在構(gòu)建現(xiàn)代應(yīng)用，尤其是微服務(wù)架構(gòu)時，我們經(jīng)常討論一個問題：已經(jīng)有了無處不在的HTTP，為什么還需要gRPC？答案很簡單：HTTP在某些場景下不夠高效，而gRPC正是為了解決這些痛點而生的。

HTTP的缺點

HTTP/1.1是目前最廣泛的應(yīng)用層協(xié)議，但它存在一些固有的問題，尤其是在大規(guī)模分布式系統(tǒng)中：

• 文本協(xié)議，效率低下： HTTP/1.1是基于文本的協(xié)議，使用JSON或XML作為數(shù)據(jù)格式。這些格式可讀性好，但體積大、解析慢，在需要高性能、低延遲的場景下成為瓶頸。
• 隊頭阻塞： 每個HTTP/1.1請求都需要建立一個新的TCP連接，或者復用有限的幾個連接。在一個連接上，請求和響應(yīng)是串行的，如果前一個請求耗時很長，后面的請求就會被阻塞，這就是“隊頭阻塞”。
• 單向通信： 傳統(tǒng)的HTTP是客戶端-服務(wù)器模式，客戶端發(fā)起請求，服務(wù)器響應(yīng)。服務(wù)器無法主動向客戶端推送消息。雖然有WebSocket、長輪詢等技術(shù)作為補充，但它們并非HTTP的核心能力。

gRPC是什么？

gRPC (Google Remote Procedure Call) 是一個由Google開發(fā)的高性能、開源的通用RPC（遠程過程調(diào)用）框架。它有幾個核心特點：

• 基于HTTP/2： gRPC直接構(gòu)建在HTTP/2之上，繼承了其所有優(yōu)點。
• Protobuf： 這是gRPC默認的數(shù)據(jù)序列化格式。它是一種與語言無關(guān)、與平臺無關(guān)的二進制格式，比JSON/XML更小、更快、更高效。
• 面向服務(wù)： 使用.proto文件來定義服務(wù)、消息和方法。這個文件就像一份具有強類型約束的“契約”，服務(wù)端和客戶端的代碼都可以據(jù)此自動生成，保證了一致性。

gRPC如何解決HTTP的缺點？

gRPC的設(shè)計精準地彌補了HTTP/1.1的不足：

• 二進制協(xié)議，高性能： gRPC使用Protobuf將數(shù)據(jù)序列化為二進制格式進行傳輸。相比于JSON，二進制格式體積更小，解析速度更快，大大降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗和CPU使用率。
• HTTP/2的多路復用： gRPC運行在HTTP/2上，它允許在單個TCP連接上同時發(fā)送和接收多個請求和響應(yīng)，徹底解決了HTTP/1.1的隊頭阻塞問題。連接的復用也減少了TCP握手帶來的開銷。
• 支持流式通信： HTTP/2的原生支持使得gRPC可以輕松實現(xiàn)四種通信模式：

一元RPC (Unary RPC)： 客戶端發(fā)一個請求，服務(wù)端回一個響應(yīng)（類似傳統(tǒng)HTTP）。

服務(wù)端流式RPC (Server streaming RPC)： 客戶端發(fā)一個請求，服務(wù)端返回一個數(shù)據(jù)流。

客戶端流式RPC (Client streaming RPC)： 客戶端發(fā)送一個數(shù)據(jù)流，服務(wù)端返回一個響應(yīng)。

雙向流式RPC (Bidirectional streaming RPC)： 客戶端和服務(wù)端可以同時向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù)流。

• 強類型的服務(wù)契約： 通過.proto文件定義服務(wù)接口，gRPC的工具鏈可以為多種語言（Java, C++, Python, Go, Dart等）自動生成類型安全的客戶端存根和服務(wù)端骨架代碼。這使得開發(fā)者可以專注于業(yè)務(wù)邏輯，而不用處理底層的RPC細節(jié)，同時也確保了前后端的接口定義嚴格一致。

gRPC能完全替代HTTP嗎？

不能。 gRPC和HTTP（特別是RESTful API）是解決不同問題的工具，它們是互補關(guān)系，而非替代關(guān)系。

gRPC的主要優(yōu)勢在于后臺服務(wù)間的通信，但在面向外部用戶（如Web瀏覽器）時存在一些天然的障礙。瀏覽器本身不支持直接調(diào)用gRPC，需要通過代理（如gRPC-Web）進行轉(zhuǎn)換，這增加了架構(gòu)的復雜性。

HTTP的應(yīng)用場景

HTTP/RESTful API依然是許多場景下的最佳選擇：

• 面向公眾的API： 當你需要構(gòu)建開放API供第三方開發(fā)者或Web瀏覽器直接使用時，RESTful API基于JSON和HTTP，擁有最好的兼容性和通用性。
• 簡單的請求-響應(yīng)通信： 對于管理后臺、簡單的CRUD操作等不需要極致性能的場景，RESTful API開發(fā)簡單、調(diào)試方便（可以直接用curl或瀏覽器測試）。
• Web瀏覽器應(yīng)用： 所有面向瀏覽器的前端應(yīng)用，其后端接口幾乎都會選擇HTTP API。

gRPC的應(yīng)用場景

gRPC在以下場景中表現(xiàn)出色：

• 內(nèi)部微服務(wù)通信： 這是gRPC最經(jīng)典的應(yīng)用場景。在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，服務(wù)間的通信對性能、延遲和網(wǎng)絡(luò)帶寬要求極高，gRPC的二進制協(xié)議和HTTP/2多路復用優(yōu)勢盡顯。
• 需要流式通信的場景： 例如實時數(shù)據(jù)推送、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)上報、實時音視頻傳輸?shù)龋琯RPC原生的流式處理能力非常適合。
• 多語言環(huán)境： 當你的系統(tǒng)由多種不同語言編寫的服務(wù)組成時，gRPC通過.proto文件提供了一個統(tǒng)一的、與語言無關(guān)的接口定義，簡化了跨語言調(diào)用的復雜性。
• 移動端應(yīng)用： 移動設(shè)備網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不穩(wěn)定且?guī)捰邢蓿琯RPC的高效性可以節(jié)省流量和電量，并提升響應(yīng)速度。

如何進行技術(shù)選型？

選擇HTTP還是gRPC，可以遵循以下原則：

總結(jié)： 沒有銀彈。將你的系統(tǒng)看作一個整體，對外暴露的“北-南”流量（用戶到系統(tǒng)）通常更適合使用HTTP/RESTful API，而系統(tǒng)內(nèi)部服務(wù)間的“東-西”流量則應(yīng)該優(yōu)先考慮gRPC，以獲得最佳性能和可靠性。