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REST（Representational State Transfer）API和gRPC是什么，作為兩種主流的通信協(xié)議，各自支撐著無數(shù)的系統(tǒng)和應(yīng)用。REST以其無狀態(tài)性和易于使用的特點，長期以來被廣泛應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的構(gòu)建中。而gRPC則憑借出色的性能和跨語言兼容性，正逐漸成為現(xiàn)代微服務(wù)架構(gòu)中的首選技術(shù)。

在本文中，我們將一探究竟，深入比較這兩種通信機制的優(yōu)勢與不足，探討它們在不同應(yīng)用場景下的最佳實踐。我們將以目前云計算和微服務(wù)趨勢的最新發(fā)展動態(tài)為背景，為讀者提供一個清晰的視角，以便在項目開發(fā)中做出明智的通信協(xié)議選擇。

gRPC是什么，它是由 Google 開發(fā)的開源遠程過程調(diào)用（RPC）框架，它使用 Protocol Buffers（protobuf）作為接口定義語言（IDL）和序列化格式。與傳統(tǒng)的 RESTful API 相比，gRPC 提供了更高效的通信機制，具有以下顯著優(yōu)勢：

高效的序列化：gRPC 使用 Protocol Buffers 進行數(shù)據(jù)序列化，它比 JSON 或 XML 更緊湊，因此傳輸效率更高。
強類型約定：使用 Protocol Buffers 定義接口時，您可以明確指定數(shù)據(jù)的類型和結(jié)構(gòu)，這可以在通信時幫助減少錯誤和數(shù)據(jù)不一致性。
多語言支持：gRPC 支持多種編程語言，包括但不限于 Java、Go、Python、C#、Node.js，這使得它成為了跨平臺、跨語言的通信方案。
雙向流式通信：gRPC 支持雙向流式通信，這意味著客戶端和服務(wù)器可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)流，非常適合構(gòu)建實時應(yīng)用程序。

gRPC是什么，它在許多不同領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，包括：微服務(wù)通信、實時應(yīng)用程序、移動應(yīng)用程序。在許多不同領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，包括：

微服務(wù)通信：gRPC 是構(gòu)建微服務(wù)架構(gòu)的理想選擇，它提供了高效的通信和強類型約定，有助于減少微服務(wù)之間的通信復(fù)雜性。
實時應(yīng)用程序：雙向流式通信使 gRPC 成為構(gòu)建實時應(yīng)用程序，如游戲、聊天和股票交易系統(tǒng)的理想選擇。
移動應(yīng)用程序：gRPC 可以與移動應(yīng)用程序集成，提供快速、高效的數(shù)據(jù)傳輸，同時支持多平臺。

了解gRPC是什么，以及它如何作為一種現(xiàn)代化的遠程過程調(diào)用框架，已經(jīng)成為了許多大型互聯(lián)網(wǎng)公司和項目的首選通信方式，是至關(guān)重要的。通過學(xué)習(xí)和掌握 gRPC，您可以更輕松地構(gòu)建可靠的分布式系統(tǒng)，提供卓越的用戶體驗。

注：更多REST API概念的辨析，請閱讀 REST API常見問題。

一、REST API是什么

REST API是基于REST架構(gòu)風(fēng)格的應(yīng)用程序接口，它利用HTTP的標(biāo)準(zhǔn)方法來獲取和操作數(shù)據(jù)資源。REST代表Representational State Transfer，即表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移，是一組設(shè)計原則，用于構(gòu)建處于網(wǎng)絡(luò)中的分布式軟件系統(tǒng)。

1、概念

REST是一種軟件架構(gòu)風(fēng)格，而不是標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議。它是由Roy Fielding在2000年的博士論文中提出的，旨在利用Web技術(shù)的潛力來設(shè)計可擴展、簡單且可靠的系統(tǒng)。一個RESTful API是遵循REST原則的Web API，通過標(biāo)準(zhǔn)HTTP方法展現(xiàn)和操作資源，其中資源通過URI（統(tǒng)一資源標(biāo)識符）進行標(biāo)識，并使用標(biāo)準(zhǔn)的媒體類型比如JSON或XML來傳遞資源的狀態(tài)或表述。

