.NET Core 3.0中用 Code-First 方式创建 gRPC 服务与客户端

.NET Core love gRPC

千呼万唤的 .NET Core 3.0 终于在 9 月份正式发布，在它的众多新特性中，除了性能得到了大大提高，比较受关注的应该是 ASP.NET Core 3.0 对 gRPC 的集成了。
它的源码托管在 grpc-dotnet 这个 Github 库中，由微软 .NET 团队与谷歌 gRPC 团队共同维护.

.NET Core 对 gRPC 的支持在 grpc 官方仓库早已有实现（grpc/csharp），但服务端没有很好地与 ASP.NET Core 集成，使用起来还需要自己进行一些集成扩展。
而 ASP.NET Core 3.0 新增了 gRPC 服务的托管功能，能让 gRPC 与 ASP.NET Core 框架本身的特性很好地结合，如日志、依赖注入、身份认证和授权，并由 Kestrel 服务器提供 HTTP/2 链接，性能上得到充分保障。

推荐把项目中已有的 RPC 框架或者内部服务间 REST 调用都迁移到 gRPC 上，因为它已经是云原生应用的标准 RPC 框架，在整个 CNCF 主导下的云原生应用开发生态里 gRpc 有着举足轻重的地位。

对于 gRPC 的使用方式，前段时间已经有其他大神写的几篇文章了，这里就不再赘述了。
本文主要介绍的是区别于标准使用规范的，但对.NET 应用更加友好的使用方式，最后会提供源码来展示。

作为对比，还是要列一下标准的使用步骤：

1. 定义 proto 文件，包含服务、方法、消息对象的定义
2. 引入 Grpc.Tools Nuget 包并添加指定 proto 路径和生成模式
3. 生成项目，得到服务端的抽象类或客户端的调用客户端组件
4. 实现服务端抽象类，并在 ASP.NET Core 注册这个服务的路由端点
5. DI 注册 gRPC 服务。
6. 客户端用 Grpc.Net.ClientFactory Nuget 包进行统一配置和依赖注入

.NET Core 对 gRPC 的大力支持使开发者开发效率大大提高，入门难度也减少了许多，完全可以成为跟 WebApi 等一样的 .NET Core 技术栈的标配。

proto 在单一语言系统架构中的局限性

使用 proto 文件的好处是多语言支持，同一份 proto 可以生成各种语言的服务和客户端，可以让用不同语言开发的微服务直接互相远程调用。但 proto 文件作为不同服务间的契约，不可以经常修改，否则就会对使用了它的服务造成不同程度的影响，因此对 proto 文件的版本控制需要得到重视。

另外，我们的应用程序还不应该与 gRPC 耦合，否则就会导致系统架构被这些实现细节所绑架。直接依赖 proto 文件和由它生成的代码，就是对 gRPC 的强耦合。

例如，当应用程序在演进的过程中，复杂度还未达到完全部署隔离的必要时，为了避免因“完全边界”引入的部署运维复杂性，又能预留隔离的可能性，需要有一层接口层作为“不完全边界”。

又比如，目前在 windows 系统的 iis 上还不支持 grpc-dotnet，当有 windows 上的应用程序需要使用 RPC，就需要换成 REST 的实现了。

因此，为了不让应用程序对 gRPC 过于依赖，还应该使用一层抽象（接口）层与其解耦，用接口来隔离对 RPC 实现的依赖，这样在需要使用不同的实现时，可以通过注册不同的实现来方便地切换。

在这些场景下，本文要介绍的 Code-First gRPC 使用方法就发挥作用了。

Code-First gRPC

说了这么久，我好像还没正式介绍 Code-First gRPC，到底他有多适合在单一语言系统架构中实现 gRPC 呢？下面要介绍的就是基于大名鼎鼎的 protobuf-net 实现的 gRPC 框架，protobuf-net.Grpc。

protobuf-net 是在过去十几年前到现在一直在 .NET 中有名的 Protobuf 库，想用 Protobuf 序列化时就会用到这个库。他的特性就是可以把 C# 代码编写的类能以 Protobuf 的协议进行序列化和反序列化，而不是 proto 文件再生成这些类。而 protobuf-net.Grpc 则是一脉相承，可以把 C# 写的接口，在服务端方便地把接口的实现类注册成 ASP.NET Core 的 gRPC 服务，在客户端把接口动态代理实现为调用客户端，调用前面的这个服务端。

用法很简单，只要声明一个接口为您的服务契约：

[ServiceContract]
public interface IMyAmazingService {
    ValueTask<SearchResponse> SearchAsync(SearchRequest request);
    // ...
}

然后实现该接口的服务端：

public class MyServer : IMyAmazingService {
    // ...
}

或者向系统获取客户端：

var client = http.CreateGrpcService<IMyAmazingService>();
var results = await client.SearchAsync(request);

这相当于以下 .proto 中的服务：

service MyAmazingService {
    rpc Search (SearchRequest) returns (SearchResponse) {}
    // ...
}

protobuf-net.Grpc 同样通过普通类型定义支持 gRPC 的四种模式，把 C# 8.0 中最新的 IAsyncEnumerable 类型识别成 proto 中的 stream，单向流、双向流都可以实现！而且用 IAsyncEnumerable 实现可比 proto 生成的类方便很多。

例如 proto 双向流定义：

rpc chat(stream ChatRequest) returns ( stream ChatResponse);

生成出来的方法是：

Task BathTheCat(IAsyncStreamReader<ChatRequest> requestStream, IServerStreamWriter<ChatResponse> responseStream)

而 protobuf-net.Grpc 只要定义一个方法：

IAsyncEnumerable<ChatResponse> SubscribeAsync(IAsyncEnumerable<ChatRequest> requestStream);

由此可见，protobuf-net.Grpc 无需在契约层引入第三方库，充分运用了 C# 类型系统，把方法、类型映射到兼容了 gRPC 的服务定义上。

上文所说的 proto 局限也迎刃而解了，函数调用、gRPC、REST 都能方便切换。（REST 实现可以参考我的开源框架 shriek-fx 中的 Shriek.ServiceProxy.Http ）组件。

下一篇，我将主要介绍利用 protobuf-net.Grpc 的 gRPC 双向流模式与 Blazor 实现一个简单的在线即时聊天室。

相关链接：

• protobuf-net.Grpc：https://github.com/protobuf-net/protobuf-net.Grpc
• shriek-fx：https://github.com/Shriek-Projects/shriek-fx
• GrpcChat: https://github.com/ElderJames/GrpcChat