深入Java分布式计算的使用分析

如果所有组件都在同一台计算机的同一个Java虚拟机的同一个堆空间上执行是最简单的,但实际中我们面对的往往不是如此单一的情况,如果用户端只是个能够执行Java的装置怎么办？如果为了安全性的理由只能让服务器上的程序存取数据库怎么办?

我们知道,大多数情况下,方法的调用都是发生在相同堆上的两个对象之间,如果要调用不同机器上的对象的方法呢?

通常,我们从某一台计算机上面取得另一台计算机上的信息是通过socket的输入/输出流,打开另一台计算机的socket连接,然后取得outputStream来写入数据.但如果要调用另一台计算机上,另一个Java虚拟机上面的对象的方法你？我们当然可以自己定义和设计通信协议来调用,然后通过Socket把执行结果再传回去,并且还能够像是对本机的方法调用一样,也就是说想要调用远程的对象(像是别的堆上的),却又要像是一般的调用.

这就是RMI带给我们的功能.

远程过程调用的设计

要创建出4种东西:服务器、客户端、服务器辅助设施和客户端辅助设施.

1.创建客户端和服务端应用程序,服务器应用程序时个远程服务,是个带有客户端会调用的方法的对象

2.创建客户端和服务器端的辅助设施(helper)他们会处理所有客户端和服务器的底层网络输入/输出细节,让客户端和程序好像在处理本地调用一样.

辅助设施的任务辅助设施是个在实际上执行通信的对象,他们会让客户端感觉上好像是在调用本机对象,客户端对象看起来像是在调用远程的方法,但实际上它只是在调用本地处理Socket和串流细节的代理.在服务器这端,服务器的辅助设施会通过socket连接来自客户端设施的要求,解析打包送来的信息,然后调用真正的服务,因此对服务对象来说此调用来自本地.服务的辅助设施取得返回值之后就把它包装然后送回去(通过socket的输出串流)给客户端的辅助设施.客户端的辅助设施会解开这些信息传输给客户端的对象

调用方法的过程

1.客户端对象对辅助设施对象调用doBigThing()

2.客户端辅助设施把调用信息打包通过网络送到服务器的辅助设施

3.服务端的辅助设施解开来自客户端辅助设施的信息,并以此调用真正的服务.

这个过程的描述图如下:

Java RMI提供客户端和服务器端的辅助设施对象

在Java中,RMI已经帮我们创建好客户端和服务器端的辅助设施,它也知道如何让客户端辅助设施看起来像是真正的服务,也就是说,RMI知道如何提供相同的方法给客户端调用.

此外,RMI有提供执行期所需全部的基础设施,包括服务的查询以及让客户端能够找到与取得客户端的辅助设施(真正的服务代理人).

使用RMI时,无需编写任何网络或输入/输出的程序,客户端对远程方法的调用就跟对同一个Java虚拟机上的方法调用是一样的.

一般调用和RMI调用有一点不同,虽然对客户端来说,此方法调用看起来像是本地的,但是客户端辅助设施会通过网络发出调用,此调用最终还是会涉及到socket和串流,一开始是本机调用,代理会把它转成远程的.中间的信息是如何从Java虚拟机送到Java虚拟机要看辅助设施对象所用的协议而定.

使用RMI时,必须要决定协议：JRMP或IIOP,JRMP是RMI原生的协议,它是为Java间的远程调用而设计的,另外一方面,IIOP是为了CORBA而产生的,它让我们能够调用Java对象或其它类型的远程方法,CORBA通常比RMI麻烦,因为若两端不全都是Java的话,就会产生一堆可怕的转译和交谈操作.

我们只关心Java对Java的操作，所以会使用相当简易的RMI.

在RMI中,客户端的辅助设施称为stub,而服务器端的辅助设施称为skeleton.

如何创建远程服务

1.创建Remote接口

远程的接口定义了客户端可以远程调用的方法,它是个作为服务的多态化类.stub和服务都会实现此接口

2.实现Remote接口

这个是真正执行的类,它实现出定义在该接口上的方法,它是客户端会调用的对象

3.用rmic产生stub和skeleton

客户端和服务器都有helper,我们无需创建这些类或产生这些类的源代码,这都会在执行JDK所附的rmic工具时自动地处理掉

4.启动RMI registry (rmiregistry)

rmiregistry就像电话薄,用户会从此处取得代理(客户端的stub/helper对象)

5.启动远程服务

必须让服务对象开始执行,实现服务的类会起始服务的实例并向RMI Registry注册,要有注册后才能对用户服务.

