用RMI实现基于Java的分布式计算

概述

随着电力企业信息化建设的不断深入和发展，企业内部和企业与企业之间对信息、对数据的交换量大大增加，这些信息与数据越来越需要在不同的计算机网络间传送和交流。同时，由于各单位、各部门之间的现存的计算机网络硬件设备与操作系统千差万别，应用水平也参差不齐，因此，开发出跨平台、可移植、高效安全的网络分布式应用来服务于电力企业，就显得尤为重要。

在当今的编程术语里，分布式计算已经成为很常见的词，它将企业的业务数据和程序分布在网络的不同物理位置上，通过调动网络上多台计算机的处理能力，发挥远程调用数据的功能。

远程方法调用(Remote Method Invocation ,RMI)，可以在不同的Java虚拟机(JVM)之间实现对象与对象的通信。JVM可以位于相同或不同计算机上，在多个JVM中，一个JVM可以调用存储在其它JVM的对象的方法。

本文主要介绍RMI的特点，分析应用RMI进行企业分布式计算的原理，以及利用RMI实现基于Java的企业分布式应用的具体步骤。

远程方法调用(RMI)的特点

1、TCP编程的缺点

由于Java编程语言设计之初就是面向对象和支持网络的，因此，基于对象的RMI机制已经内置在Java分布式计算平台中。

我们经常会在网络开发中使用TCP/IP编程，这样，自然而然地就会涉及到Socket（套接字）编程。但是，使用Socket编程需要大量重复编码，在复杂分布式操作时显得非常麻烦，而且易于出错。因此，如何快速、高效、安全、可扩展地进行网络分布式计算，是开发者们一贯追求和倡导的主题。直到RMI的出现，这种繁杂、低效的开发情况才有很大改观。

2、RMI编程的特点

当我们利用对象序列化在网络上分配对象时，RMI提供了非Java平台无法匹敌的独特而强大的分布式计算模型，RMI主要有以下特点：

客户机可以向本地方法一样调用远程服务器上的方法；

可以根据接口指定客户机/服务器编程合约；

可以从服务器对象缺省二进制类文件，自动生成调动/反调动代码；

将Java编程模型扩展到机器边界(和Java虚拟机(JVM)边界之外)，不需要任何特殊语法；

还可以和一个远程方法调用中的数据同时传输行为(代码)。

尽管RMI不是唯一的企业级远程对象访问方案，但它却是最容易实现的。

3、RMI与CORBA

作为分布式应用程序框架的规范，COBRA首当其冲，它是由对象管理组织(OMG)开发的。与CORBA不同的是，CORBA能够利用不同编程语言（例如C/C++、Basic等）开发实现分布式应用，而RMI是一种纯Java解决方案。在RMI中，程序的所有部分都由Java语言编写，这样，开发出来的程序完全符合Java规范，便于实现跨平台访问、扩展和移植。按照笔者所在西北电力建设集团公司的情况看，服务器操作系统主要有Linux和Windows2000 Server，分别存在于公司和部门当中，它们是不同的系统平台；同时，公司下属各个工程项目部又距离很远，近的几十公里，远则达到上千公里甚至位于国外，因此跨平台和远程访问这两大功能在开发企业应用系统时就必须考虑，而RMI恰恰能够用它的自身特点来满足编程需要。

RMI基本体系结构简介

RMI通过TCP/IP在内部使用Socket，象其名称暗示的那样，它能够帮助我们查找并执行远程对象的方法。RMI的目的是让位于不同JVM中的对象，在外观及行为上都像是本地的对象。

通常，我们把调用这种远程对象的JVM，称为客户机；而把包括这种远程对象的JVM，称为服务器。

尽管对一个远程对象的引用和获得对本地对象的引用有所不同，但我们可以把远程对象像本地对象一样使用。应用程序并不知道一个对象是远程的还是本地的。实际上，远程对象上被调用的方法与本地对象上调用的方法，具有相同的语法结构。

