Apache Thrift系列详解： 概述与入门
前言
Thrift是一个轻量级、跨语言的远程服务调用框架，最初由Facebook开发，后面进入Apache开源项目。它通过自身的IDL中间语言, 并借助代码生成引擎生成各种主流语言的RPC服务端/客户端模板代码。
Thrift支持多种不同的编程语言，包括C++、Java、Python、PHP、Ruby等，本系列主要讲述基于Java语言的Thrift的配置方式和具体使用。
正文
Thrift的技术栈
Thrift对软件栈的定义非常的清晰, 使得各个组件能够松散的耦合, 针对不同的应用场景, 选择不同是方式去搭建服务。
Thrift软件栈分层从下向上分别为：传输层(Transport Layer)、协议层(Protocol Layer)、处理层(Processor Layer)和服务层(Server Layer)。
- 传输层(Transport Layer)：传输层负责直接从网络中读取和写入数据，它定义了具体的网络传输协议；比如说TCP/IP传输等。
- 协议层(Protocol Layer)：协议层定义了数据传输格式，负责网络传输数据的序列化和反序列化；比如说JSON、XML、二进制数据等。
- 处理层(Processor Layer)：处理层是由具体的IDL（接口描述语言）生成的，封装了具体的底层网络传输和序列化方式，并委托给用户实现的Handler进行处理。
- 服务层(Server Layer)：整合上述组件，提供具体的网络线程/IO服务模型，形成最终的服务。
Thrift的特性
(一) 开发速度快
通过编写RPC接口Thrift IDL文件，利用编译生成器自动生成服务端骨架(Skeletons)和客户端桩(Stubs)。从而省去开发者自定义和维护接口编解码、消息传输、服务器多线程模型等基础工作。
- 服务端：只需要按照服务骨架即接口，编写好具体的业务处理程序(Handler)即实现类即可。
- 客户端：只需要拷贝IDL定义好的客户端桩和服务对象，然后就像调用本地对象的方法一样调用远端服务。
(二) 接口维护简单
通过维护Thrift格式的IDL（接口描述语言）文件（注意写好注释），即可作为给Client使用的接口文档使用，也自动生成接口代码，始终保持代码和文档的一致性。且Thrift协议可灵活支持接口的可扩展性。
(三) 学习成本低
因为其来自Google Protobuf开发团队，所以其IDL文件风格类似Google Protobuf，且更加易读易懂；特别是RPC服务接口的风格就像写一个面向对象的Class一样简单。
初学者只需参照：http://thrift.apache.org/，一个多小时就可以理解Thrift IDL文件的语法使用。
(四) 多语言/跨语言支持
Thrift支持C++、 Java、Python、PHP、Ruby、Erlang、Perl、Haskell、C#、Cocoa、JavaScript、Node.js、Smalltalk等多种语言，即可生成上述语言的服务器端和客户端程序。
对于我们经常使用的Java、PHP、Python、C++支持良好，虽然对iOS环境的Objective-C(Cocoa)支持稍逊，但也完全满足我们的使用要求。
(五) 稳定/广泛使用
Thrift在很多开源项目中已经被验证是稳定和高效的，例如Cassandra、Hadoop、HBase等；国外在Facebook中有广泛使用，国内包括百度、美团小米、和饿了么等公司。
Thrift的数据类型
Thrift 脚本可定义的数据类型包括以下几种类型：
- 基本类型：
- bool: 布尔值
- byte: 8位有符号整数
- i16: 16位有符号整数
- i32: 32位有符号整数
- i64: 64位有符号整数
- double: 64位浮点数
- string: UTF-8编码的字符串
- binary: 二进制串
- 结构体类型：
- struct: 定义的结构体对象
- 容器类型：
- list: 有序元素列表
- set: 无序无重复元素集合
- map: 有序的key/value集合
- 异常类型：
- exception: 异常类型
- 服务类型：
- service: 具体对应服务的类
Thrift的协议
Thrift可以让用户选择客户端与服务端之间传输通信协议的类别，在传输协议上总体划分为文本(text)和二进制(binary)传输协议。为节约带宽，提高传输效率，一般情况下使用二进制类型的传输协议为多数，有时还会使用基于文本类型的协议，这需要根据项目/产品中的实际需求。常用协议有以下几种：
- TBinaryProtocol：二进制编码格式进行数据传输
