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shifulong
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Thrift 接口描述语言(IDL)语法说明

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1. 本文档大部分内容翻译自文章:“Thrift:The missing Guide“

        第一 部分主要翻译自 http://wiki.apache.org/thrift/ThriftFeatures

1.1 主要特性:

        IDL  名字空间 / 语言 名字空间 /

       基本类型 / 常量&枚举 / 容器 /

       结构体 / 结构体的演化(升级) /

       服务 / 服务继承 /

       异步调用 / 自定义异常 /

1.2  不支持的特性 

       不支持多态 / 重载.

      没有异构容器: 容器中元素的类型必须一样.

      不能返回 null.

      

2. 语法参考

2.1 Types

Thrift类型系统包括预定义基本类型,用户自定义结构体,容器类型,异常和服务定义

(1) 基本类型

 

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bool:布尔类型(true or value),占一个字节
 
byte:有符号字节
 
 
 
 
double:64位浮点数
 
string:未知编码或者二进制的字符串

 

注意,thrift不支持无符号整型,因为很多目标语言不存在无符号整型(如java)。

(2) 容器类型

Thrift容器与类型密切相关,它与当前流行编程语言提供的容器类型相对应,采用java泛型风格表示的。Thrift提供了3种容器类型:

List<t1>:一系列t1类型的元素组成的有序表,元素可以重复

Set<t1>:一系列t1类型的元素组成的无序表,元素唯一

Map<t1,t2>:key/value对(key的类型是t1且key唯一,value类型是t2)。

容器中的元素类型可以是除了service意外的任何合法thrift类型(包括结构体和异常)。

(3)  结构体和异常

Thrift结构体在概念上同C语言结构体类型—-一种将相关属性聚集(封装)在一起的方式。在面向对象语言中,thrift结构体被转换成类。

异常在语法和功能上类似于结构体,只不过异常使用关键字exception而不是struct关键字声明。但它在语义上不同于结构体—当定义一个RPC服务时,开发者可能需要声明一个远程方法抛出一个异常。

结构体和异常的声明将在下一节介绍。

(4)  服务

服务的定义方法在语法上等同于面向对象语言中定义接口。Thrift编译器会产生实现这些接口的client和server桩。具体参见下一节。

(5)  类型定义

Thrift支持C/C++风格的typedef:

 

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typedef i32 MyInteger   \\a
 
typedef Tweet ReTweet  \\b

 

说明:

a.  末尾没有逗号

b.   struct可以使用typedef

2.2   枚举类型

可以像C/C++那样定义枚举类型,如:

 

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enum TweetType {
 
TWEET,       //a
 
RETWEET = 2, //b
 
DM = 0xa,  //c
 
REPLY
 
}        //d
 
struct Tweet {
 
1: required i32 userId;
 
2: required string userName;
 
3: required string text;
 
4: optional Location loc;
 
5: optional TweetType tweetType = TweetType.TWEET // e
 
16: optional string language = "english"
 
}

 

说明:

a.  编译器默认从0开始赋值

b.  可以赋予某个常量某个整数

c.  允许常量是十六进制整数

d.  末尾没有逗号

e.  给常量赋缺省值时,使用常量的全称

注意,不同于protocol buffer,thrift不支持枚举类嵌套,枚举常量必须是32位的正整数

2.3   注释

Thrfit支持shell注释风格,C/C++语言中单行或者多行注释风格

 

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# This is a valid comment.
 
/*
 
* This is a multi-line comment.
 
* Just like in C.
 
*/
 
// C++/Java style single-line comments work just as well.

 

2.4   命名空间

Thrift中的命名空间同C++中的namespace和java中的package类似,它们均提供了一种组织(隔离)代码的方式。因为每种语言均有自己的命名空间定义方式(如python中有module),thrift允许开发者针对特定语言定义namespace:

 

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namespace cpp com.example.project  // a
 
namespace java com.example.project // b

 

说明:

a.  转化成namespace com { namespace example { namespace project {

b.  转换成package com.example.project

2.5   文件包含

Thrift允许thrift文件包含,用户需要使用thrift文件名作为前缀访问被包含的对象,如:

 

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include "tweet.thrift"           // a
 
...
 
struct TweetSearchResult {
 
1: list<tweet.Tweet> tweets; // b
 
}

 

说明:

a.  thrift文件名要用双引号包含,末尾没有逗号或者分号

b.  注意tweet前缀

2.6   常量

Thrift允许用户定义常量,复杂的类型和结构体可使用JSON形式表示。

 

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const i32 INT_CONST = 1234;    // a
 
const map<string,string> MAP_CONST = {"hello""world""goodnight""moon"}

 

说明:

a.  分号是可选的,可有可无;支持十六进制赋值。

2.7   定义结构体

结构体由一系列域组成,每个域有唯一整数标识符,类型,名字和可选的缺省参数组成。如:

 

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struct Tweet {
 
1: required i32 userId;                  // a
 
2: required string userName;             // b
 
3: required string text;
 
