gRPC0到1系列之【6】

一、Stub核心

gRPC 的 Stub（存根） 是客户端与服务端之间通信的关键桥梁。它隐藏了底层网络调用、序列化、协议细节，使开发者能像调用本地函数一样调用远程服务。

1.1 干什么是Stub?

Stub（存根） 是 gRPC 客户端侧的代理对象，封装了对远程 gRPC 服务的调用逻辑。它由 Protocol Buffers 编译器（protoc）配合 gRPC 插件自动生成，提供强类型、面向接口的 API。

✅ 核心作用：将“远程过程调用”伪装成“本地函数调用”。

类比理解一下:

• 传统 RPC：你需要手动构造请求、建立连接、发送字节、解析响应。
• gRPC Stub：你只需调用 client.SayHello(req)，其余一切由 Stub 自动完成。

1.2 Stub的类型(四种调用模式)

gRPC 支持四种服务方法类型，对应四种 Stub 行为：

类型	描述	Stub 行为
Unary RPC	一请求一响应	同步/异步函数调用
Server Streaming	一请求多响应	返回流对象，循环读取
Client Streaming	多请求一响应	发送多个请求后获取响应
Bidirectional Streaming	多请求多响应	双向流，可并发读写

1.3 Stub的核心定位(远程服务器的本地代理)

在分布式系统中，客户端需要调用远程服务器上的方法。直接处理网络通信（如建立连接、发送数据、处理响应）是非常复杂且容易出错的。

gRPC Stub (客户端) 正是为了解决这个问题而存在的。它扮演了一个 “远程服务的本地代理” 角色。

• 对客户端应用来说：调用 Stub 的方法就像调用一个本地对象的方法一样简单、直观，完全感觉不到网络的存在。
• 对 gRPC 框架来说：Stub 负责将客户端的本地调用 “翻译” 成符合 gRPC 协议的网络请求，并将从网络接收到的响应 “翻译” 回客户端可以理解的返回值。

一句话总结：Stub 屏蔽了所有底层的网络通信细节，让远程调用像本地调用一样简单。

1.4 Stub的主要类型与适用场景

根据不同的通信模式，gRPC 提供了多种类型的 Stub。

1.4.1 阻塞式 Stub (Blocking Stub / Synchronous Stub)

• 特点：客户端调用方法后，当前线程会阻塞，直到收到服务端的响应或发生错误。
• 适用场景
  • 简单的请求 - 响应模式。
  • 业务逻辑简单，对响应时间不敏感，或者可以容忍线程阻塞的场景。
  • 适合快速开发和调试。
• 示例：HelloServiceGrpc.newBlockingStub(channel)

1.4.2 异步 Stub (Asynchronous Stub / Non-blocking Stub)

• 特点：客户端调用方法后，线程立即返回，不会等待响应。结果通过回调函数 (Callback) 或 Future/Promise 对象来获取。

• 适用场景

  • 需要高并发处理大量请求的场景。
  • 不希望阻塞主线程（如 UI 线程、事件循环线程）的应用。
  • 构建高性能、响应式的系统。

• 示例：HelloServiceGrpc.newFutureStub(channel) (Java) 或 HelloServiceGrpc.newStub(channel) (Java StreamObserver 模式)

1.4.3 流式 Stub (Streaming Stub)

流式 Stub 是基于异步 Stub 实现的，用于处理流式 RPC。

• 客户端流式 Stub：客户端可以连续发送多个请求消息，服务端在接收完所有消息后返回一个响应。
• 服务端流式 Stub：客户端发送一个请求，服务端可以连续返回多个响应消息。
• 双向流式 Stub：客户端和服务端可以像打电话一样，互相独立地发送一个消息流。

1.5 Stub工作原理与生命周期

✅ 工作原理（以一次 Unary RPC 为例）

1. 创建 Call 对象：当客户端调用 Stub 的某个方法时（如 stub.sayHello(req)），Stub 会首先创建一个 Call 对象。Call 代表了一次完整的 RPC 调用。
2. 封装请求：Stub 将传入的请求参数（req）使用 Protobuf 进行序列化，打包成 HTTP/2 的数据帧（Data Frame）。
3. 设置元数据：Stub 将 Context 中携带的元数据（Metadata，如认证 Token、自定义 Header）也封装成 HTTP/2 的头帧（Header Frame）。
4. 发送请求：Stub 将这些帧通过 Channel 发送给服务端。Channel 负责管理底层的 TCP 连接和 HTTP/2 会话。
5. 等待响应
   • 对于阻塞式 Stub，调用线程会进入等待状态，直到 Channel 接收到服务端的响应帧。
   • 对于异步 Stub，调用线程立即返回，gRPC 框架会在后台监听响应。当响应到达时，通过回调或完成 Future 来通知应用。
6. 解析响应：Channel 接收到响应帧后，将其传递给 Stub。Stub 使用 Protobuf 将二进制数据反序列化成响应对象。
7. 返回结果：Stub 将最终的响应对象返回给客户端应用。

✅ 生命周期

• 创建：Stub 实例通过 XXXGrpc.newXXXStub(channel)方法创建。创建时需要传入一个 Channel 对象，Stub 的生命周期与它所绑定的 Channel 紧密相关。
• 复用：Stub 是无状态的，因此可以被安全地复用。创建 Stub 的开销很小，但创建 Channel 的开销较大。最佳实践是：创建一个共享的 Channel，并基于它创建多个 Stub，在整个应用程序生命周期中复用它们。
• 销毁：Stub 本身没有需要手动释放的资源。当不再需要时，直接丢弃引用即可，由垃圾回收器（GC）处理。真正需要管理的是 Channel，必须在应用退出时调用 channel.shutdown() 或 channel.close() 来释放网络连接等资源。