Netty 实战篇：为自研 RPC 框架加入异步调用与 Future 支持

我们在上篇实现了一个轻量级 RPC 框架，现在要进一步优化 —— 加入异步响应支持，让 RPC 通信变得真正高效、非阻塞、支持并发。

一、为什么需要异步调用？

上篇的 RPC 框架是“同步阻塞”的：

• 每次发送请求后，必须等待服务端响应后才能返回结果

• 对于高并发请求，会导致线程阻塞、资源浪费、吞吐低下

理想方案：客户端请求后立即返回一个 Future 对象，等响应来了再异步设置结果，主线程不用阻塞。

二、核心机制：RequestId + ChannelFuture + Map 缓存

我们引入一个全局 ConcurrentHashMap<Long, CompletableFuture<RpcResponse>>：

public class RpcResponseRegistry {
    public static final Map<Long, CompletableFuture<RpcResponse>> futures = new ConcurrentHashMap<>();
}

每次发送请求时：

• 生成唯一 requestId

• 创建一个 CompletableFuture 存入 RpcResponseRegistry

• 异步监听服务端响应，当收到响应时设置结果

三、发送请求（非阻塞）

public class NettyClient {
    private static AtomicLong REQUEST_ID_GEN = new AtomicLong();

    public static CompletableFuture<RpcResponse> send(RpcRequest request, Channel channel) {
        long requestId = REQUEST_ID_GEN.incrementAndGet();
        request.setRequestId(requestId);

        CompletableFuture<RpcResponse> future = new CompletableFuture<>();
        RpcResponseRegistry.futures.put(requestId, future);

        channel.writeAndFlush(request); // 不阻塞等待
        return future;
    }
}

四、接收响应并完成 Future

服务端处理完成后写出响应：

ctx.writeAndFlush(response);

客户端接收时通过 requestId 找到对应的 future 并完成它：

public class RpcClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<RpcResponse> {
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, RpcResponse response) {
        long requestId = response.getRequestId();
        CompletableFuture<RpcResponse> future = RpcResponseRegistry.futures.remove(requestId);
        if (future != null) {
            future.complete(response);
        }
    }
}

五、客户端调用示例

// 获取动态代理
HelloService proxy = proxyFactory.getProxy(HelloService.class);

// 发起异步调用
CompletableFuture<RpcResponse> future = NettyClient.send(request, channel);
future.thenAccept(response -> {
    System.out.println("异步结果：" + response.getResult());
});

// 主线程可以干其他事情
System.out.println("我可以继续做别的事情了！");

六、增强：自动类型转换 + 异常处理

你可以在 Future 结果返回时：

• 自动封装返回值类型（比如String，List<T>）

• 自动处理异常并打印日志

future.whenComplete((resp, ex) -> {
    if (ex != null) {
        System.err.println("RPC 异常: " + ex.getMessage());
    } else {
        System.out.println("返回结果: " + resp.getResult());
    }
});

七、总结

通过本篇的异步机制改造，我们的 Netty RPC 框架已经拥有了：

✅ 异步非阻塞调用
✅ CompletableFuture 响应映射
✅ 并发安全的请求响应管理
✅ 更高的吞吐能力和性能提升