Go語言中g(shù)PRC的使用

更新時間：2025年07月01日 10:27:23 作者：愛吃芝麻湯圓

本文主要介紹了Go語言中g(shù)PRC的使用,包括Protobuf定義服務(wù)接口、HTTP/2協(xié)議與性能優(yōu)勢,以及流模式和發(fā)布-訂閱系統(tǒng)的實現(xiàn),具有一定的參考價值,感興趣的可以了解一下

核心概念理解

1. Protobuf 與服務(wù)定義

gRPC 使用 Protobuf 來定義服務(wù)接口和消息格式。在你的例子中，hello.proto 文件定義了一個名為 HelloService 的服務(wù)，它包含一個方法 Hello，該方法接收一個 String 消息并返回一個 String 消息。

service HelloService {
  rpc Hello (String) returns (String);
}

這類似于定義一個函數(shù)接口，但它是跨網(wǎng)絡(luò)調(diào)用的。

2. 代碼生成

通過 Protobuf 編譯器和 gRPC 插件，你可以生成客戶端和服務(wù)器的代碼：

protoc --go_out=plugins=grpc:. hello.proto

這行命令會生成：

客戶端代碼：包含如何調(diào)用遠程服務(wù)的方法
服務(wù)器代碼：包含如何實現(xiàn)服務(wù)的接口定義

3. 服務(wù)端實現(xiàn)

服務(wù)端需要實現(xiàn) HelloServiceServer 接口：

type HelloServiceImpl struct{}

func (p *HelloServiceImpl) Hello(ctx context.Context, args *String) (*String, error) {
    reply := &String{Value: "hello:" + args.GetValue()}
    return reply, nil
}

這里的 Hello 方法是服務(wù)的具體實現(xiàn)，它接收一個字符串參數(shù)，添加 “hello:” 前綴后返回。

4. 服務(wù)啟動

服務(wù)端需要啟動 gRPC 服務(wù)器并注冊服務(wù)：

func main() {
    grpcServer := grpc.NewServer()
    RegisterHelloServiceServer(grpcServer, new(HelloServiceImpl))

    lis, err := net.Listen("tcp", ":1234")
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    grpcServer.Serve(lis)
}

這部分代碼：

創(chuàng)建 gRPC 服務(wù)器
注冊服務(wù)實現(xiàn)
監(jiān)聽 TCP 端口
啟動服務(wù)

5. 客戶端調(diào)用

客戶端需要連接到服務(wù)端并調(diào)用服務(wù)：

func main() {
    conn, err := grpc.Dial("localhost:1234", grpc.WithInsecure())
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    defer conn.Close()

    client := NewHelloServiceClient(conn)
    reply, err := client.Hello(context.Background(), &String{Value: "hello"})
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    fmt.Println(reply.GetValue())
}

這部分代碼：

連接到服務(wù)端
創(chuàng)建客戶端
調(diào)用遠程方法
處理返回結(jié)果

與標準庫 RPC 的區(qū)別

協(xié)議：gRPC 使用 HTTP/2，而標準庫 RPC 使用自定義協(xié)議
序列化：gRPC 使用 Protobuf (二進制)，標準庫 RPC 使用 JSON 或 Gob
性能：gRPC 通常更快，尤其是在高并發(fā)場景
跨語言支持：gRPC 支持多種語言，標準庫 RPC 主要支持 Go
流模式：gRPC 支持雙向流，標準庫 RPC 不支持

客戶端異步調(diào)用

你提到 gRPC 不直接支持異步調(diào)用，但可以通過 Goroutine 實現(xiàn)：

// 客戶端異步調(diào)用示例
go func() {
    reply, err := client.Hello(context.Background(), &String{Value: "async"})
    if err != nil {
        log.Println("Error:", err)
        return
    }
    fmt.Println("Async reply:", reply.GetValue())
}()

gPRC流

1. 為什么需要 gRPC 流？

傳統(tǒng) RPC 調(diào)用是"請求-響應(yīng)"模式：

客戶端發(fā)送一個請求
服務(wù)器處理請求并返回一個響應(yīng)
整個過程是同步的，不適合大數(shù)據(jù)傳輸或?qū)崟r通信

gRPC 流解決了這些問題，它允許：

客戶端和服務(wù)器之間持續(xù)交換數(shù)據(jù)
支持四種流模式：
- 客戶端流（單向）
- 服務(wù)器流（單向）
- 雙向流
- 一元（普通 RPC，無流）