2、特點

無狀態(tài)性：REST API的一個核心原則是無狀態(tài)，這意味著每次請求必須包含所有必要的信息，服務(wù)器不會保留任何客戶端請求的上下文信息。這樣做保證了服務(wù)的可靠性、可伸縮性和獨立性。
統(tǒng)一接口：客戶端與服務(wù)器的交互遵循統(tǒng)一的接口原則，使得從不同客戶端訪問API變得簡單和一致。統(tǒng)一接口包括資源的標(biāo)識、通過表述來操縱資源、自描述訊息和超媒體作為應(yīng)用程序狀態(tài)的引擎（HATEOAS）。
客戶端-服務(wù)端分離：REST架構(gòu)中，客戶端和服務(wù)端的職責(zé)是明確分開。這種分離增加了客戶端和服務(wù)端實現(xiàn)的靈活性，使得雙方可以獨立地演進和擴展。
可見性、可靠性和可伸縮性：通過無狀態(tài)、分層系統(tǒng)和緩存管理的原則，REST API設(shè)計支持了良好的網(wǎng)絡(luò)可見性、可靠性和服務(wù)的可伸縮性。
緩存處理：REST允許客戶端或者代理服務(wù)器緩存響應(yīng)。正確使用緩存可以減輕服務(wù)器壓力，減少延遲，提高系統(tǒng)整體性能。
層次化系統(tǒng)：REST架構(gòu)中的服務(wù)可以分層組織，每一層可以調(diào)用下一層的服務(wù)。這種結(jié)構(gòu)有助于構(gòu)建一個由多個獨立組件組成的松耦合的系統(tǒng)。

REST API的這些特點使它成為構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的流行選擇，特別是在需要大規(guī)模分布式系統(tǒng)和Web服務(wù)的場合。然而，隨著應(yīng)用需求日益復(fù)雜，REST API的某些局限性也逐漸凸顯，例如在處理大量數(shù)據(jù)和實時通信方面。這些挑戰(zhàn)促使了gRPC等新技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，提供了更多的選擇來滿足現(xiàn)代應(yīng)用的需求。

二、grpc是什么

gRPC是一個高性能、開源和通用的RPC框架，由Google主導(dǎo)開發(fā)，其核心在于使客戶端和服務(wù)器端的通信更快、更穩(wěn)定。它允許開發(fā)者定義服務(wù)的請求和響應(yīng)數(shù)據(jù)（稱為消息）和服務(wù)方法，這些定義在Protocol Buffers（一種語言無關(guān)的接口描述語言）中以.proto文件格式進行編寫。

gRPC是什么？簡單來說，它是一個由Google開發(fā)的開源RPC框架，旨在為客戶端和服務(wù)器之間的通信提供更快和更穩(wěn)定的方式。通過使用Protocol Buffers，gRPC不僅提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩疫€確保了不同編程語言之間的互操作性。

在gRPC中，開發(fā)者首先需要定義服務(wù)的接口和消息類型，這是通過在.proto文件中使用Protocol Buffers語言來完成的。這些定義包括了服務(wù)方法的名稱、請求消息的結(jié)構(gòu)以及預(yù)期的響應(yīng)消息。gRPC是什么？它是一種讓這些定義自動化生成客戶端和服務(wù)器端代碼的機制，從而簡化了跨語言和跨平臺服務(wù)的創(chuàng)建和維護。

gRPC通過HTTP/2進行通信，支持雙向流、流控制、頭部壓縮等現(xiàn)代特性，這些特性使得gRPC在微服務(wù)架構(gòu)和分布式系統(tǒng)中表現(xiàn)出色。此外，gRPC的接口定義語言（IDL）和代碼生成工具鏈?zhǔn)沟盟诙喾N編程語言中都能保持一致性和高效的實現(xiàn)。

總的來說，gRPC是什么？它是一個強大的通信框架，能夠滿足現(xiàn)代應(yīng)用程序?qū)Ω咝阅芎涂缯Z言支持的需求。通過使用gRPC，開發(fā)者可以構(gòu)建快速、可靠且易于維護的分布式系統(tǒng)。

1、概念

RPC，即遠程過程調(diào)用，是一種計算機通信協(xié)議。該協(xié)議允許位于不同地址空間的程序之間進行通信，就像調(diào)用本地服務(wù)一樣簡單。gRPC在RPC模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建，提供了客戶端應(yīng)用可以直接調(diào)用在不同服務(wù)器上運行的方法，而不需要了解底層網(wǎng)絡(luò)通信的細節(jié)的能力。

