统。
gRPC 的通信流程大致如下：

• 接口界说：开发者利用 Protobuf 界说服务接口（.proto 文件）。该文件形貌了服务的 RPC 方法、哀求和相应消息类型。
  
• 代码生成：利用 Protobuf 编译器（protoc）根据 .proto 文件生成对应语言的客户端和服务器代码。
  
• 客户端调用：客户端通过 gRPC 客户端 API 调用远程方法，发送哀求并接收相应。gRPC 客户端和服务器之间的通信是透明的，客户端只必要像调用本地方法一样调用远程方法。
  
• 服务器实现：服务器端实现 .proto 文件中界说的 RPC 方法，并通过 gRPC 框架处置惩罚客户端的哀求。
  
• 通信协议：gRPC 利用 HTTP/2 协议举行高效的通信，基于 Protobuf 编码和解码哀求和相应数据。
  

快速入门

新建项目

按照我们刚才讨论的通信流程，接下来我们将通过一个简单的示例来实现这一过程。首先，我们必要创建一个新的项目，项目的名称可以根据个人喜欢举行定名。如图所示：

项目结构

接下来，我们将在刚才创建的项目中进一步细化结构，我们整体的项目结构如下：

│  pom.xml
│
├─grpc-api
│  │  .gitignore
│  │  pom.xml
│  │
│  ├─src
│  │  ├─main
│  │  │  ├─java
│  │  │  │  └─org
│  │  │  │      └─xiaoyu
│  │  │  │          │  Main.java
│  │  │  │          └─test
│  │  │  └─proto
│  │  │          hello.proto
├─grpc-client
│  │  pom.xml
│  ├─src
│  │  ├─main
│  │  │  ├─java
│  │  │  │  └─org
│  │  │  │      └─xiaoyu
│  │  │  │          │  Main.java
│  │  │  └─resources
│  │  │          application.yml
└─grpc-server
│  pom.xml
├─src
│  ├─main
│  │  ├─java
│  │  │  └─org
│  │  │      └─xiaoyu
│  │  │          │  Main.java
│  │  │          └─service
│  │  │                  HelloWorldController.java
│  │  └─resources
│  │          application.yaml

跟着上面的目次结构，我们必要创建子项目，如图所示：

接下来，我们将设置父项目与各子项目之间的依赖关系，以确保它们可以或许精确地协同工作。
项目依赖

父项目依赖如下：

1. <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
2. <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
3.          xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
4.          xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
5.     <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
6.     <parent>
7.         <groupId>org.springframework.boot</groupId>
8.         <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
9.         <version>2.6.7</version>
10.         <relativePath />
11.     </parent>
12.     <groupId>org.xiaoyu</groupId>
13.     <artifactId>grpc-demo</artifactId>
14.     <version>1.0-SNAPSHOT</version>
15.     <packaging>pom</packaging>
16.     <modules>
17.         <module>grpc-client</module>
18.         <module>grpc-server</module>
19.         <module>grpc-api</module>
20.     </modules>
22.     <properties>
23.         <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
24.         <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
25.         <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
26.     </properties>
28.     <dependencies>
29.         <dependency>
30.             <groupId>io.grpc</groupId>
31.             <artifactId>grpc-protobuf</artifactId>
32.             <version>1.51.0</version>
33.         </dependency>
35.         <dependency>
36.             <groupId>io.grpc</groupId>
37.             <artifactId>grpc-stub</artifactId>
38.             <version>1.51.0</version>
39.         </dependency>
41.         <dependency>
42.             <groupId>io.grpc</groupId>
43.             <artifactId>grpc-netty-shaded</artifactId>
44.             <version>1.51.0</version>
45.         </dependency>
47.         <dependency>
48.             <groupId>com.google.protobuf</groupId>
49.             <artifactId>protobuf-java-util</artifactId>
50.             <version>3.7.1</version>
51.         </dependency>
53.         <dependency>
54.             <groupId>com.googlecode.protobuf-java-format</groupId>
55.             <artifactId>protobuf-java-format</artifactId>
56.             <version>1.4</version>
57.         </dependency>
59.     </dependencies>
61.     <build>
62.         <extensions>
63.             <extension>
64.                 <groupId>kr.motd.maven</groupId>
65.                 <artifactId>os-maven-plugin</artifactId>
66.                 <version>1.6.2</version>
67.             </extension>
68.         </extensions>
69.         <plugins>
70.             <plugin>
71.                 <groupId>org.xolstice.maven.plugins</groupId>
72.                 <artifactId>protobuf-maven-plugin</artifactId>
73.                 <version>0.6.1</version>
74.                 <configuration>
75.                     <protocArtifact>com.google.protobuf:protoc:3.12.0:exe:${os.detected.classifier}</protocArtifact>
76.                     <pluginId>grpc-java</pluginId>
77.                     <pluginArtifact>io.grpc:protoc-gen-grpc-java:1.34.1:exe:${os.detected.classifier}</pluginArtifact>
78.                     
79.                     <outputDirectory>${project.basedir}/src/main/java</outputDirectory>
80.                     
81.                     <clearOutputDirectory>false</clearOutputDirectory>
82.                 </configuration>
83.                 <executions>
84.                     <execution>
85.                         <goals>
86.                             <goal>compile</goal>
87.                             <goal>compile-custom</goal>
88.                         </goals>
89.                     </execution>
90.                 </executions>
91.             </plugin>
93.             
94.             <plugin>
95.                 <groupId>org.codehaus.mojo</groupId>
96.                 <artifactId>build-helper-maven-plugin</artifactId>
97.                 <version>3.0.0</version>
98.                 <executions>
99.                     
100.                     <execution>
101.                         <id>add-source</id>
102.                         <phase>generate-sources</phase>
103.                         <goals>
104.                             <goal>add-source</goal>
105.                         </goals>
106.                         <configuration>
107.                             <sources>
108.                                 <source>${project.basedir}/src/main/gen</source>
109.                                 <source>${project.basedir}/src/main/java</source>
110.                             </sources>
111.                         </configuration>
112.                     </execution>
113.                 </executions>
114.             </plugin>
116.         </plugins>
117.     </build>
118. </project>

