***章聊了【“為什么要進(jìn)行服務(wù)化，服務(wù)化究竟解決什么問題”】

第二章聊了【“微服務(wù)的服務(wù)粒度選型”】

上一篇聊了【“為什么說要搞定微服務(wù)架構(gòu)，先搞定RPC框架?”】

通過上篇文章的介紹，知道了要實(shí)施微服務(wù)，首先要搞定RPC框架，RPC框架的職責(zé)要向【調(diào)用方】和【服務(wù)提供方】屏蔽各種復(fù)雜性：

(1)讓調(diào)用方感覺就像調(diào)用本地函數(shù)一樣

(2)讓服務(wù)提供方感覺就像實(shí)現(xiàn)一個(gè)本地函數(shù)一樣來實(shí)現(xiàn)服務(wù)

整個(gè)RPC框架又分為client部分與server部分： 

RPC-client的部分流程如上圖，要進(jìn)行序列化反序列化(上圖中的1、4)，要進(jìn)行發(fā)送字節(jié)流與接收字節(jié)流(上圖中的2、3)。

通過上一篇文章的用戶調(diào)研：

78%讀者 -> 繼續(xù)聊RPC框架技術(shù)細(xì)節(jié)

14%讀者 -> 聊微服務(wù)其他實(shí)踐

7%讀者 -> 不聊微服務(wù)了，聊最終一致性

那么按照多數(shù)讀者的意見，今天深入聊RPC的技術(shù)細(xì)節(jié)，本文先討論RPC-client部分的【序列化反序列化】實(shí)施細(xì)節(jié)(筆者不是這方面的專家，有不對(duì)之處，歡迎大家指正，任何具有建設(shè)性意見的留言，將在下一章share給更多的小伙伴)。

一、為什么要進(jìn)行序列化

工程師通常使用“對(duì)象”來進(jìn)行數(shù)據(jù)的操縱：

class User{ 
         std::Stringuser_name; 
         uint64_tuser_id; 
         uint32_tuser_age; 
}; 
  
User u = new User(“shenjian”); 
u.setUid(123); 
u.setAge(35); 

但當(dāng)需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)(固化存儲(chǔ)，緩存存儲(chǔ))或者傳輸(跨進(jìn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸)時(shí)，“對(duì)象”就不這么好用了，往往需要把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成連續(xù)空間的二進(jìn)制字節(jié)流，一些典型的場(chǎng)景是：

(1)數(shù)據(jù)庫(kù)索引的磁盤存儲(chǔ)：數(shù)據(jù)庫(kù)的索引在內(nèi)存里是b+樹或者h(yuǎn)ash的格式，但這個(gè)格式是不能夠直接存儲(chǔ)到磁盤上的，所以需要把b+樹或者h(yuǎn)ash轉(zhuǎn)化為連續(xù)空間的二進(jìn)制字節(jié)流，才能存儲(chǔ)到磁盤上

(2)緩存的KV存儲(chǔ)：redis/memcache是KV類型的緩存，緩存存儲(chǔ)的value必須是連續(xù)空間的二進(jìn)制字節(jié)流，而不能夠是User對(duì)象

(3)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸：socket發(fā)送的數(shù)據(jù)必須是連續(xù)空間的二進(jìn)制字節(jié)流，也不能是對(duì)象

所謂序列化(Serialization)，就是將“對(duì)象”形態(tài)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為“連續(xù)空間二進(jìn)制字節(jié)流”形態(tài)數(shù)據(jù)的過程，以方便存儲(chǔ)與傳輸。這個(gè)過程的逆過程叫做反序列化。

二、怎么進(jìn)行序列化

這是一個(gè)非常細(xì)節(jié)的問題，要是讓你來把“對(duì)象”轉(zhuǎn)化為字節(jié)流，你會(huì)怎么做?很容易想到的一個(gè)方法是xml(或者json)這類具有自描述特性的標(biāo)記性語(yǔ)言：

<class name=”User”> 
<element name=”user_name” type=”std::String” value=”shenjian” /> 
<element name=”user_id” type=”uint64_t” value=”123” /> 
<element name=”user_age” type=”uint32_t” value=”35” /> 
</class> 

規(guī)定好轉(zhuǎn)換規(guī)則，發(fā)送方很容易把User類的一個(gè)對(duì)象序列化為xml，服務(wù)方收到xml二進(jìn)制流之后，也很容易將其范序列化為User對(duì)象(特別是語(yǔ)言支持反射的時(shí)候，就更easy了)。

第二個(gè)方法是自己實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制協(xié)議來進(jìn)行序列化，還是以上面的User對(duì)象為例，可以設(shè)計(jì)一個(gè)這樣的通用協(xié)議： 

(1)頭4個(gè)字節(jié)表示序號(hào)

(2)序號(hào)后面的4個(gè)字節(jié)表示key的長(zhǎng)度m

(3)接下來的m個(gè)字節(jié)表示key的值

(4)接下來的4個(gè)字節(jié)表示value的長(zhǎng)度n

(5)接下來的n個(gè)字節(jié)表示value的值

(6)像xml一樣遞歸下去，直到描述完整個(gè)對(duì)象

上面的User對(duì)象，用這個(gè)協(xié)議描述出來可能是這樣的： 

(1)***行：序號(hào)4個(gè)字節(jié)(設(shè)0表示類名)，類名長(zhǎng)度4個(gè)字節(jié)(長(zhǎng)度為4)，接下來4個(gè)字節(jié)是類名(”User”)，共12字節(jié)