2、特點

基于HTTP/2：gRPC利用HTTP/2協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，這使其支持多路復(fù)用、服務(wù)器推送等領(lǐng)先特性，可以在單個TCP連接上完成多個請求和響應(yīng)，顯著提升性能。
接口定義語言（IDL）：通過Protocol Buffers作為接口定義語言來描述服務(wù)接口和消息結(jié)構(gòu)，其具有更小的消息大小和更快的處理速度，是JSON和XML的高效替代品。
跨語言支持：gRPC支持多種編程語言，使得在不同語言編寫的服務(wù)之間進行通信變得可能。可以在一個編程語言中編寫服務(wù)端，而客戶端則可以在另一種語言中實現(xiàn)。
雙向流和鏈接控制：gRPC支持雙向流，客戶端和服務(wù)器端可以通過流控制來推送消息流，并對消息傳輸進行精細控制。
強類型：由于服務(wù)和消息是通過.proto文件預(yù)先定義，gRPC服務(wù)非常嚴格地遵循協(xié)議規(guī)范，提供了比REST API更嚴格的類型安全。
靈活度和生產(chǎn)力：因為.proto文件定義了服務(wù)契約，所以gRPC框架能夠自動生成客戶端和服務(wù)器端代碼，這提升了生產(chǎn)力并減少了人為錯誤。
低延遲和高吞吐量：gRPC使用二進制傳輸數(shù)據(jù)，相較文本格式數(shù)據(jù)，它的編碼、解碼效率更高，保證了更低的延遲和更高的吞吐量。

gRPC作為現(xiàn)代化應(yīng)用程序架構(gòu)和微服務(wù)中的一項關(guān)鍵技術(shù)，其設(shè)計思想結(jié)合了有效的網(wǎng)絡(luò)傳輸和程序語言的多元化，它的出現(xiàn)和發(fā)展，為分布式系統(tǒng)中的服務(wù)間通信提供了新的解決方案。隨著企業(yè)越來越多地采用微服務(wù)架構(gòu)，gRPC展現(xiàn)出其在搭建高效、強類型、跨語言的通信系統(tǒng)上的獨特優(yōu)勢。

三、REST API與gRPC的對比

	REST API	gRPC
網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議	HTTP/1.1及以上	HTTP/2
數(shù)據(jù)序列化	JSON	ProtoBuf
語言支持	幾乎所有語言	主流語言
性能		√
開發(fā)效率	√
流處理		√
可用性和兼容性	√

網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議：REST API通常運行于HTTP/1.1之上，這是其出生時的互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。雖然HTTP/1.1足以處理簡單的請求-響應(yīng)模型，但它在性能上受限于頭部阻塞和僅支持請求級的單向通信。gRPC則利用HTTP/2作為傳輸協(xié)議，HTTP/2引入了多路復(fù)用和服務(wù)器推送等新特性，支持雙向通信和更小的延遲，特別適合高負載的環(huán)境和實時數(shù)據(jù)處理。
數(shù)據(jù)序列化：REST API多以JSON為主進行數(shù)據(jù)的序列化和反序列化，JSON易于人類閱讀和編寫，但在網(wǎng)絡(luò)傳輸和解析上比二進制格式低效。而gRPC采用Protocol Buffers（ProtoBuf）作為其默認的接口定義語言和數(shù)據(jù)序列化格式，ProtoBuf在效率和性能上都優(yōu)于JSON格式，因其緊湊的二進制格式，在數(shù)據(jù)大小和編解碼速度上都有明顯優(yōu)勢。
語言支持和生態(tài)系統(tǒng)：REST API憑借其基于HTTP的簡單性，在開發(fā)者生態(tài)中得到了廣泛支持。幾乎所有編程語言都有HTTP庫來調(diào)用REST API，而REST本身也不限定使用的數(shù)據(jù)格式，甚至可以是純文本或HTML，增加了靈活性。但是gRPC提供了官方支持的庫在多種編程語言中實現(xiàn)gRPC通信，但相對于REST, gRPC的生態(tài)系統(tǒng)還比較年輕。雖然ProtoBuf提供了跨語言的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)序列化，但這也減少了與已存在HTTP生態(tài)系統(tǒng)的兼容性。
性能：REST API在易用性和簡單性上勝過gRPC，但對于大量數(shù)據(jù)交換和實時性要求高的應(yīng)用場景，它的性能可能成為瓶頸。雖然gRPC由于采用了HTTP/2和ProtoBuf，對于性能有明顯的優(yōu)勢，特別在微服務(wù)內(nèi)部或者要求低延遲通信的系統(tǒng)中表現(xiàn)出色。
開發(fā)效率：REST API雖然廣為人知且易于開始，但因為其無狀態(tài)和無固定契約的特性，可能需要更多的文檔和工具來保證接口的一致性。gRPC利用.proto文件中的強契約，可以自動生成客戶端和服務(wù)端代碼，這大幅提升了工程團隊的開發(fā)效率并降低了人為錯誤。
流處理：REST API不內(nèi)置支持流處理，通常通過輪詢或長輪詢來模擬流，這在效率上并不理想。gRPC支持四種類型的RPC：單一請求/響應(yīng)模式、服務(wù)器端流、客戶端流和雙向流，非常適合需要流控制的應(yīng)用場景。
可用性和兼容性：REST API的普適性和易用性使其更易被廣泛接納。大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器默認支持HTTP，因此無需額外配置即可跨越公司防火墻。gRPC盡管在性能上有優(yōu)勢，但由于依賴HTTP/2，它可能需要額外的配置和環(huán)境支持，尤其是在老舊的系統(tǒng)或不支持HTTP/2的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。

