REST（Representational State Transfer）API和gRPC是什么，作為兩種主流的通信協議，各自支撐著無數的系統和應用。REST以其無狀態性和易于使用的特點，長期以來被廣泛應用在網絡服務的構建中。而gRPC則憑借出色的性能和跨語言兼容性，正逐漸成為現代微服務架構中的首選技術。

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

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

1. 高效的序列化：gRPC 使用 Protocol Buffers 進行數據序列化，它比 JSON 或 XML 更緊湊，因此傳輸效率更高。
2. 強類型約定：使用 Protocol Buffers 定義接口時，您可以明確指定數據的類型和結構，這可以在通信時幫助減少錯誤和數據不一致性。
3. 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。
4. 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器可以同時發送和接收數據流，非常適合構建實時應用程序。

gRPC是什么，它在許多不同領域都有廣泛的應用，包括：微服務通信、實時應用程序、移動應用程序。在許多不同領域都有廣泛的應用，包括：

1. 微服務通信：gRPC 是構建微服務架構的理想選擇，它提供了高效的通信和強類型約定，有助于減少微服務之間的通信復雜性。
2. 實時應用程序：雙向流式通信使 gRPC 成為構建實時應用程序，如游戲、聊天和股票交易系統的理想選擇。
3. 移動應用程序：gRPC 可以與移動應用程序集成，提供快速、高效的數據傳輸，同時支持多平臺。

了解gRPC是什么，以及它如何作為一種現代化的遠程過程調用框架，已經成為了許多大型互聯網公司和項目的首選通信方式，是至關重要的。通過學習和掌握 gRPC，您可以更輕松地構建可靠的分布式系統，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架構風格的應用程序接口，它利用HTTP的標準方法來獲取和操作數據資源。REST代表Representational State Transfer，即表述性狀態轉移，是一組設計原則，用于構建處于網絡中的分布式軟件系統。

1、概念

REST是一種軟件架構風格，而不是標準或協議。它是由Roy Fielding在2000年的博士論文中提出的，旨在利用Web技術的潛力來設計可擴展、簡單且可靠的系統。一個RESTful API是遵循REST原則的Web API，通過標準HTTP方法展現和操作資源，其中資源通過URI（統一資源標識符）進行標識，并使用標準的媒體類型比如JSON或XML來傳遞資源的狀態或表述。

2、特點

1. 無狀態性：REST API的一個核心原則是無狀態，這意味著每次請求必須包含所有必要的信息，服務器不會保留任何客戶端請求的上下文信息。這樣做保證了服務的可靠性、可伸縮性和獨立性。
2. 統一接口：客戶端與服務器的交互遵循統一的接口原則，使得從不同客戶端訪問API變得簡單和一致。統一接口包括資源的標識、通過表述來操縱資源、自描述訊息和超媒體作為應用程序狀態的引擎（HATEOAS）。
3. 客戶端-服務端分離：REST架構中，客戶端和服務端的職責是明確分開。這種分離增加了客戶端和服務端實現的靈活性，使得雙方可以獨立地演進和擴展。
4. 可見性、可靠性和可伸縮性：通過無狀態、分層系統和緩存管理的原則，REST API設計支持了良好的網絡可見性、可靠性和服務的可伸縮性。
5. 緩存處理：REST允許客戶端或者代理服務器緩存響應。正確使用緩存可以減輕服務器壓力，減少延遲，提高系統整體性能。
6. 層次化系統：REST架構中的服務可以分層組織，每一層可以調用下一層的服務。這種結構有助于構建一個由多個獨立組件組成的松耦合的系統。

REST API的這些特點使它成為構建網絡應用程序的流行選擇，特別是在需要大規模分布式系統和Web服務的場合。然而，隨著應用需求日益復雜，REST API的某些局限性也逐漸凸顯，例如在處理大量數據和實時通信方面。這些挑戰促使了gRPC等新技術的出現和發展，提供了更多的選擇來滿足現代應用的需求。

二、grpc是什么

gRPC是一個高性能、開源和通用的RPC框架，由Google主導開發，其核心在于使客戶端和服務器端的通信更快、更穩定。它允許開發者定義服務的請求和響應數據（稱為消息）和服務方法，這些定義在Protocol Buffers（一種語言無關的接口描述語言）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開發的開源RPC框架，旨在為客戶端和服務器之間的通信提供更快和更穩定的方式。通過使用Protocol Buffers，gRPC不僅提高了數據傳輸的效率，而且還確保了不同編程語言之間的互操作性。

在gRPC中，開發者首先需要定義服務的接口和消息類型，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方法的名稱、請求消息的結構以及預期的響應消息。gRPC是什么？它是一種讓這些定義自動化生成客戶端和服務器端代碼的機制，從而簡化了跨語言和跨平臺服務的創建和維護。

gRPC通過HTTP/2進行通信，支持雙向流、流控制、頭部壓縮等現代特性，這些特性使得gRPC在微服務架構和分布式系統中表現出色。此外，gRPC的接口定義語言（IDL）和代碼生成工具鏈使得它在多種編程語言中都能保持一致性和高效的實現。

總的來說，gRPC是什么？它是一個強大的通信框架，能夠滿足現代應用程序對高性能和跨語言支持的需求。通過使用gRPC，開發者可以構建快速、可靠且易于維護的分布式系統。

1、概念

RPC，即遠程過程調用，是一種計算機通信協議。該協議允許位于不同地址空間的程序之間進行通信，就像調用本地服務一樣簡單。gRPC在RPC模型的基礎上構建，提供了客戶端應用可以直接調用在不同服務器上運行的方法，而不需要了解底層網絡通信的細節的能力。