复制代码

client项目依赖如下：

1. <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
2. <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
3.          xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
4.          xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
5.     <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
6.     <parent>
7.         <groupId>org.xiaoyu</groupId>
8.         <artifactId>grpc-demo</artifactId>
9.         <version>1.0-SNAPSHOT</version>
10.     </parent>
12.     <artifactId>grpc-client</artifactId>
14.     <properties>
15.         <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
16.         <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
17.         <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
18.     </properties>
19.     <dependencies>
20.         <dependency>
21.             <groupId>org.springframework.boot</groupId>
22.             <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
23.         </dependency>
24.         <dependency>
25.             <groupId>org.springframework.boot</groupId>
26.             <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
27.         </dependency>
28.         <dependency>
29.             <groupId>net.devh</groupId>
30.             <artifactId>grpc-client-spring-boot-starter</artifactId>
31.             <version>2.14.0.RELEASE</version>
32.         </dependency>
33.         <dependency>
34.             <groupId>org.xiaoyu</groupId>
35.             <artifactId>grpc-api</artifactId>
36.             <version>1.0-SNAPSHOT</version>
37.             <scope>compile</scope>
38.         </dependency>
39.     </dependencies>
40. </project>

复制代码

server的项目依赖如下：

1. <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
2. <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
3.          xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
4.          xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
5.     <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
6.     <parent>
7.         <groupId>org.xiaoyu</groupId>
8.         <artifactId>grpc-demo</artifactId>
9.         <version>1.0-SNAPSHOT</version>
10.     </parent>
12.     <artifactId>grpc-server</artifactId>
14.     <properties>
15.         <maven.compiler.source>8</maven.compiler.source>
16.         <maven.compiler.target>8</maven.compiler.target>
17.         <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
18.     </properties>
20.     <dependencies>
21.         <dependency>
22.             <groupId>net.devh</groupId>
23.             <artifactId>grpc-server-spring-boot-starter</artifactId>
24.             <version>2.14.0.RELEASE</version>
25.         </dependency>
26.         <dependency>
27.             <groupId>org.xiaoyu</groupId>
28.             <artifactId>grpc-api</artifactId>
29.             <version>1.0-SNAPSHOT</version>
30.             <scope>compile</scope>
31.         </dependency>
32.     </dependencies>
34. </project>

复制代码

proto接口界说

接下来，我们必要生成客户端和服务端的接口界说，并基于这些接口界说主动生成相关的代码。接口界说是整个 gRPC 通信的核心，它将明白服务端提供的 API 接口及其对应的消息格式，这为客户端和服务端之间的通信提供了底子。
为了高效地生成这些接口代码，我们可以借助一些主动化工具和 AI 助手来加速这一过程，简单问下即可。如图所示：

