RPC核心通信流程梳理
1.RPC是什么？
RPC的全称是Remote Procedure Call，即远程过程调用。简单解读字面上的意思，远程肯定是指要跨机器而非本机，所以需要用到网络编程才能实现，但是不是只要通过网络通信访问到另一台机器的应用程序，就可以称之为RPC调用了？显然并不够。
我理解的RPC是帮助我们屏蔽网络编程细节，实现调用远程方法就跟调用本地（同一个项目中的方法）一样的体验，我们不需要因为这个方法是远程调用就需要编写很多与业务无关的代码。所以我认为，RPC的作用就是体现在这样两个方面：
屏蔽远程调用跟本地调用的区别，让我们感觉就是调用项目内的方法；隐藏底层网络通信的复杂性，让我们更专注于业务逻辑。
2.RPC通信流程
如前面所讲，RPC能帮助我们的应用透明地完成远程调用，发起调用请求的那一方叫做调用方，被调用的一方叫做服务提供方。为了实现这个目标，我们就需要在RPC框架里面对整个通信细节进行封装，那一个完整的RPC会涉及到哪些步骤呢？
2.1基础的网络通信流程
我们已经知道RPC是一个远程调用，那肯定就需要通过网络来传输数据，并且RPC常用于业务系统之间的数据交互，需要保证其可靠性，所以RPC一般默认采用TCP来传输。(我们常用的HTTP协议也是建立在TCP之上的)
网络传输的数据必须是二进制数据，但调用方请求的出入参数都是对象。对象是肯定没法直接在网络中传输的，需要提前把它转成可传输的二进制，并且要求转换算法是可逆的，这个过程我们一般叫做“序列化”。
调用方持续地把请求参数序列化成二进制后，经过TCP传输给了服务提供方。服务提供方从TCP通道里面收到二进制数据，那如何知道一个请求的数据到哪里结束，是一个什么类型的请求呢？
在这里我们可以想想高速公路，它上面有很多出口，为了让司机清楚地知道从哪里出去，管理部门会在路上建立很多指示牌，并在指示牌上标明下一个出口是哪里、还有多远。那回到数据包识别这个场景，我们是不是也可以建立一些“指示牌”，并在上面标明数据包的类型和长度，这样就可以正确的解析数据了。确实可以，并且我们把数据格式的约定内容叫做“协议”。大多数的协议会分成两部分，分别是数据头和消息体。数据头一般用于身份识别，包括协议标识、数据大小、请求类型、序列化类型等信息；消息体主要是请求的业务参数信息和扩展属性等。
根据协议格式，服务提供方就可以正确地从二进制数据中分割出不同的请求来，同时根据请求类型和序列化类型，把二进制的消息体逆向还原成请求对象。这个过程叫作“反序列化”。
服务提供方再根据反序列化出来的请求对象找到对应的实现类，完成真正的方法调用，然后把执行结果序列化后，回写到对应的TCP通道里面。调用方获取到应答的数据包后，再反序列化成应答对象，这样调用方就完成了一次RPC调用。
2.2封装使用流程
那上述几个流程就组成了一个完整的RPC吗？
在我看来，还缺点东西。因为对于研发人员来说，这样做要掌握太多的RPC底层细节，需要手动写代码去构造请求、调用序列化，并进行网络调用，整个API非常不友好。那我们有什么办法来简化API，屏蔽掉RPC细节，让使用方只需要关注业务接口，像调用本地一样来调用远程呢？
如果你了解Spring，一定对其AOP技术很佩服，其核心是采用动态代理的技术，通过字节码增强对方法进行拦截增强，以便于增加需要的额外处理逻辑。其实这个技术也可以应用到RPC场景来解决我们刚才面临的问题。
由服务提供者给出业务接口声明，在调用方的程序里面，RPC框架根据调用的服务接口提前生成动态代理实现类，并通过依赖注入等技术注入到声明了该接口的相关业务逻辑里面。该代理实现类会拦截所有的方法调用，在提供的方法处理逻辑里面完成一整套的远程调用，并把远程调用结果返回给调用方，这样调用方在调用远程方法的时候就获得了像调用本地接口一样的体验。
3.可拓展的协议
首先明确一点，RPC请求发送的数据是通过TCP网络传输的，如果没有分界的语义标识我们很难对数据进行正确分割，这就需要通信双方遵循约定的协议了，最为常见的就是基于长度的划分协议，那么HTTP协议跟RPC都属于应用层协议，那有了现成的HTTP协议，为啥不直接用，还要为RPC设计私有协议呢？
这还要从RPC的作用说起，相对于HTTP的用处，RPC更多的是负责应用间的通信，所以性能要求相对更高。但HTTP协议的数据包大小相对请求数据本身要大很多，又需要加入很多无用的内容，比如换行符号、回车符等；还有一个更重要的原因是，HTTP协议属于无状态协议，客户端无法对请求和响应进行关联，每次请求都需要重新建立连接，响应完成后再关闭连接。因此，对于要求高性能的RPC来说，HTTP协议基本很难满足需求，所以RPC会选择==设计更紧凑的私有协议==。
3.1基本的协议
在协议头里面，我们除了会放协议长度、序列化方式，还会放一些像协议标示、消息ID、消息类型这样的参数，而协议体一般只放请求接口方法、请求的业务参数值和一些扩展属性。这样一个完整的RPC协议大概就出来了，协议头是由一堆固定的长度参数组成，而协议体是根据请求接口和参数构造的，长度属于可变的，具体协议如下图所示：