2、特點

1. 基于HTTP/2：gRPC利用HTTP/2協議傳輸數據，這使其支持多路復用、服務器推送等領先特性，可以在單個TCP連接上完成多個請求和響應，顯著提升性能。
2. 接口定義語言（IDL）：通過Protocol Buffers作為接口定義語言來描述服務接口和消息結構，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。
3. 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之間進行通信變得可能。可以在一個編程語言中編寫服務端，而客戶端則可以在另一種語言中實現。
4. 雙向流和鏈接控制：gRPC支持雙向流，客戶端和服務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。
5. 強類型：由于服務和消息是通過.proto文件預先定義，gRPC服務非常嚴格地遵循協議規范，提供了比REST API更嚴格的類型安全。
6. 靈活度和生產力：因為.proto文件定義了服務契約，所以gRPC框架能夠自動生成客戶端和服務器端代碼，這提升了生產力并減少了人為錯誤。
7. 低延遲和高吞吐量：gRPC使用二進制傳輸數據，相較文本格式數據，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作為現代化應用程序架構和微服務中的一項關鍵技術，其設計思想結合了有效的網絡傳輸和程序語言的多元化，它的出現和發展，為分布式系統中的服務間通信提供了新的解決方案。隨著企業越來越多地采用微服務架構，gRPC展現出其在搭建高效、強類型、跨語言的通信系統上的獨特優勢。

三、REST API與gRPC的對比

1. 網絡傳輸協議：REST API通常運行于HTTP/1.1之上，這是其出生時的互聯網標準。雖然HTTP/1.1足以處理簡單的請求-響應模型，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作為傳輸協議，HTTP/2引入了多路復用和服務器推送等新特性，支持雙向通信和更小的延遲，特別適合高負載的環境和實時數據處理。
2. 數據序列化：REST API多以JSON為主進行數據的序列化和反序列化，JSON易于人類閱讀和編寫，但在網絡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據序列化格式，ProtoBuf在效率和性能上都優于JSON格式，因其緊湊的二進制格式，在數據大小和編解碼速度上都有明顯優勢。
3. 語言支持和生態系統：REST API憑借其基于HTTP的簡單性，在開發者生態中得到了廣泛支持。幾乎所有編程語言都有HTTP庫來調用REST API，而REST本身也不限定使用的數據格式，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gRPC通信，但相對于REST, gRPC的生態系統還比較年輕。雖然ProtoBuf提供了跨語言的結構數據序列化，但這也減少了與已存在HTTP生態系統的兼容性。
4. 性能：REST API在易用性和簡單性上勝過gRPC，但對于大量數據交換和實時性要求高的應用場景，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勢，特別在微服務內部或者要求低延遲通信的系統中表現出色。
5. 開發效率：REST API雖然廣為人知且易于開始，但因為其無狀態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端代碼，這大幅提升了工程團隊的開發效率并降低了人為錯誤。
6. 流處理：REST API不內置支持流處理，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/響應模式、服務器端流、客戶端流和雙向流，非常適合需要流控制的應用場景。
7. 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。大多數的網絡設備和服務器默認支持HTTP，因此無需額外配置即可跨越公司防火墻。gRPC盡管在性能上有優勢，但由于依賴HTTP/2，它可能需要額外的配置和環境支持，尤其是在老舊的系統或不支持HTTP/2的網絡環境中。

四、總結

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議并不是一件簡單的事情。對于需求更多在于穩定性、普遍適用性及兼容現有Web生態的系統，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及部署模式，使它在許多場景下依然是最佳選擇，尤其是當公開、標準化的Web接口成為必要時。而對于追求最佳性能，以及在多個微服務之間需要進行密集數據交互的場景，gRPC則以其現代化的設計和強大的功能展示了非凡的實力。

五、關于gRPC的FAQ

1. 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。
2. 如何開始使用gRPC？ 可以通過按照gRPC官網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。
3. gRPC的許可證是什么？ gRPC的所有實現都在Apache 2.0許可證下。
4. 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貢獻者都需要簽署CLA（貢獻者許可協議）。如果有關于gRPC的項目想法，可以閱讀指南并提交。
5. gRPC的文檔在哪里？ gRPC的文檔可以在grpc.io上找到。
6. gRPC的最新版本是什么？ gRPC的最新發布標簽是v1.66.0。
7. gRPC的發布周期是多久？ gRPC項目以master分支始終穩定為目標。項目（跨各種運行時）努力每6周發布一次檢查點版本。
8. gRPC是否支持瀏覽器？ gRPC-Web項目已經普遍可用，它允許JavaScript應用程序通過特殊的代理（默認是Envoy）連接到gRPC服務。
9. gRPC是否支持我最喜歡的數據格式（JSON、Protobuf、Thrift、XML）？ 是的，gRPC被設計為可擴展以支持多種內容類型。初始版本包含對Protobuf的支持，并且有外部支持對其他內容類型如FlatBuffers和Thrift的支持。
10. gRPC如何在移動應用開發中提供幫助？ gRPC和Protobuf為精確定義服務和自動生成可靠的iOS、Android客戶端庫以及提供后端的服務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，這有助于節省帶寬、通過更少的TCP連接完成更多工作，以及節省CPU使用和電池壽命。

六、參考鏈接

4 種主流的 API 架構風格對比

簡單對比 RPC 和 Restful API

restful api與 rpc