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API是服务之间通信的契约，通过API可以忽略服务内部实现的细节。如果接口设计良好，则可以降低团队间的耦合度，加快开发速度。

设计出优秀的API通常需要遵循如下原则。

· 简单：API应该符合大多数人正常的思维逻辑，避免异想天开的交互，满足需求的同时，越简单越好。

· 易懂：优秀的API可读性好，尽量做到不需要文档就能读懂接口名称、参数的大概含义，提供给第三方开发者的接口要进行详细地描述，包括参数的取值范围、错误码、异常返回规则、SLA相关指标等。

· 一致：对于同一个公司、站点提供的API，最好有统一的规则，让开发者只要看过几个API之后，基本都能猜到剩余API的含义。

· 稳定：最好在开始的时候就考虑好，不要轻易修改API，否则会给使用者造成非常大的麻烦。如果修改API无法避免，那么最好通过增加接口而不是修改已有接口做到兼容。如果一定要改变已有接口，也要通过明确的版本号加以区分，并且预留足够的时间。

· 安全：设计时要考虑超出预期的情况如何处理，给出被限流的情况。下面是GitHub API使用的两个相关的头部参数。

¡ X-RateLimit-Limit：每小时允许发送请求的最大值。

¡ X-RateLimit-Remaining：当前时间窗口剩下的可用请求数目。

如果提供给第三方，则要考虑如何认证，租户之间如何隔离，并且尽量使用HTTPS协议。如果验证失败，则要返回401 Unauthorized状态码；如果没有被授权访问，则要返回403 Forbidden状态码，并且提供详细的错误信息。

RPC（Remote Procedure Call）是指远程过程调用。简单来说，RPC希望达到的效果是，调用远程方法就像调用本地方法一样。由于调用方和被调用方实际上分布在不同的机器上，一般情况下，会有一个框架来支撑，以便屏蔽底层通信细节，让双方开发起来更简单。

一个普通的RPC调用流程如图2-11所示，具体调用过程如下。

（1）客户端在业务服务中发起请求。

（2）调用本地stub，本地stub对消息进行序列化、封装等处理。

（3）客户端stub调用网络通信模块将消息送达服务端，中间还可能包括寻址、建连接等一系列操作。

（4）服务端网络通信模块把接收到的消息转发给stub进行反序列化。

（5）stub转发给业务服务进行处理并返回结果。

（6）stub将结果进行序列化，调用网络通信模块。

（7）服务端通过网络通信模块将结果返回到客户端网络通信模块中。

（8）客户端网络通信模块将消息转发给stub。

（9）stub进行反序列化并转发给客户端业务服务。

（10）客户端得到最终结果。

我们的目标是让（2）到（9）对开发者不可见。

既然要求像调用本地方法一样调用远程方法，那就不只是要屏蔽复杂度，还要在性能上进行考虑。

影响RPC性能的因素如下。

· 序列化。常用的RPC序列化协议包括：Thrift、Protobuf、Avro、Kryo、MsgPack 、Hessian、Jackson。

图2-11 RPC调用流程图

· 传输协议。常用的传输协包括：HTTP、Socket、TCP、UDP等。

· 连接。连接包括：长连接、短连接。

· IO模型。常用的网络IO模型：同步阻塞IO（Blocking IO）、同步非阻塞IO（Non-blocking IO）、IO多路复用（IO Multiplexing）、异步IO（Asynchronous IO）。

Protobuf是由Google开源的消息传输协议，用于将结构化的数据序列化、反序列化通过网络进行传输，目前被广泛应用的主要版本有Protobuf 2和Protobuf 3。Protobuf首先解决的是如何在不同语言之间传递数据的问题，目前支持的编程语言有Java、C 、Python、Ruby、PHP、Go等。通过Protobuf可以很容易地实现一个Client和一个Server之间的数据传递，Client和Server可以使用不同语言。

Protobuf是一个高性能、易扩展的序列化框架，通常是RPC调用追求高性能的首选。它本身非常简单，易于开发，结合Netty可以非常便捷地实现RPC调用。同时，可以利用Netty为Protobuf解决有关Socket通信中“半包、粘包”等问题（反序列化时，字节成帧）。

Protobuf比JSON、XML等更快、更轻、更小，并且可以跨平台。Protobuf最新的版本为3.x，如果使用它，首先要编写proto文件，即IDL文件（后缀为“.proto”的文本文件），然后通过客户端生成Java相关类进行序列化、反序列化。

下面我们就简单描述一下基于Protobuf实现序列化、反序列化的步骤。

1．安装客户端

通过brew可以实现在Mac下安装Protobuf，执行命令如下。

brew install protobuf

如果出现如下执行结果，意味着已经安装成功了。

/usr/local/Cellar/protobuf/3.5.1: 267 files, 18.0MB

也可以通过如下命令检验是否安装成功。

protoc –version

2．安装工具

为了在编辑proto文件的时候获得更好的体验，可以先安装插件。idea里可以安装Protobuf Support，在插件库中搜索后直接安装即可，如图2-12所示。

图2-12 idea安装Protobuf Support插件

Protobuf Support可以对语法高亮显示、错误提示，如图2-13所示。

图2-13 Protobuf Support插件效果

3．编辑proto文件

本节采用的Protobuf 3.x，需要遵循proto 3的语法。关于Protobuf的数据类型和Java的数据类型如何对应，可以参照表2-3提供的对应关系。