我是一个函数

前几天在图书馆粗略的浏览了一本叫做《代码揭秘:从C/C++的角度探秘计算机系统》的书籍。里面有一章节从计算机的底层讲解了函数的本质。恰好码农翻身公众号的推送《我是一个函数》生动的讲解了函数的知识,故转载过来学习

我和邻居

我是一个函数, 生活在内存当中,我的家–用你们的”黑话”来说–就是进程的地址空间, 我的邻居也是一个函数,其中有一段很有趣的代码。

我经常去拜访他,去的时候当然不能空着手,我会携带四个数字作为礼物送给他计算, 耐心等待他在 CPU 中忙活半天,最后,作为回赠的礼物,他告诉我一个地址,让我去那里取结果。

拜访的次数多了,我慢慢地琢磨出了我这个邻居做的事情: 房贷计算。

我给他发的四个参数分别是房贷总额,利率,贷款年限,还款方式(等额本息是 1, 等额本金是 2) 他告诉我的是一个地址,其实就是一个列表,存放着每个月应还的月供、本金和利息。

用你们的“黑话”来说就是这样:

List calculateHouseLoan(float total, float intrestRate, int years ,int loanType)

所有的调用都发生在本机内的一个进程中, 大家把这种方式称为本地过程调用

这种调用方式速度飞快,眨眼间就可完成。

有时候,房贷计算邻居会惊呼道: 我赛,你给我发了一个多大的数啊, 800万的贷款总额!

我就知道,帝都的房价又涨了!

日子过了一天又一天, 房价也涨了一天又一天。

邻居搬走了

一天早上, 我睡了一觉醒来感觉不太对劲,头晕晕的,一般情况下这就表示昨天夜里系统重启了。

还没等我清醒过来, 我就接到上司(调用我的函数)的命令,又要计算房贷了,我忍着头晕赶紧去找邻居,可是这一次却换成了陌生人, 他笑眯眯的说:“是不是要找你的邻居房贷计算啊”

“是啊”

“他已经搬走了!”

“啊? 他搬到哪儿去了? 我怎么计算房贷? ” 

“ 他搬到另外一台机器去住了,具体位置我也不清楚,不过从 IP 看应该是在同一个机房吧”

说实话这个消息让我吃惊不小,我听人说过,想和网络上的机器通信,那可比本机的同一进程内的通信麻烦太多了。

之前我们生活在同一个进程中,每个函数的住处(地址)对大家来说都是可见的,想要调用了,直接去函数的住处去执行代码即可。 

现在这个函数都搬走了,新的地址我也不知道,就是知道了,跨域网络的调用,据说得使用什么socket,建立连接,在连接上按双方商量好格式、次序来发送数据, 接收数据,听着就头大, 打死我也搞不定。 (码农翻身老刘注: socket的故事参见《张大胖和socket》)

陌生人看出了我的担心, 笑着说: “放心吧, 我是他的客户端代理,你尽管把那四个参数交给我,我来帮你搞定”

这家伙自称为客户端代理的家伙竟然知道那个四个参数,也许能行,对我来说反正调用方式没什么变化, 于是我将信将疑地像以前把4个参数传递过去, 他马上就忙活起来,建立连接,发送数据,接收数据,过了很久(我感觉比平时要慢了100倍)他才说房贷已经计算好了,数据在地址XXXX处, 你去拿吧。

我去那个地方一查,和往常一样,每月的还款结果已经整整齐齐的摆在那里了。

“你这个房贷计算的客户端代理还真不含糊啊, 既然你是客户端代理, 难道还有服务器端代理人? ”

“没错, 我还有个好基友,在服务器端忙活, 我和他约定好了消息的格式, 你交给我的数据其实我都通过socket发给他了,由他来调用真正的房贷计算, 然后再把结果发回来。”

“难道这就是传说中的远程过程调用(RPC))? ” 我问道

”是的, 我们这两个代理人把脏活累活都帮着你们做了,把那些复杂的网络细节都给隐藏起来了, 在你们看来和本地调用一样。 对了,有人会把我称为 Stub,把我的好基友称为 Skeleton,我和他之间的交互是通过 socket 进行的, 有些 RPC 的代理人可能不用这么底层的东西,直接用 http,不过没关系,只要两端的代理人约定好就行了,关键是要给你们提供一个舒适的体验。”

“我想到一个问题, 如果我传递给你的不是简单的 float、int 型的参数, 而是内存中的对象, 怎么处理?”

“当然要做序列化了, 要不然怎么通过网络发送啊, 其实 float,int 也得做序列化, 把内存中的值和对象变成二进制流,这样才能发送出去。到了我的好基友那边,他还得做反序列化,把而二进制流再转化为对象, 然后才能调用真正的函数, 唉,这工作实在是麻烦啊。”

我对他表示了深切的同情和敬意, 为了我们能做透明的远程调用,这些代理们真不容易。

“我听说还能用 XML 和 JSON ?” 我问道

“你知道的不少嘛 ! 有些人在使用 Http 作为通信协议的时候, 喜欢把对象变成文本,例如XML/JSON,可读性比较好,但是你要知道,虽然应用层的 HTTP 中看起来时文本, 但是到了底层通道例如 TCP 发送出去的时候,那还得变成二进制流, 到了目的地再把他们转化成文本。”(码农翻身老刘注: 参加《序列化:一个老家伙的咸鱼翻身》)

聊了半天,我们越来越熟, 我无意间谈起了他的身世, 他说 : “我们这些代理人啊,出生的方式主要有两种, 一种就是程序员们一行行代码的把我们给敲出来、费心而费力, 另外一种就是自动生成。”

“自动生成,具体怎么做?”

“拿Java来举个例子, 你可以先定义一个接口(interface), 让这个接口扩展自java.rmi.Remote, 然后写个实现类, 最后用一个工具rmic就可以自动生成客户端和服务器端的代理人了 , 是不是很简单? ”

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public interface HouseLoanCalculator extends Remote{
public List calculate(float total,float interestRate,int years,int loanType)
throws RemoteException;
}

public class HouseLoanCalculatorImpl
extends UnicastRemoteObject
implements HouseLoanCalculator{
@Override
public List calculate(float total,float interestRate,
int years,int LoanType) throws RemoteException{
//实现房贷计算
}
}

(码农翻身老刘注: 从JDK5.0开始, 连这个rmic这一步都可以省略, 完全由JVM自动生成,运行时可以把客户端代理人下载到客户端)

网络的世界远比单机精彩, 不知不觉我已经和这个代理人聊了将近800毫秒, 我的上司已经等不及了,他抱怨地说: “这次怎么这么慢? 难道人类在调试,在你这里加了断点?”

我说 :“没有调试, 原来是本地过程调用,现在变成远程过程调用了!”

作者:码农翻身刘欣

出处:我是一个函数|码农翻身