：Java 從入門到進階之路（六）

目錄

• ASP.NET Core 3.0 使用gRPC
• ASP.NET Core 3.0 gRPC 雙向流
• ASP.NET Core 3.0 gRPC 攔截器

一.前言

在前一文 《ASP.NET Core 3.0 使用gRPC》中有提到 gRPC 支持雙向流調用，支持實時推送消息，這也是 gRPC的一大特點，且 gRPC 在對雙向流的控制支持上也是非常強大的。

二. 什么是 gRPC 流

gRPC 有四種服務類型，分別是：簡單 RPC（Unary RPC）、服務端流式 RPC （Server streaming RPC）、客戶端流式 RPC （Client streaming RPC）、雙向流式 RPC（Bi-directional streaming RPC）。它們主要有以下特點：

服務類型	特點
簡單 RPC	一般的rpc調用，傳入一個請求對象，返回一個返回對象
服務端流式 RPC	傳入一個請求對象，服務端可以返回多個結果對象
客戶端流式 RPC	客戶端傳入多個請求對象，服務端返回一個結果對象
雙向流式 RPC	結合客戶端流式RPC和服務端流式RPC，可以傳入多個請求對象，返回多個結果對象

三.為什么 gRPC 支持流

gRPC 通信是基于 HTTP/2 實現的，它的雙向流映射到 HTTP/2 流。HTTP/2 具有流的概念，流是為了實現HTTP/2的多路復用。流是服務器和客戶端在HTTP/2連接內用于交換幀數據的獨立雙向序列，邏輯上可看做一個較為完整的交互處理單元，即表達一次完整的資源請求、響應數據交換流程；一個業務處理單元，在一個流內進行處理完畢，這個流生命周期完結。

特點如下：

• 一個HTTP/2連接可同時保持多個打開的流，任一端點交換幀
• 流可被客戶端或服務器單獨或共享創建和使用
• 流可被任一端關閉
• 在流內發送和接收數據都要按照順序
• 流的標識符自然數表示，1~2^31-1區間，有創建流的終端分配
• 流與流之間邏輯上是并行、獨立存在

摘自 HTTP/2筆記之流和多路復用 by 聶永

四.gRPC中使用雙向流調用

我們在前文中編寫的RPC屬于簡單RPC，沒有包含流調用，下面直接講一下雙向流，根據第二小節列舉的四種服務類型，如果我們掌握了簡單RPC和雙向流RPC，那么服務端流式 RPC和客戶端流式 RPC自然也就沒有問題了。

這里我們繼續使用前文的代碼，要實現的目標是一次給多個貓洗澡。

① 首先在 LuCat.proto 定義兩個rpc，一個 Count 用于統計貓的數量，一個 雙向流 RPC BathTheCat 用于給貓洗澡

syntax = "proto3";

option csharp_namespace = "AspNetCoregRpcService";

import "google/protobuf/empty.proto";
package LuCat; //定義包名

//定義服務
service LuCat{
    //定義給貓洗澡雙向流rpc
    rpc BathTheCat(stream BathTheCatReq) returns ( stream BathTheCatResp);
    //定義統計貓數量簡單rpc
    rpc Count(google.protobuf.Empty) returns (CountCatResult);
}

message SuckingCatResult{
    string message=1;
}
message BathTheCatReq{
    int32 id=1;
}
message BathTheCatResp{
    string message=1;
}
message CountCatResult{
    int32 Count=1;
}

② 添加服務的實現

這里安利下Resharper，非常方便

private readonly ILogger<LuCatService> _logger;
private static readonly List<string> Cats=new List<string>(){"英短銀漸層","英短金漸層","美短","藍貓","貍花貓","橘貓"};
private static readonly Random Rand=new Random(DateTime.Now.Millisecond);

public LuCatService(ILogger<LuCatService> logger)
{
    _logger = logger;
}

public override async Task BathTheCat(IAsyncStreamReader<BathTheCatReq> requestStream, IServerStreamWriter<BathTheCatResp> responseStream, ServerCallContext context)
{
    var bathQueue=new Queue<int>();
    while (await requestStream.MoveNext())
    {
        //將要洗澡的貓加入隊列
        bathQueue.Enqueue(requestStream.Current.Id);