服务端代码

定义接口


代码如下:

import java.rmi.Remote;
import java.rmi.RemoteException;

/**
 *
 *    MyRemote.java
 *
 *     功   能： TODO
 *     类   名： MyRemote.java
 *
 *  ver     変更日       角色    担当者     変更内容
 *     ──────────────────────────────────────────────
 *  V1.00   2013-3-19   模块    苏若年     初版
 *
 *     Copyright (c) 2013 dennisit corporation All Rights Reserved.
 *  
 *  Email:<a href="mailto:DennisIT@163.com">发送邮件</a>
 * 
 * 
 *     Remote是个标记性的接口,意味着没有方法,然而它对RMI有特殊的意义,所以必须遵守这项规则,
 *     注意这里用的是extends,接口是可以继承其他接口的
 *
 */
public interface MyRemote extends Remote{

/**
     * 远程的接口定义了客户端可以远程调用的方法,它是作为服务的多态化类,也就是说,客户端会
     * 调动有实现此接口的stub,而此stub因为会执行网络和输入/输出工作,所以可能会发生各种
     * 问题,客户端鼻息处理或声明异常来认知这一类风险,如果该方法在接口中声明异常,调用该方
     * 法的所有程序都必须处理或再声明此异常.
     *
     * 远程方法的参数和返回值必须是primitive或serializable的.任何远程方法的参数都会被
     * 打包通过网络传送,而这时通过序列化完成的,返回值也是一样.所以,如果使用的是自定义类型
     * 时,必须对其序列化
     * @return
     * @throws RemoteException   
     *                         所有接口中的方法都必须声明RemoteException
     */
    public String sayHello() throws RemoteException;

}

业务实现


代码如下:

import java.rmi.Naming;
import java.rmi.RemoteException;
import java.rmi.server.UnicastRemoteObject;

/**
 *
 *    MyRemoteImpl.java
 *
 *     功   能： TODO
 *     类   名： MyRemoteImpl.java
 *
 *  ver     変更日       角色    担当者     変更内容
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 * 
 *  为了要成为远程服务对象,对象必须要有与远程有关的功能,其中最简单的方法就是继承UnicastRemoteObject
 *  (来自java.rmi.server)以让这个父类处理这些工作
 *
 */
public class MyRemoteImpl extends UnicastRemoteObject implements MyRemote{

/**
     * 父类的构造函数声明了异常,所有你必须写出构造函数,因为它代表你的构造函数会调用有风险的程序代码
     *
     * UnicastRemoteObject有个小问题,它的构造函数会抛出RemoteException.处理它的唯一方式就是
     * 对自己的实现声明一个构造,如此才会有地方可以声明出RemoteException.当类被初始化的时候,父类
     * 的构造函数一定会被调用,如果父类的构造函数抛出异常,我们也必须声明的自定义的构造函数会抛出异常
     * @throws RemoteException
     */
    protected MyRemoteImpl() throws RemoteException {

}

/**
     * 实现出接口所有的方法,但无需声明RemoteException
     */
    @Override
    public String sayHello(){
        return "server says, rmi hello world !";
    }

public static void main(String[] args) {
        try {
            /**
             * 我们已经有了远程服务,还必须要让远程用户存取,这可以通过将它初始化并加进RMI Registry
             * (它一定要运行起来,不然此程序就会失败).当注册对象时,RMI系统会把stub加到registry中,
             * 因为这是客户端所需要的.使用java.rmi.Naming的rebind()来注册服务
             */
            MyRemote service = new MyRemoteImpl();
            /**
             * 创建出远程对象,然后使用静态的Naming.rebind()来产生关联,所注册的名称会提供客户端查询
             */
            Naming.rebind("Remote Hello World", service);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