- TCompactProtocol：高效率的、密集的二进制编码格式进行数据传输
- TJSONProtocol： 使用JSON文本的数据编码协议进行数据传输
- TSimpleJSONProtocol：只提供JSON只写的协议，适用于通过脚本语言解析
Thrift的传输层
常用的传输层有以下几种：
- TSocket：使用阻塞式I/O进行传输，是最常见的模式
- TNonblockingTransport：使用非阻塞方式，用于构建异步客户端
- TFramedTransport：使用非阻塞方式，按块的大小进行传输，类似于Java中的NIO
Thrift的服务端类型
- TSimpleServer：单线程服务器端，使用标准的阻塞式I/O
- TThreadPoolServer：多线程服务器端，使用标准的阻塞式I/O
- TNonblockingServer：单线程服务器端，使用非阻塞式I/O
- THsHaServer：半同步半异步服务器端，基于非阻塞式IO读写和多线程工作任务处理
- TThreadedSelectorServer：多线程选择器服务器端，对THsHaServer在异步IO模型上进行增强
Thrift入门示例
(一) 编写Thrift IDL文件
a). 下载0.10.0的Thrift IDL编译器，下载地址：http://thrift.apache.org/docs/install。 通过编译生成器生成.java接口的类文件。
b). 下载Windows安装环境的.exe文件，将thrift.exe的路径加入环境变量中。在Idea上安装Thrift编辑插件。
c). 编写hello.thrift的IDL文件：
service HelloWorldService {
string say(1: string username)
}
d). 使用代码生成工具生成代码，执行以下命令：
thrift -gen java hello.thrift
e). 由于未指定代码生成的目标目录，生成的类文件默认存放在gen-java目录下。这里生成一个HelloWorldService.java类文件，文件大小超过数千行，下面截取一部分核心代码。
public class HelloWorldService {
public interface Iface {
public String say(String username) throws org.apache.thrift.TException;
}
public interface AsyncIface {
public void say(String username, org.apache.thrift.async.AsyncMethodCallback<String> resultHandler) throws org.apache.thrift.TException;
}
public static class Client extends org.apache.thrift.TServiceClient implements Iface {
public static class Factory implements org.apache.thrift.TServiceClientFactory<Client> {
public Factory() {
}
public Client getClient(org.apache.thrift.protocol.TProtocol prot) {
return new Client(prot);
}
public Client getClient(org.apache.thrift.protocol.TProtocol iprot, org.apache.thrift.protocol.TProtocol oprot) {
return new Client(iprot, oprot);
}
}
public Client(org.apache.thrift.protocol.TProtocol prot) {
super(prot, prot);
}
public Client(org.apache.thrift.protocol.TProtocol iprot, org.apache.thrift.protocol.TProtocol oprot) {
super(iprot, oprot);
}
public String say(String username) throws org.apache.thrift.TException {
send_say(username);
return recv_say();
}
// 省略.....