作为RMI的底层（会包含复杂的Socket操作），它会自动截获方法调用，找到远程对象，然后处理远程请求。笔者认为，RMI设计的重要之处，就在于不但在设计上实现了远程访问功能，而且实现了设计的透明性。

RMI的基本体系结构，概括起来说，由三个抽象层组成：

1、存根/框架层(Stubs/Skeletons Layer)

RMI为我们引入了两种特殊类型的对象，称为存根(Stub)和框架(Skeleton),它们组成了RMI的第一层。

在远程通信的时候，要利用TCP/IP协议，做很多底层数据的打包传输。运用Java分布式计算技术，我们先要把数据或者对象转换成字节流(byte stream)，便于网络传输，这个过程叫汇集(marshaling)；当收到远程传来的字节流后，我们要把流信息转换成对象或者数据，这个过程叫解读(unmarshaling),它与汇集刚好相反。

Stub和Skeleton层位于实际应用程序之下，建立在Proxy（代理）设计方案之上。Stub类的作用是远程服务器实现的代理的角色，Stub是客户方对象；Skeleton类用于帮助对象通过RMI链接与Stub通信，它从链路中读取方法调用的参数，向远程服务实现对象进行调用，接受返回值，然后再把返回值写回到Stub。

2、远程引用层(Remote Reference Layer)

远程引用层定义和支持着RMI连接的调用语义(semantics)。

RMI进行远程访问要用到JRMP(Java Remote Method Protocol,即Java远程方法协议)，这一层提供专用于JRMP的RemoteRef对象，它位于java.rmi.server包内，代表着远程对象的一个句柄。RemoteRef使用远程引用来执行远程对象的一个远程方法调用。

3、传输层(Transport Layer)

传输层在JVM之间建立基于流的网络连接，并且负责设置和管理这些连接。这时候，RMI使用一种线级(wire-level)协议进行基于TCP/IP的连接，该协议就是Java远程方法协议(JRMP,即Java Remote Method Protocol)。

在JDK版本1.2开始，JRMP不再需要Skeleton,而是使用reflection来建立与远程服务的连接。为了生成Stub，我们须用rmic。

当前的RMI实现中，传输层建立在TCP/IP基础上，设计用于在客户和服务器之间建立一条连接（即使联网有障碍）。

开发的基本步骤

我们使用RMI编写Client/Server模式(客户/服务器)应用程序，包括6个基本步骤：

1) 定义远程接口

2) 实现远程接口

3) 准备远程调用的服务器对象

4) 生成残根Stub(客户代理)和框架Skeleton(服务器实体)

5) 用rmiregistry找到远程对象

6) 运行测试RMI分布式应用

开发企业信息发布系统实例

在开发RMI进行分布式访问之前，需要将各项功能模块化，即把实际应用抽象成符合Java规范的类和接口模型，使这些类和接口之间互相协作，能实现各自独立的功能，最后，可以把它们组合成统一的网络Java分布式计算系统。

现在，我们就以开发公司信息发布系统为例，把主模块(主要的类文件)的名称暂定为InfoDistributeService(信息发布服务)，为了保持应用开发的数据一致性和清晰度，接下来涉及的其它模块命名也将以这个模块命名为基准。

1、定义远程接口

Java RMI运行环境要求任何可以远程调用的方法必须放在远程接口中。

该远程接口用来扩展java.rmi.Remote接口，在Java API中，可以发现它没有任何方法，只是个标志性接口，这样，可以让Java运行环境（JRE）认识每个接口的特殊属性，以便能够远程访问。

因此，按照信息发布服务的命名(InfoDistributeService)，首先须将InfoDistributeRemote定义为远程接口，同时仅放入一个供测试的方法 getRemoteInfo()来实现编码，将所有模块至于新建的enterprise.distribute包中，代码如下：

　// -----------InfoDistributeRemote.java-------------------  


 



package enterprise. distribute;  



 



import java.rmi.Remote;  



 



import java.rmi.RemoteException;  



 



public interface InfoDistributeRemote extends Remote{  



 



public String getRemoteInfo() throws RemoteException;  