2. 定義流服務(wù)

在 .proto 文件中，使用 stream 關(guān)鍵字定義流：

service HelloService {
  // 普通 RPC（一元）
  rpc Hello (String) returns (String);
  
  // 雙向流 RPC
  rpc Channel (stream String) returns (stream String);
}

這里的 Channel 方法支持雙向流：

客戶端可以持續(xù)發(fā)送 String 消息
服務(wù)器可以持續(xù)返回 String 消息

3. 流接口詳解

生成的代碼中，流接口包含 Send 和 Recv 方法：

// 服務(wù)端流接口
type HelloService_ChannelServer interface {
    Send(*String) error       // 向客戶端發(fā)送消息
    Recv() (*String, error)   // 從客戶端接收消息
    grpc.ServerStream
}

// 客戶端流接口
type HelloService_ChannelClient interface {
    Send(*String) error       // 向服務(wù)器發(fā)送消息
    Recv() (*String, error)   // 從服務(wù)器接收消息
    grpc.ClientStream
}

這些方法允許雙向、異步的數(shù)據(jù)交換。

4. 服務(wù)端實現(xiàn)

服務(wù)端實現(xiàn) Channel 方法：

func (p *HelloServiceImpl) Channel(stream HelloService_ChannelServer) error {
    for {
        // 接收客戶端消息
        args, err := stream.Recv()
        if err != nil {
            if err == io.EOF {
                return nil // 客戶端關(guān)閉流
            }
            return err // 處理其他錯誤
        }

        // 處理消息并返回響應(yīng)
        reply := &String{Value: "hello:" + args.GetValue()}
        err = stream.Send(reply)
        if err != nil {
            return err
        }
    }
}

關(guān)鍵點：

stream.Recv() 從客戶端接收消息
stream.Send() 向客戶端發(fā)送消息
io.EOF 表示客戶端關(guān)閉了流

5. 客戶端實現(xiàn)

客戶端需要啟動兩個 Goroutine 分別處理發(fā)送和接收：

// 創(chuàng)建流
stream, err := client.Channel(context.Background())
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}

// 發(fā)送消息的 Goroutine
go func() {
    for {
        if err := stream.Send(&String{Value: "hi"}); err != nil {
            log.Fatal(err)
        }
        time.Sleep(time.Second) // 每秒發(fā)送一次
    }
}()

// 接收消息的主循環(huán)
for {
    reply, err := stream.Recv()
    if err != nil {
        if err == io.EOF {
            break // 服務(wù)器關(guān)閉流
        }
        log.Fatal(err)
    }
    fmt.Println("Received:", reply.GetValue())
}

關(guān)鍵點：

發(fā)送和接收是完全獨立的
客戶端和服務(wù)器可以隨時發(fā)送數(shù)據(jù)
io.EOF 表示服務(wù)器關(guān)閉了流

6. 流的工作模式

gRPC 流有四種工作模式：

1. 一元 RPC（無流）

rpc UnaryMethod(Request) returns (Response) {}

客戶端發(fā)送一個請求，服務(wù)器返回一個響應(yīng)

2. 服務(wù)器流

rpc ServerStreamingMethod(Request) returns (stream Response) {}

客戶端發(fā)送一個請求
服務(wù)器返回一個數(shù)據(jù)流
示例：實時數(shù)據(jù)推送

3. 客戶端流

rpc ClientStreamingMethod(stream Request) returns (Response) {}

客戶端發(fā)送一個數(shù)據(jù)流
服務(wù)器返回一個響應(yīng)
示例：大數(shù)據(jù)上傳

4. 雙向流

rpc BidirectionalStreamingMethod(stream Request) returns (stream Response) {}

客戶端和服務(wù)器可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)流
示例：實時聊天、多人游戲

7. 流的特性

全雙工通信：客戶端和服務(wù)器可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)
異步處理：發(fā)送和接收操作不阻塞其他操作
高效傳輸：基于 HTTP/2 的多路復用，單個連接支持多個流
大數(shù)據(jù)支持：適合傳輸大文件或持續(xù)數(shù)據(jù)流
實時性：數(shù)據(jù)可以立即傳輸，無需等待整個消息完成