四、總結(jié)

在考量了REST API與gRPC的不同特性之后，我們可以清楚地看到，盡管兩者各有千秋，但選擇合適的通信協(xié)議并不是一件簡單的事情。對于需求更多在于穩(wěn)定性、普遍適用性及兼容現(xiàn)有Web生態(tài)的系統(tǒng)，REST API仍然是一種可靠的選擇。它所具有的簡潔性和成熟的開發(fā)及部署模式，使它在許多場景下依然是最佳選擇，尤其是當(dāng)公開、標(biāo)準(zhǔn)化的Web接口成為必要時。而對于追求最佳性能，以及在多個微服務(wù)之間需要進行密集數(shù)據(jù)交互的場景，gRPC則以其現(xiàn)代化的設(shè)計和強大的功能展示了非凡的實力。

五、關(guān)于gRPC的FAQ

哪些編程語言支持gRPC？ gRPC支持多種編程語言和平臺，具體可以查看官方支持列表。
如何開始使用gRPC？ 可以通過按照gRPC官網(wǎng)提供的安裝指南開始使用gRPC，或者訪問gRPC GitHub組織頁面，選擇你感興趣的運行時或語言，并按照README指南操作。
gRPC的許可證是什么？ gRPC的所有實現(xiàn)都在Apache 2.0許可證下。
如何為gRPC做出貢獻？ gRPC歡迎貢獻者，并且所有的代碼庫都托管在GitHub上。無論是個人還是企業(yè)貢獻者都需要簽署CLA（貢獻者許可協(xié)議）。如果有關(guān)于gRPC的項目想法，可以閱讀指南并提交。
gRPC的文檔在哪里？ gRPC的文檔可以在grpc.io上找到。
gRPC的最新版本是什么？ gRPC的最新發(fā)布標(biāo)簽是v1.66.0。
gRPC的發(fā)布周期是多久？ gRPC項目以master分支始終穩(wěn)定為目標(biāo)。項目（跨各種運行時）努力每6周發(fā)布一次檢查點版本。
gRPC是否支持瀏覽器？ gRPC-Web項目已經(jīng)普遍可用，它允許JavaScript應(yīng)用程序通過特殊的代理（默認是Envoy）連接到gRPC服務(wù)。
gRPC是否支持我最喜歡的數(shù)據(jù)格式（JSON、Protobuf、Thrift、XML）？ 是的，gRPC被設(shè)計為可擴展以支持多種內(nèi)容類型。初始版本包含對Protobuf的支持，并且有外部支持對其他內(nèi)容類型如FlatBuffers和Thrift的支持。
gRPC如何在移動應(yīng)用開發(fā)中提供幫助？ gRPC和Protobuf為精確定義服務(wù)和自動生成可靠的iOS、Android客戶端庫以及提供后端的服務(wù)器提供了一種簡單的方式。客戶端可以利用高級的流控制和連接特性，這有助于節(jié)省帶寬、通過更少的TCP連接完成更多工作，以及節(jié)省CPU使用和電池壽命。