}
public static class AsyncClient extends org.apache.thrift.async.TAsyncClient implements AsyncIface {
public static class Factory implements org.apache.thrift.async.TAsyncClientFactory<AsyncClient> {
private org.apache.thrift.async.TAsyncClientManager clientManager;
private org.apache.thrift.protocol.TProtocolFactory protocolFactory;
public Factory(org.apache.thrift.async.TAsyncClientManager clientManager, org.apache.thrift.protocol.TProtocolFactory protocolFactory) {
this.clientManager = clientManager;
this.protocolFactory = protocolFactory;
}
public AsyncClient getAsyncClient(org.apache.thrift.transport.TNonblockingTransport transport) {
return new AsyncClient(protocolFactory, clientManager, transport);
}
}
public AsyncClient(org.apache.thrift.protocol.TProtocolFactory protocolFactory, org.apache.thrift.async.TAsyncClientManager clientManager, org.apache.thrift.transport.TNonblockingTransport transport) {
super(protocolFactory, clientManager, transport);
}
public void say(String username, org.apache.thrift.async.AsyncMethodCallback<String> resultHandler) throws org.apache.thrift.TException {
checkReady();
say_call method_call = new say_call(username, resultHandler, this, ___protocolFactory, ___transport);
this.___currentMethod = method_call;
___manager.call(method_call);
}
// 省略.....
}
// 省略.....
}
对于开发人员而言，使用原生的Thrift框架，仅需要关注以下四个核心内部接口/类：Iface, AsyncIface, Client和AsyncClient。
- Iface：服务端通过实现HelloWorldService.Iface接口，向客户端的提供具体的同步业务逻辑。
- AsyncIface：服务端通过实现HelloWorldService.Iface接口，向客户端的提供具体的异步业务逻辑。
- Client：客户端通过HelloWorldService.Client的实例对象，以同步的方式访问服务端提供的服务方法。
- AsyncClient：客户端通过HelloWorldService.AsyncClient的实例对象，以异步的方式访问服务端提供的服务方法。
(二) 新建Maven工程
a). 新建maven工程，引入thrift的依赖，这里使用的是版本0.10.0。
<dependency>
<groupId>org.apache.thrift</groupId>
<artifactId>libthrift</artifactId>
<version>0.10.0</version>
</dependency>
b). 将生成类的HelloWorldService.java源文件拷贝进项目源文件目录中，并实现HelloWorldService.Iface的定义的say()方法。
HelloWorldServiceImpl.java
public class HelloWorldServiceImpl implements HelloWorldService.Iface {
@Override
public String say(String username) throws TException {
return "Hello " + username;
}
}
c). 服务器端程序编写：
SimpleServer.java
public class SimpleServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(ServerConfig.SERVER_PORT);
TServerSocket serverTransport = new TServerSocket(serverSocket);
HelloWorldService.Processor processor =
new HelloWorldService.Processor<HelloWorldService.Iface>(new HelloWorldServiceImpl());
TBinaryProtocol.Factory protocolFactory = new TBinaryProtocol.Factory();
TSimpleServer.Args tArgs = new TSimpleServer.Args(serverTransport);
tArgs.processor(processor);
tArgs.protocolFactory(protocolFactory);
// 简单的单线程服务模型 一般用于测试
TServer tServer = new TSimpleServer(tArgs);
System.out.println("Running Simple Server");
tServer.serve();
}
}
d). 客户端程序编写：
SimpleClient.java
public class SimpleClient {
public static void main(String[] args) {
TTransport transport = null;
try {
transport = new TSocket(ServerConfig.SERVER_IP, ServerConfig.SERVER_PORT, ServerConfig.TIMEOUT);
TProtocol protocol = new TBinaryProtocol(transport);
HelloWorldService.Client client = new HelloWorldService.Client(protocol);
transport.open();
String result = client.say("Leo");
System.out.println("Result =: " + result);
} catch (TException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (null != transport) {
transport.close();
}
}
}
}
e). 运行服务端程序，服务端在指定端口监听客户端的连接请求，控制台输出启动日志：
image
f). 运行客户端程序，客户端通过网络请求HelloWorldService的say()方法的具体实现，控制台输出返回结果：
这里使用的一个基于单线程同步的简单服务模型，一般仅用于入门学习和测试！
总结
本文对Thrift的概念做了相关介绍，体验了一番thrift程序如何编写！