8. 適用場景

實時數(shù)據(jù)推送（股票行情、實時通知）
大數(shù)據(jù)上傳/下載
實時聊天系統(tǒng)
監(jiān)控系統(tǒng)（持續(xù)數(shù)據(jù)流）
游戲服務(wù)器（低延遲通信）

9. 注意事項

錯誤處理：流可能因網(wǎng)絡(luò)問題或服務(wù)器關(guān)閉而中斷，需要適當處理錯誤
資源管理：流使用完后需要關(guān)閉，避免資源泄漏
并發(fā)控制：多個 Goroutine 訪問同一個流時需要考慮同步問題
消息順序：在雙向流中，發(fā)送和接收的順序可能不同步

gRPC發(fā)布-訂閱

發(fā)布-訂閱（PubSub）模式是一種消息傳遞模式，其中發(fā)送者（發(fā)布者）不會直接將消息發(fā)送給特定的接收者（訂閱者），而是將消息分類發(fā)布到主題中。訂閱者可以訂閱一個或多個主題，只接收他們感興趣的消息。這種模式實現(xiàn)了發(fā)布者和訂閱者之間的解耦，非常適合構(gòu)建分布式系統(tǒng)。

本地發(fā)布-訂閱實現(xiàn)

首先，我們看一下基于 moby/moby/pkg/pubsub 包的本地實現(xiàn)：

import (
    "github.com/moby/moby/pkg/pubsub"
)

func main() {
    // 創(chuàng)建發(fā)布者，設(shè)置超時和隊列大小
    p := pubsub.NewPublisher(100*time.Millisecond, 10)

    // 訂閱golang主題
    golang := p.SubscribeTopic(func(v interface{}) bool {
        if key, ok := v.(string); ok {
            return strings.HasPrefix(key, "golang:")
        }
        return false
    })
    
    // 訂閱docker主題
    docker := p.SubscribeTopic(func(v interface{}) bool {
        if key, ok := v.(string); ok {
            return strings.HasPrefix(key, "docker:")
        }
        return false
    })

    // 發(fā)布消息
    go p.Publish("hi")
    go p.Publish("golang: https://golang.org")
    go p.Publish("docker: https://www.docker.com/")
    
    // 接收消息
    go func() {
        fmt.Println("golang topic:", <-golang)
    }()
    go func() {
        fmt.Println("docker topic:", <-docker)
    }()

    <-make(chan bool) // 保持主程序運行
}

關(guān)鍵點：

pubsub.NewPublisher 創(chuàng)建一個發(fā)布者，負責管理主題和分發(fā)消息
SubscribeTopic 使用謂詞函數(shù)過濾感興趣的主題
發(fā)布者發(fā)布消息時，所有訂閱該主題的訂閱者都會收到通知
這是一個本地實現(xiàn)，無法跨網(wǎng)絡(luò)工作

基于gRPC的遠程發(fā)布-訂閱系統(tǒng)

現(xiàn)在，我們將使用gRPC擴展這個系統(tǒng)，使其能夠跨網(wǎng)絡(luò)工作。

1. 定義服務(wù)接口

service PubsubService {
  rpc Publish (String) returns (String);       // 發(fā)布消息
  rpc Subscribe (String) returns (stream String); // 訂閱主題
}

這里：

Publish 是一個普通的RPC方法，用于發(fā)布消息
Subscribe 是一個服務(wù)端流方法，允許客戶端持續(xù)接收消息

2. 服務(wù)端實現(xiàn)

type PubsubService struct {
    pub *pubsub.Publisher
}

func NewPubsubService() *PubsubService {
    return &PubsubService{
        pub: pubsub.NewPublisher(100*time.Millisecond, 10),
    }
}

// 發(fā)布消息
func (p *PubsubService) Publish(ctx context.Context, arg *String) (*String, error) {
    p.pub.Publish(arg.GetValue())
    return &String{}, nil
}

// 訂閱主題
func (p *PubsubService) Subscribe(arg *String, stream PubsubService_SubscribeServer) error {
    // 訂閱特定主題
    ch := p.pub.SubscribeTopic(func(v interface{}) bool {
        if key, ok := v.(string); ok {
            return strings.HasPrefix(key, arg.GetValue())
        }
        return false
    })