一个最基本的协议设计如上图所示，属于定长协议头，那也就是说往后就不能再往协议头里加新参数了，如果加参数就会导致线上兼容问题。举个具体例子，假设你设计了一个88Bit的协议头，其中协议长度占用32bit，然后你为了加入新功能，在协议头里面加了2bit，并且放到协议头的最后。升级后的应用，会用新的协议发出请求，然而没有升级的应用收到的请求后，还是按照88bit读取协议头，新加的2个bit会当作协议体前2个bit数据读出来，但原本的协议体最后2个bit会被丢弃了，这样就会导致协议体的数据是错的。
3.2可扩展协议
可能你会想：“那我把参数加在不定长的协议体里面行不行？而且刚才你也说了，协议体里面会放一些扩展属性。”
没错，协议体里面是可以加新的参数，但这里有一个关键点，就是协议体里面的内容都是经过序列化出来的，也就是说你要获取到你参数的值，就必须把整个协议体里面的数据经过反序列化出来。但在某些场景下，这样做的代价有点高啊！
比如说，服务提供方收到一个过期请求，这个过期是说服务提供方收到的这个请求的时间大于调用方发送的时间和配置的超时时间，既然已经过期，就没有必要接着处理，直接返回一个超时就好了。那要实现这个功能，就要在协议里面传递这个配置的超时时间，那如果之前协议里面没有加超时时间参数的话，我们现在把这个超时时间加到协议体里面是不是就有点重了呢？显然，会加重CPU的消耗。
所以为了保证能平滑地升级改造前后的协议，我们有必要设计一种支持可扩展的协议。其关键在于让协议头支持可扩展，扩展后协议头的长度就不能定长了。那要实现读取不定长的协议头里面的内容，在这之前肯定需要一个固定的地方读取长度，所以我们需要一个固定的写入协议头的长度。整体协议就变成了三部分内容：固定部分、协议头内容、协议体内容，前两部分我们还是可以统称为“协议头”，具体协议如下：
设计一个简单的RPC协议并不难，难的就是怎么去设计一个可“升级”的协议。不仅要让我们在扩展新特性的时候能做到向下兼容，而且要尽可能地减少资源损耗，所以我们协议的结构不仅要支持协议体的扩展，还要做到协议头也能扩展。
4.序列化协议的选择
在序列化的选择上，与序列化协议的效率、性能、序列化协议后的体积相比，其通用性和兼容性的优先级会更高，因为他是会直接关系到服务调用的稳定性和可用率的，对于服务的性能来说，服务的可靠性显然更加重要。我们更加看重这种序列化协议在版本升级后的兼容性是否很好，是否支持更多的对象类型，是否是跨平台、跨语言的，是否有很多人已经用过并且踩过了很多的坑，其次我们才会去考虑性能、效率和空间开销。
另外对于RPC调用来说，整体调用上，最为耗时、最消耗性能的操作大多都是服务提供者执行业务逻辑的操作，这时序列化的开销对于服务整体的开销来说影响相对较小。
还有一点我要特别强调。除了序列化协议的通用性和兼容性，序列化协议的安全性也是非常重要的一个参考因素，甚至应该放在第一位去考虑。以JDK原生序列化为例，它就存在漏洞。如果序列化存在安全漏洞，那么线上的服务就很可能被入侵。
我们首选的还是Hessian与Protobuf，因为他们在性能、时间开销、空间开销、通用性、兼容性和安全性上，都满足了我们的要求。其中Hessian在使用上更加方便，在对象的兼容性上更好；Protobuf则更加高效，通用性上更有优势。
了解了在RPC框架中如何选择序列化，那么我们在使用过程中需要注意哪些序列化上的问题呢？
对象构造得过于复杂：属性很多，并且存在多层的嵌套，比如A对象关联B对象，B对象又聚合C对象，C对象又关联聚合很多其他对象，对象依赖关系过于复杂。序列化框架在序列化与反序列化对象时，对象越复杂就越浪费性能，消耗CPU，这会严重影响RPC框架整体的性能；另外，对象越复杂，在序列化与反序列化的过程中，出现问题的概率就越高。
对象过于庞大：为啥有些人的RPC请求经常超时，排查后发现他们的入参对象非常得大，比如为一个大List或者大Map，序列化之后字节长度达到了上兆字节。这种情况同样会严重地浪费了性能、CPU，并且序列化一个如此大的对象是很耗费时间的，这肯定会直接影响到请求的耗时。
使用序列化框架不支持的类作为入参类：比如Hessian框架，他天然是不支持LinkedHashMap、LinkedHashSet等，而且大多数情况下最好不要使用第三方集合类，如Guava中的集合类，很多开源的序列化框架都是优先支持编程语言原生的对象。因此如果入参是集合类，应尽量选用原生的、最为常用的集合类，如HashMap、ArrayList。
对象有复杂的继承关系：大多数序列化框架在序列化对象时都会将对象的属性一一进行序列化，当有继承关系时，会不停地寻找父类，遍历属性。就像问题1一样，对象关系越复杂，就越浪费性能，同时又很容易出现序列化上的问题。
在RPC框架的使用过程中，我们要尽量构建简单的对象作为入参和返回值对象，避免上述问题。