客户端代码


代码如下:

import java.rmi.Naming;
/**
 *
 *    MyRemoteClient.java
 *
 *     功   能： TODO
 *     类   名： MyRemoteClient.java
 *
 *  ver     変更日       角色    担当者     変更内容
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 *  V1.00   2013-3-19   模块    苏若年     初版
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 *  Email:<a href="mailto:DennisIT@163.com">发送邮件</a>
 *
 */
public class MyRemoteClient {

public void exec(){
        try {
            /**
             * 客户端必须取得stub对象,因为客户端必须要调用它的方法.这就得靠RMI registry了.客户端会像查询电话
             * 簿一样地搜索,找出上面有相符的名称的服务.
             * 客户端查询RMIRegistry,返回stub对象
             * Naming.lookup("rmi://127.0.0.1/Remote Hello World");
             * 参数说明
             * rmi://127.0.0.1/Remote Hello World
             * 127.0.0.1表示主机名称或主机IP地址
             * Remote Hello World必须要跟注册的名称一样
             *
             */
            MyRemote service = (MyRemote)Naming.lookup("rmi://127.0.0.1/Remote Hello World");
            String tmp = service.sayHello();
            System.out.println(tmp);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

public static void main(String[] args) {
        new MyRemoteClient().exec();
    }
}

对实现出的类(不是remote接口)执行rmic

伴随JDK而来的rmic工具会以服务的实现产生2个心的类stub和skeleton.它会按照命名规则在远程实现名称后面加上_Stub或_Skeleton。rmic有几个选项,包括了不产生skeleton、观察产生出类的源代码或使用IIOP作为通讯协议等.产生出的类会放在当前目录下,要记住rmic必须能够找到所实现的类,因此可能要从实现所在的目录执行rmic(实际中可能需要考虑到包目录结构和完整名称,为了简便这里没有运用到包)

调用命令行来启动rmiregistry,要确定是从可以存取到该类的目录来启动,最简单的方法就是从类这个目录来运行.

运行截图如下

注意:

客户端是使用接口来调用stub上的方法,客户端的Java虚拟机必须要有stub类,但客户端不会在程序代码中引用到stub类,客户端总是通过接口来操作真正的远程对象

服务器上必须要有stub和skeleton,以及服务与远程的接口,它会需要stub类是因为stub会被代换成连接在RMIRegistry上真正的服务.

使用RMI时常犯的错误:

1.忘记在启动远程服务钱启动rmiregistry(使用Naming.rebind()注册服务前rmiregistry必须启动)

2.忘记把参数和返回类型做成可序列化(编译不会检测到,执行时才会发现)

3.忘记将stub类交给客户端

RMI很适合编写并运行远程服务,但我们不会单独使用RMI来执行网站服务,对大型的企业级应用程序来说,我们需要更多更好的功能.像交易管理、大量并发处理、安全性和数据库管理等.这就需要用到Enterprise Application Server.

JavaEE服务器包括了Web服务器和Enterprise JavaBeans(EJB)服务器. EJB服务器作用于RMI调用和服务层之间.

RMI在JINI中的应用

Jini也是使用RMI(虽然也可以用别的协议),但多了几个关键功能.

1.自适应探索(adaptive discovery)

2.自恢复网络(self-healing networks)

RMI的客户端得先取得远程服务的地址和名称.客户端的查询程序代码就要带有远程服务的IP地址或主机名(因为RMIRegistry就在上面)以及服务所注册的名称

但是用JINI时,用户只需要知道一件事,服务所实现的接口!这样就行.

Jini是用lookup service,该查询服务比RMI Registry更强更有适应性.因为Jini会在网络上自动的广告.当查询服务上线是,它会使用IP组播技术送出信息给整个网络.不止这样,如果客户端在查询服务已经广播之后上线,客户端也可以发出消息给整个网络来询问.

当服务上线时,它会动态的探索网络上的JINI查询服务并申请注册,注册时,服务会送出一个序列化的对象给查询服务,此对象可以是RMI远程服务的stub、网络装置的驱动程序,甚或是可以在客户端执行的服务本身.并且注册的是所实现的接口.而不是名称.

自适应探索的运作

1.Jini查询服务在网络上启动,并使用IP组播技术为自己做宣传

2.已经启动的另外一个Jini服务会寻求向刚启动的查询服务注册.它注册的是功能而不是名称,也就是所实现的接口,然后送出序列化对象给查询服务

3.网络客户想要取得实现ScientificCalculator的东西,可是不知道哪里有,所以就问查询服务

4.查询服务响应查询的结果

自恢复网络的运作

1.某个Jini服务要求注册,查询服务会给一份租约,新注册的服务必须要定期更新租约,不然查询服务会假设此服务已经离线了,查询服务会力求呈现精确完整的可用服务网络状态

2.因为关机所以服务离线,因此没有更新租约,查询服务就把它踢掉.