    // 將接收到的消息通過流發(fā)送給客戶端
    for v := range ch {
        if err := stream.Send(&String{Value: v.(string)}); err != nil {
            return err
        }
    }

    return nil
}

關(guān)鍵點：

服務(wù)端維護一個 pubsub.Publisher 實例
Publish 方法將消息發(fā)布到本地發(fā)布者
Subscribe 方法創(chuàng)建一個主題訂閱，并通過gRPC流將消息發(fā)送給客戶端

3. 客戶端發(fā)布消息

func main() {
    conn, err := grpc.Dial("localhost:1234", grpc.WithInsecure())
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    defer conn.Close()

    client := NewPubsubServiceClient(conn)

    // 發(fā)布golang主題消息
    _, err = client.Publish(context.Background(), &String{Value: "golang: hello Go"})
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    
    // 發(fā)布docker主題消息
    _, err = client.Publish(context.Background(), &String{Value: "docker: hello Docker"})
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
}

4. 客戶端訂閱消息

func main() {
    conn, err := grpc.Dial("localhost:1234", grpc.WithInsecure())
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    defer conn.Close()

    client := NewPubsubServiceClient(conn)
    
    // 訂閱golang主題
    stream, err := client.Subscribe(context.Background(), &String{Value: "golang:"})
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    // 持續(xù)接收消息
    for {
        reply, err := stream.Recv()
        if err != nil {
            if err == io.EOF {
                break
            }
            log.Fatal(err)
        }

        fmt.Println(reply.GetValue())
    }
}

工作原理詳解

服務(wù)端：

創(chuàng)建一個本地的 pubsub.Publisher 實例
Publish 方法將接收到的消息發(fā)布到本地發(fā)布者
Subscribe 方法創(chuàng)建一個主題訂閱，并通過gRPC流將消息實時發(fā)送給客戶端

客戶端發(fā)布：

調(diào)用遠程的 Publish 方法
消息通過gRPC傳輸?shù)椒?wù)端
服務(wù)端將消息發(fā)布到本地主題

客戶端訂閱：

調(diào)用遠程的 Subscribe 方法，建立一個服務(wù)端流
服務(wù)端為該客戶端創(chuàng)建一個主題訂閱
當有匹配的消息發(fā)布時，服務(wù)端通過流將消息發(fā)送給客戶端
客戶端持續(xù)接收并處理這些消息

優(yōu)勢與應(yīng)用場景

這種基于gRPC的發(fā)布-訂閱系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

跨語言支持：gRPC支持多種語言，可以構(gòu)建多語言混合的分布式系統(tǒng)
高性能：基于HTTP/2和Protobuf，性能優(yōu)越
實時通信：使用流特性實現(xiàn)實時消息推送
解耦：發(fā)布者和訂閱者不需要直接交互
擴展性：可以輕松擴展為支持多個主題和大量訂閱者

典型應(yīng)用場景包括：

實時數(shù)據(jù)推送（如股票行情、新聞更新）
微服務(wù)間的事件驅(qū)動通信
實時聊天系統(tǒng)
監(jiān)控和警報系統(tǒng)

通過這種方式，你可以構(gòu)建一個跨網(wǎng)絡(luò)的、高效的發(fā)布-訂閱系統(tǒng)，充分利用gRPC的流特性和類型安全優(yōu)勢。

到此這篇關(guān)于Go語言中g(shù)PRC的使用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Go語言 gPRC內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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Go語言中g(shù)PRC的使用

目錄

核心概念理解

1. Protobuf 與服務(wù)定義

2. 代碼生成

3. 服務(wù)端實現(xiàn)

4. 服務(wù)啟動

5. 客戶端調(diào)用

與標準庫 RPC 的區(qū)別

客戶端異步調(diào)用

gPRC流

1. 為什么需要 gRPC 流？

2. 定義流服務(wù)

3. 流接口詳解

4. 服務(wù)端實現(xiàn)

5. 客戶端實現(xiàn)

6. 流的工作模式

7. 流的特性

8. 適用場景

9. 注意事項

gRPC發(fā)布-訂閱

本地發(fā)布-訂閱實現(xiàn)

基于gRPC的遠程發(fā)布-訂閱系統(tǒng)

1. 定義服務(wù)接口

2. 服務(wù)端實現(xiàn)

3. 客戶端發(fā)布消息

4. 客戶端訂閱消息

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