4: optional Location loc;                // c
 
16: optional string language = "english" // d
 
}
 
struct Location {                            // e
 
1: required double latitude;
 
2: required double longitude;
 
}

 

说明:

a.  每个域有一个唯一的,正整数标识符

b.  每个域可以标识为required或者optional(也可以不注明, 默认 optional)

c.  结构体可以包含其他结构体

d.  域可以有缺省值

e.  一个thrift中可定义多个结构体,并存在引用关系

规范的struct定义中的每个域均会使用required或者optional关键字进行标识。如果required标识的域没有赋值,thrift将提示错误。如果optional标识的域没有赋值,该域将不会被序列化传输。如果某个optional标识域有缺省值而用户没有重新赋值,则该域的值一直为缺省值。

与service不同,结构体不支持继承,即,一个结构体不能继承另一个结构体。

2.8   定义服务

在流行的序列化/反序列化框架(如protocol buffer)中,thrift是少有的提供多语言间RPC服务的框架。

Thrift编译器会根据选择的目标语言为server产生服务接口代码,为client产生桩代码。

 

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//“Twitter”与“{”之间需要有空格!!!
service Twitter {
 
// 方法定义方式类似于C语言中的方式,它有一个返回值,一系列参数和可选的异常
 
// 列表. 注意,参数列表和异常列表定义方式与结构体中域定义方式一致.
 
void ping(),                                    // a
 
bool postTweet(1:Tweet tweet);                  // b
 
TweetSearchResult searchTweets(1:string query); // c
 
// ”oneway”标识符表示client发出请求后不必等待回复(非阻塞)直接进行下面的操作,
 
// ”oneway”方法的返回值必须是void
 
oneway void zip()                               // d
 
}

 

说明:

a. 函数定义可以使用逗号或者分号标识结束

b. 参数可以是基本类型或者结构体,参数是只读的(const),不可以作为返回值!!!

c. 返回值可以是基本类型或者结构体

d. 返回值可以是void

注意,函数中参数列表的定义方式与struct完全一样

Service支持继承,一个service可使用extends关键字继承另一个service

3.  产生代码

本节介绍thrift产生各种目标语言代码的方式。本节从几个基本概念开始,逐步引导开发者了解产生的代码是怎么样组织的,进而帮助开发者更快地明白thrift的使用方法。

概念

Thrift的网络栈如下所示:

3.1   Transport

Transport层提供了一个简单的网络读写抽象层。这使得thrift底层的transport从系统其它部分(如:序列化/反序列化)解耦。以下是一些Transport接口提供的方法:

 

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open
 
close
 
read
 
write
 
flush

 

除了以上几个接口,Thrift使用ServerTransport接口接受或者创建原始transport对象。正如名字暗示的那样,ServerTransport用在server端,为到来的连接创建Transport对象。

 

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open
 
listen
 
accept
 
close

 

3.2   Protocol

Protocol抽象层定义了一种将内存中数据结构映射成可传输格式的机制。换句话说,Protocol定义了datatype怎样使用底层的Transport对自己进行编解码。因此,Protocol的实现要给出编码机制并负责对数据进行序列化。

Protocol接口的定义如下:

 

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writeMessageBegin(name, type, seq)
 
writeMessageEnd()
 
writeStructBegin(name)
 
writeStructEnd()
 
writeFieldBegin(name, type, id)
 
writeFieldEnd()
 
writeFieldStop()
 
writeMapBegin(ktype, vtype, size)
 
writeMapEnd()
 
writeListBegin(etype, size)
 
writeListEnd()
 
writeSetBegin(etype, size)
 
writeSetEnd()
 
writeBool(bool)
 
writeByte(byte)
 
writeI16(i16)
 
writeI32(i32)
 
writeI64(i64)
 
writeDouble(double)
 
writeString(string)
 
name, type, seq = readMessageBegin()
 
readMessageEnd()
 
name = readStructBegin()
 
readStructEnd()
 
name, type, id = readFieldBegin()
 
readFieldEnd()
 
k, v, size = readMapBegin()
 
readMapEnd()
 
etype, size = readListBegin()
 
readListEnd()
 
etype, size = readSetBegin()
 
readSetEnd()
 
bool = readBool()
 
byte = readByte()
 
i16 = readI16()
 
i32 = readI32()
 
i64 = readI64()
 
double = readDouble()
 
string = readString()

 

下面是一些对大部分thrift支持的语言均可用的protocol:

(1)     binary:简单的二进制编码

(2)     Compact:具体见THRIFT-11

(3)     Json

3.3   Processor

Processor封装了从输入数据流中读数据和向数据数据流中写数据的操作。读写数据流用Protocol对象表示。Processor的结构体非常简单:

 

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interface TProcessor {
 
bool process(TProtocol in, TProtocol out) throws TException
 
}

 

与服务相关的processor实现由编译器产生。Processor主要工作流程如下:从连接中读取数据(使用输入protocol),将处理授权给handler(由用户实现),最后将结果写到连接上(使用输出protocol)。