        _logger.LogInformation($"Cat {requestStream.Current.Id} Enqueue.");
    }

    //遍歷隊列開始洗澡
    while (bathQueue.TryDequeue(out var catId))
    {
        await responseStream.WriteAsync(new BathTheCatResp() { Message = $"鏟屎的成功給一只{Cats[catId]}洗了澡！" });

        await Task.Delay(500);//此處主要是為了方便客戶端能看出流調用的效果
    }
}

public override Task<CountCatResult> Count(Empty request, ServerCallContext context)
{
    return Task.FromResult(new CountCatResult()
    {
        Count = Cats.Count
    });
}

BathTheCat 方法會接收多個客戶端發來的CatId，然后將他們加入隊列中，等客戶端發送完成后開始依次洗澡并返回給客戶端。

③ 客戶端實現

隨機發送10個貓Id給服務端，然后接收10個洗澡結果。

var channel = GrpcChannel.ForAddress("https://localhost:5001");
var catClient = new LuCat.LuCatClient(channel);
//獲取貓總數
var catCount = await catClient.CountAsync(new Empty());
Console.WriteLine($"一共{catCount.Count}只貓。");
var rand = new Random(DateTime.Now.Millisecond);

var bathCat = catClient.BathTheCat();
//定義接收吸貓響應邏輯
var bathCatRespTask = Task.Run(async() =>
{
    await foreach (var resp in bathCat.ResponseStream.ReadAllAsync())
    {
        Console.WriteLine(resp.Message);
    }
});
//隨機給10個貓洗澡
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    await bathCat.RequestStream.WriteAsync(new BathTheCatReq() {Id = rand.Next(0, catCount.Count)});
}
//發送完畢
await bathCat.RequestStream.CompleteAsync();
Console.WriteLine("客戶端已發送完10個需要洗澡的貓id");
Console.WriteLine("接收洗澡結果：");
//開始接收響應
await bathCatRespTask;

Console.WriteLine("洗澡完畢");

④ 運行

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可以看到雙向流調用成功，客戶端發送了10個貓洗澡請求對象，服務端返回了10個貓洗澡結果對象。且是實時推送的，這就是 gRPC 的雙向流調用。

這里大家可以自行改進來演變成客戶端流式或者服務端流式調用。客戶端發送一個貓Id列表，然后服務端返回每個貓洗澡結果，這就是服務端流式調用。客戶端依次發送貓Id，然后服務端一次性返回所有貓的洗澡結果（給所有貓洗澡看做是一個業務，返回這個業務的結果），就是客戶端流式調用。這里我就不再演示了。

五.流控制

gRPC 的流式調用支持對流進行主動取消的控制，進而可以衍生出流超時限制等控制。

在流式調用是，可以傳一個 CancellationToken 參數，它就是我們用來對流進行取消控制的：

改造一下我們在第四小節的代碼:

① 客戶端

var cts = new CancellationTokenSource();
//指定在2.5s后進行取消操作
cts.CancelAfter(TimeSpan.FromSeconds(2.5));
var bathCat = catClient.BathTheCat(cancellationToken: cts.Token);
//定義接收吸貓響應邏輯
var bathCatRespTask = Task.Run(async() =>
{
    try
    {
        await foreach (var resp in bathCat.ResponseStream.ReadAllAsync())
        {
            Console.WriteLine(resp.Message);
        }
    }
    catch (RpcException ex) when (ex.StatusCode == StatusCode.Cancelled)
    {
        Console.WriteLine("Stream cancelled.");
    }
});

② 服務端

//遍歷隊列開始洗澡
while (!context.CancellationToken.IsCancellationRequested && bathQueue.TryDequeue(out var catId))
{
    _logger.LogInformation($"Cat {catId} Dequeue.");
    await responseStream.WriteAsync(new BathTheCatResp() { Message = $"鏟屎的成功給一只{Cats[catId]}洗了澡！" });

    await Task.Delay(500);//此處主要是為了方便客戶端能看出流調用的效果
}

③ 運行

設置的是雙向流式調用2.5s后取消流，從客戶端調用結果看到，并沒有收到全部10個貓的洗澡返回結果，流就已經被取消了，這就是 gRPC 的流控制。

六.結束

這里流式調用可以實現實時推送，服務端到客戶端或者客戶端到服務端短實時推送消息，但是這個和傳統意義上的長連接主動推送、廣播消息不一樣，不管你是服務端流式、客戶端流式還是雙向流式，必須要由客戶端進行發起，通過客戶端請求來建立流通信。

七.參考資料

• GRPC的四種服務類型 by twtydgo

• HTTP/2筆記之流和多路復用 by 聶永

• 本文所用代碼

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