Motan 中使用异步 RPC 接口

这周六参加了一个美团点评的技术沙龙，其中一位老师在介绍他们自研的 RPC 框架时提到一点：RPC 请求分为 sync，future，callback，oneway，并且需要遵循一个原则：能够异步的地方就不要使用同步。正好最近在优化一个业务场景：在一次页面展示中，需要调用 5 个 RPC 接口，导致页面响应很慢。正好启发了我。

为什么慢？

大多数开源的 RPC 框架实现远程调用的方式都是同步的，假设 [接口 1，…，接口 5] 的每一次调用耗时为 200ms （其中接口 2 依赖接口 1，接口 5 依赖接口 3，接口 4），那么总耗时为 1s，这整个是一个串行的过程。

多线程加速

第一个想到的解决方案便是多线程，那么 [1=>2] 编为一组，[[3,4]=>5]编为一组，两组并发执行，[1=>2]串行执行耗时 400ms，[3,4]并发执行耗时 200ms，[[3,4]=>5]总耗时 400ms ，最终 [[1=>2],[[3,4]=>5]] 总耗时 400ms（理论耗时）。相比较于原来的 1s，的确快了不少，但实际编写接口花了不少功夫，创建线程池，管理资源，分析依赖关系… 总之代码不是很优雅。

RPC 中，多线程着重考虑的点是在客户端优化代码，这给客户端带来了一定的复杂性，并且编写并发代码对程序员的要求更高，且不利于调试。

异步调用

如果有一种既能保证速度，又能像同步 RPC 调用那样方便，岂不美哉？于是引出了 RPC 中的异步调用。

在 RPC 异步调用之前，先回顾一下 java.util.concurrent 中的基础知识：Callable 和 Future

public class Main {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        
        final ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        long start = System.currentTimeMillis();
        Future<Integer> resultFuture1 = executorService.submit(new Callable<Integer>() {
            @Override
            public Integer call() throws Exception {
                return method1()+ method2();
            }
        });
        Future<Integer> resultFuture2 = executorService.submit(new Callable<Integer>() {
            @Override
            public Integer call() throws Exception {
                Future<Integer> resultFuture3 = executorService.submit(new Callable<Integer>() {
                    @Override
                    public Integer call() throws Exception {
                        return method3();
                    }
                });
                Future<Integer> resultFuture4 = executorService.submit(new Callable<Integer>() {
                    @Override
                    public Integer call() throws Exception {
                        return method4();
                    }
                });
                return method5()+resultFuture3.get()+resultFuture4.get();
            }
        });
        int result = resultFuture1.get()+ resultFuture2.get();
        
        System.out.println("result ="+result+", total cost"+(System.currentTimeMillis()-start)+"ms");

      	executorService.shutdown();
    }

    static int method1(){
        delay200ms();
        return 1;
    }
    static int method2(){
        delay200ms();
        return 2;
    }
    static int method3(){
        delay200ms();
        return 3;
    }
    static int method4(){
        delay200ms();
        return 4;
    }
    static int method5(){
        delay200ms();
        return 5;
    }

    static void delay200ms(){
        try{
            Thread.sleep(200);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

最终控制台打印：

result = 15, total cost 413 ms

五个接口，如果同步调用，便是串行的效果，最终耗时必定在 1s 之上，而异步调用的优势便是，submit 任务之后立刻返回，只有在调用 future.get() 方法时才会阻塞，而这期间多个异步方法便可以并发的执行。

RPC 异步调用

我们的项目使用了 Motan 作为 RPC 框架，查看其 changeLog ，0.3.0 (2017-03-09) 该版本已经支持了 async 特性。可以让开发者很方便地实现 RPC 异步调用。

**1 为接口增加 @MotanAsync 注解 **

@MotanAsync
public interface DemoApi {
    DemoDto randomDemo(String id);
}

**2 添加 Maven 插件 **

<build>
    <plugins>
        <plugin>
            <groupId>org.codehaus.mojo</groupId>
            <artifactId>build-helper-maven-plugin</artifactId>
            <version>1.10</version>
            <executions>
                <execution>
                    <phase>generate-sources</phase>
                    <goals>
                        <goal>add-source</goal>
                    </goals>
                    <configuration>
                        <sources>
                            <source>${project.build.directory}/generated-sources/annotations</source>
                        </sources>
                    </configuration>
                </execution>
            </executions>
        </plugin>
    </plugins>
</build>

安装插件后，可以借助它生成一个和 DemoApi 关联的异步接口 DemoApiAsync 。

public interface DemoApiAsync extends DemoApi {
  ResponseFuture randomDemoAsync(String id);
}

**3 注入接口即可调用 **

@Service
public class DemoService {

    @MotanReferer
    DemoApi demoApi;

    @MotanReferer
    DemoApiAsync demoApiAsync;//<1>

    public DemoDto randomDemo(String id){
        DemoDto demoDto = demoApi.randomDemo(id);
        return demoDto;
    }

    public DemoDto randomDemoAsync(String id){
        ResponseFuture responseFuture = demoApiAsync.randomDemoAsync(id);//<2>
        DemoDto demoDto = (DemoDto) responseFuture.getValue();
        return demoDto;
    }

}

<1> DemoApiAsync 如何生成的已经介绍过，它和 DemoApi 并没有功能性的区别，仅仅是同步异步调用的差距，而 DemoApiAsync 实现的的复杂性完全由 RPC 框架帮助我们完成，开发者无需编写 Callable 接口。

<2> ResponseFuture 是 RPC 中 Future 的抽象，其本身也是 juc 中 Future 的子类，当 responseFuture.getValue() 调用时会阻塞。

总结

在异步调用中，如果发起一次异步调用后，立刻使用 future.get()，则大致和同步调用等同。其真正的优势是在 submit 和 future.get() 之间可以混杂一些非依赖性的耗时操作，而不是同步等待，从而充分利用时间片。

另外需要注意，如果异步调用涉及到数据的修改，则多个异步操作直接不能保证 happens-before 原则，这属于并发控制的范畴了，谨慎使用。查询操作则大多没有这样的限制。

在能使用并发的地方使用并发，不能使用的地方才选择同步，这需要我们思考更多细节，但可以最大限度的提升系统的性能。