然后复制过来简单改一下，代码如下：

1. syntax = "proto3";
2. import "google/protobuf/any.proto";
4. package org.xiaoyu.test;
6. option java_multiple_files = true;
7. option java_package = "org.xiaoyu.test";
8. option objc_class_prefix = "HelloWorld";
10. // 定义服务
11. service Greeter {
12.     // 定义一个 SayHello 方法，接收一个 HelloRequest 类型的请求，并返回一个 HelloReply 类型的响应
13.     rpc SayHello (HelloRequest) returns (HelloReply) {}
14. }
16. // 定义请求消息类型
17. message HelloRequest {
18.     string name = 1;
19. }
21. // 定义响应消息类型
22. message HelloReply {
23.     string message = 1;
24. }

复制代码

完成接口界说后，我们只需通过执行 mvn compile 命令，直接对 API 项目举行编译，即可主动生成与接口界说相关的全部代码类。这个过程将会根据我们在 .proto 文件中界说的 gRPC 服务和消息结构，主动生成相应的客户端和服务端代码，包括 Java 类、存根（stub）、消息类等。

服务端

接下来，如果在编译或生成代码的过程中仍然遇到标题，大概对某些步调存在疑问，完全可以继承向 AI 助手寻求资助。AI 助手可以为我们提供针对性的标题解决方案和调试建议，无论是编译错误、依赖标题，还是代码生成后的一些设置标题，都能快速给出指导。如图所示：

在生成了相关代码后，我们可以直接将这些代码复制到 server 项目中，方便我们举行服务端的开发和集成。同样地，当我们开始举行具体业务逻辑的实现时，AI 助手也能发挥重要作用。在实现服务端逻辑时，AI 助手不仅能主动补全代码，还可以基于项目的上下文和需求，智能推荐最佳的实现方式。

最终代码如下，很简单：

1. @GrpcService
2. public class HelloWorldController extends GreeterGrpc.GreeterImplBase {
4.     @Override
5.     public void sayHello(HelloRequest request, StreamObserver<HelloReply> responseObserver) {
7.         responseObserver.onNext(HelloReply.newBuilder().setMessage("xiaoyu: Hello " + request.getName()).build());
8.         responseObserver.onCompleted();
9.     }
10. }

复制代码

服务端设置

我们必要简单设置一下服务端的监听接口，如下：

1. grpc:
2.   server:
3.     port: 9090

复制代码

剩下的步调就是启动我们已经集成了 gRPC 服务的 Spring 项目。当我们运行项目时，Spring Boot 应用会主动加载并初始化相关的 gRPC 服务设置，并开始监听指定的端口。

客户端

在客户端部门，我们必要举行一些手动设置，虽然目前尚未找到可以或许直接启动并主动设置的注解或工具。在这个阶段，客户端代码的编写相对简单，主要是利用从 API 项目生成的客户端代码来完成对服务端的哀求调用。尽管这部门无法完全主动化，我们可以通过直接利用生成的客户端代码来手动构建哀求对象，并发起 gRPC 调用，从而实现与服务端的通信。如下：

1. public class Main {
2.     public static void main(String[] args) {
3.         ManagedChannel channel = ManagedChannelBuilder.forAddress("localhost", 9090)
4.                 .usePlaintext()
5.                 .build();
7.         // 创建一元式阻塞式存根
8.         GreeterGrpc.GreeterBlockingStub blockingStub = GreeterGrpc.newBlockingStub(channel);
10.         // 创建请求对象
11.         HelloRequest request = HelloRequest.newBuilder()
12.                 .setName("World")
13.                 .build();
15.         // 发送请求信息并接收响应
16.         HelloReply response = blockingStub.sayHello(request);
18.         // 处理信息响应
19.         System.out.println("Received  response: " + response);
21.     }
22. }

复制代码

只需直接运行项目，即可成功启动并完成服务的全部设置。与其他服务接口的调用方式类似，我们在这里无需编写任何额外的接口调用代码，看下运行结果，如图所示：

总结

通过本文的解说，我们了解了 gRPC 作为一种高效的通信协议在微服务架构中的应用，特别是在与 Nacos 集成时带来的性能优化。gRPC 的高效性，得益于其基于 HTTP/2 协议和 Protobuf 的数据传输方式，使得跨服务通信更加迅速且可靠。本文通过 HelloWorld 示例演示了从接口界说到服务端和客户端的实现流程，充分展示了 gRPC 的强盛功能和易用性。
把握这一协议，不仅可以或许提拔服务间的通信效率，也为开发更具扩展性的分布式系统奠定了底子。最终，gRPC 作为微服务架构中的关键组件，其提供的性能优化和便捷性，必将在未来的项目中发挥重要作用。
我是努力的小雨，一名 Java 服务端码农，潜心研究着 AI 技术的奥秘。我热爱技术交流与分享，对开源社区充满热情。同时也是一位腾讯云创作之星、阿里云专家博主、华为云云享专家、掘金优秀作者。


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