(2)第二行：序號(hào)4個(gè)字節(jié)(1表示***個(gè)屬性)，屬性長(zhǎng)度4個(gè)字節(jié)(長(zhǎng)度為9)，接下來9個(gè)字節(jié)是屬性名(”user_name”)，屬性值長(zhǎng)度4個(gè)字節(jié)(長(zhǎng)度為8)，屬性值8個(gè)字節(jié)(值為”shenjian”)，共29字節(jié)

(3)第三行：序號(hào)4個(gè)字節(jié)(2表示第二個(gè)屬性)，屬性長(zhǎng)度4個(gè)字節(jié)(長(zhǎng)度為7)，接下來7個(gè)字節(jié)是屬性名(”user_id”)，屬性值長(zhǎng)度4個(gè)字節(jié)(長(zhǎng)度為8)，屬性值8個(gè)字節(jié)(值為123)，共27字節(jié)

(3)第四行：序號(hào)4個(gè)字節(jié)(3表示第三個(gè)屬性)，屬性長(zhǎng)度4個(gè)字節(jié)(長(zhǎng)度為8)，接下來8個(gè)字節(jié)是屬性名(”user_name”)，屬性值長(zhǎng)度4個(gè)字節(jié)(長(zhǎng)度為4)，屬性值4個(gè)字節(jié)(值為35)，共24字節(jié)

整個(gè)二進(jìn)制字節(jié)流共12+29+27+24=92字節(jié)

實(shí)際的序列化協(xié)議要考慮的細(xì)節(jié)遠(yuǎn)比這個(gè)多，例如：強(qiáng)類型的語(yǔ)言不僅要還原屬性名，屬性值，還要還原屬性類型;復(fù)雜的對(duì)象不僅要考慮普通類型，還要考慮對(duì)象嵌套類型等。however，序列化的思路都是類似的。

三、序列化協(xié)議要考慮什么因素

不管使用成熟協(xié)議xml/json，還是自定義二進(jìn)制協(xié)議來序列化對(duì)象，序列化協(xié)議設(shè)計(jì)時(shí)要考慮哪些因素呢?

(1)解析效率：這個(gè)應(yīng)該是序列化協(xié)議應(yīng)該首要考慮的因素，像xml/json解析起來比較耗時(shí)，需要解析doom樹，二進(jìn)制自定義協(xié)議解析起來效率就很高

(2)壓縮率，傳輸有效性：同樣一個(gè)對(duì)象，xml/json傳輸起來有大量的xml標(biāo)簽，信息有效性低，二進(jìn)制自定義協(xié)議占用的空間相對(duì)來說就小多了

(3)擴(kuò)展性與兼容性：是否能夠方便的增加字段，增加字段后舊版客戶端是否需要強(qiáng)制升級(jí)，都是需要考慮的問題，xml/json和上面的二進(jìn)制協(xié)議都能夠方便的擴(kuò)展

(4)可讀性與可調(diào)試性：這個(gè)很好理解，xml/json的可讀性就比二進(jìn)制協(xié)議好很多

(5)跨語(yǔ)言：上面的兩個(gè)協(xié)議都是跨語(yǔ)言的，有些序列化協(xié)議是與開發(fā)語(yǔ)言緊密相關(guān)的，例如dubbo的序列化協(xié)議就只能支持Java的RPC調(diào)用

(6)通用性：xml/json非常通用，都有很好的第三方解析庫(kù)，各個(gè)語(yǔ)言解析起來都十分方便，上面自定義的二進(jìn)制協(xié)議雖然能夠跨語(yǔ)言，但每個(gè)語(yǔ)言都要寫一個(gè)簡(jiǎn)易的協(xié)議客戶端

(7)歡迎大家補(bǔ)充…

四、業(yè)內(nèi)常見的序列化方式

(1)xml/json：解析效率，壓縮率都較差;擴(kuò)展性、可讀性、通用性較好

(2)thrift：沒有用過，歡迎大家補(bǔ)充

(3)protobuf：Google出品，必屬精品，各方面都不錯(cuò)，強(qiáng)烈推薦，屬于二進(jìn)制協(xié)議，可讀性差了點(diǎn)，但也有類似的to-string協(xié)議幫助調(diào)試問題

(4)Avro：沒有用過，歡迎大家補(bǔ)充

(5)CORBA：沒有用過，歡迎大家補(bǔ)充

(6)mc_pack：懂的同學(xué)就懂，不懂的就不懂了，09年用過，傳說各方面都超越protobuf，懂行的同學(xué)可以說一下現(xiàn)狀

(7)…

五、后文預(yù)告

RPC-client的部分，除了要進(jìn)行序列化反序列化，還要進(jìn)行發(fā)送字節(jié)流與接收字節(jié)流，下一篇文章會(huì)介紹這一部分內(nèi)容。

RPC-client中數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收遠(yuǎn)比序列化反序列化復(fù)雜，其涉及“連接池、負(fù)載均衡、故障轉(zhuǎn)移、隊(duì)列、超時(shí)、異步、上下文回調(diào)管理”等技術(shù)，具體細(xì)節(jié)，下篇再溝通。

文章轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)“架構(gòu)師之路”