3.4   Server

Server将以上所有特性集成在一起:

(1)  创建一个transport对象

(2)  为transport对象创建输入输出protocol

(3)  基于输入输出protocol创建processor

(4)  等待连接请求并将之交给processor处理

3.5   应用举例

下面,我们讨论thrift文件产生的特定语言代码。下面给出thrift文件描述:

 

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namespace cpp thrift.example
 
namespace java thrift.example
 
enum TweetType {
 
TWEET,
 
RETWEET = 2,
 
DM = 0xa,
 
REPLY
 
}
 
struct Location {
 
1: required double latitude;
 
2: required double longitude;
 
}
 
struct Tweet {
 
1: required i32 userId;
 
2: required string userName;
 
3: required string text;
 
4: optional Location loc;
 
5: optional TweetType tweetType = TweetType.TWEET;
 
16: optional string language = "english";
 
}
 
typedef list<Tweet> TweetList
 
struct TweetSearchResult {
 
1: TweetList tweets;
 
}
 
const i32 MAX_RESULTS = 100;
 
service Twitter {
 
void ping(),
 
bool postTweet(1:Tweet tweet);
 
TweetSearchResult searchTweets(1:string query);
 
oneway void zip()
 
}

 

(1) Java语言

(a)  产生的文件

一个单独的文件(Constants.java)包含所有的常量定义。

每个结构体,枚举或者服务各占一个文件

$ tree gen-java

`– thrift

`– example

|– Constants.java

|– Location.java

|– Tweet.java

|– TweetSearchResult.java

|– TweetType.java

`– Twitter.java

(b)  类型

thrift将各种基本类型和容器类型映射成java类型:

 

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bool: boolean
 
byte: byte
 
i16: short
 
i32: int
 
i64: long
 
doubledouble
 
string: String
 
list<t1>: List<t1>
 
set<t1>: Set<t1>
 
map<t1,t2>: Map<t1, t2>

 

(c)  typedef

Java不支持typedef,它只使用原始类型,如,在上面的例子中,产生的代码中,TweetSearchResult会被还原成list<Tweet> tweets

(d)  Enum

Thrift直接将枚举类型映射成java的枚举类型。用户可以使用geValue方法获取枚举常量的值。此外,编译器会产生一个findByValue方法获取枚举对应的数值。

(e)  常量

Thrift把所有的常量放在一个叫Constants的public类中,每个常量修饰符是public static final。

(2)  C++语言

(a)  产生的文件

所有变量均存放在一个.cpp/.h文件对中

所有的类型定义(枚举或者结构体)存放到另一个.cpp/.h文件对中

每一个service有自己的.cpp/.h文件

$ tree gen-cpp

|– example_constants.cpp

|– example_constants.h

|– example_types.cpp

|– example_types.h

|– Twitter.cpp

|– Twitter.h

`– Twitter_server.skeleton.cpp

其他语言

Python,Ruby,javascript等

4.  注意事项

thrift文件内容可能会随着时间变化的。如果已经存在的消息类型不再符合设计要求,比如,新的设计要在message格式中添加一个额外字段,但你仍想使用以前的thrift文件产生的处理代码。如果想要达到这个目的,只需:

(1)  不要修改已存在的field id或者已经存在的接口.

(2)  新添加的域必须是optional的,以便格式兼容。对于一些语言,如果要为optional的字段赋值,需要特殊处理,比如对于C++语言,要为

 

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struct Example{
 
1 : i32 id,
 
2 : string name,
 
3 : optional age,
 
}

 

中的optional字段age赋值,需要将它的__isset值设为true,这样才能序列化并传输或者存储(不然optional字段被认为不存在,不会被传输或者存储),

如:

 

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Example example;
 
......
 
example.age=10,
 
example.__isset.age = true//__isset是每个thrift对象的自带的public成员,来指定optional字段是否启用并赋值。
 
......

 

(3)  非required域可以删除,前提是它的整数编号不会被其他域使用。对于删除的字段,名字前面可添加“OBSOLETE_”以防止其他字段使用它的整数编号。

(4) thrift文件应该是unix格式的(windows下的换行符与unix不同,可能会导致你的程序编译不过),如果是在window下编写的,可使用dos2unix转化为unix格式。

  (5)    thrift不支持多态,即不支持方法重载(overload)。换句话说,在同一thrfit service中,方法名必须是唯一的.

  (6) thrift Struct(对应java中一个对象)下每个Field(对就java 对象的属性)的fieldId是唯一的,且可以乱序可以不连续.

  (7)  thrift struct 的fieldName在rpc过程中是无意义的,thrift根据field Id 与field type进行反序列化.

  (8)  thrift struct 下field id有范围限制(2字节)

  (9)   长连接(多次复用同一个TTransport)时,不要使用oneway修饰符

   (10) 关于变量修饰符, 大量实际应用案例得到的经验:

         一般情况下可以不用修饰符, 尤其是 required, 容易导致有一端没有及时升级导致通讯出错.

 

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