 


} 

2、实现远程接口

这是一个实现远程对象的类。如果实现了远程接口，就能够覆盖(override)该对象中的所有方法，因此，远程对象的实现类将真正包含我们希望导出的方法的代码。

在远程信息发布系统中，我们至少实现一个远程接口的对象，它就是远程可访问的对象。这里，InfoDistributeService类可以为我们生成远程可访问对象的实例：

// -----------InfoDistributeService.java------------------  


 



package enterprise. distribute;  



 



import java.rmi.RemoteException;  



 



import java.rmi.server.UnicastRemoteObject;  



 



public class InfoDistributeService  



 



extends UnicastRemoteObject implements InfoDistributeRemote{  



 



public InfoDistributeService() throws RemoteException{  



 



super();  



 


}  


 



// The return value of the method only for testing...  



 



public String getRemoteInfo(){  



 



return "Hello! I am a remote object.";  



 


}  


 


}  

InfoDistributeService类实现远程接口InfoDistributeRemote，并继承java.rmi.server.UnicastRemoteObject。由于符

Java 2 Enterprise Edition（J2EE）远程方法调用（Remote Method Invocation，RMI）框架允许你创建透明的、分布式的服务和应用程序。基于RMI的应用程序由Java对象构成，这些对象相互调用，同时忽略对方的位置。换言之，一个Java对象可调用另一个虚拟机上的某个Java对象的方法，整个过程和调用同一个虚拟机上的某个Java对象的方法无异。

驻留在不同虚拟机上的对象为了相互获得引用，可以使用RMI的查找服务，或者将对象引用作为方法调用的一个参数或者返回值来接收。参数和返回值借助Java的对象序列化机制由RMI来进行封送。

远程对象和接口

Java提供了一个完全限定名称为java.rmi.Remote的接口。任何对象要想参与Java分布式计算和另一个Java对象的远程会话，就必须直接或间接地实现该接口。尤其要注意的是，任何由java.rmi.Remote接口来标识的对象都暗示着它的方法可从其他任何虚拟机进行调用。实现了java.rmi.Remote接口的对象通常称为“远程对象”，必须采用以下方式来声明它的方法：

每个支持远程调用的方法都必须在其throws子句中声明java.rmi.RemoteException。

对于一个可远程调用的方法，它的每个非基本（nonprimitive）参数或者返回值都必须直接或间接地声明为实现了java.io.Serializable接口。

除了实现java.rmi.Remote接口和正确声明任何远程方法之外，Java分布式计算中远程对象必须提供一个无参数的构造函数，它能引发一个java.rmi.RemoteException异常。这就保证了对象可基于一种序列化状态来远程构造。

远程对象必须导出，以接收传入的远程方法调用。为此，你通常需要扩展java.rmi.server.UnicastRemoteObject或者java.rmi.activation.Activatable。通过对其中任何一个类进行扩展，远程对象就可在创建时自动导出。

RMI注册表

为了获取对远程对象的引用，RMI提供了名为注册表（registry）的一个远程对象，它将名称与远程对象关联起来。RMI服务器要向注册表注册每一个远程对象，以便定位和检索对象。RMI客户端希望调用远程对象上的一个方法时，首先必须根据远程对象的名称在注册表中定位远程对象。如果远程对象存在，注册表就返回对那个对象的一个引用。然后，要使用这个引用来发出对远程对象的方法调用。

RMI服务器

RMI采取一种客户机/服务器结构进行通信。这意味着在RMI会话的某一端，必须有一个对象充当服务器，另一端的对象则充当客户端。RMI服务器负责创建每个远程对象的实例，并将每个实例和RMI注册表中的一个名称绑定起来。RMI服务器可以自主，这要求它实现一个main方法，避免必须依赖其他类才能执行。

由于RMI服务器可从几乎任何主机下载和执行代码，所以每个RMI服务器的main方法都需要安装一个安全管理器，防止它所加载的类表现失常。下例展示了如何实例化一个安全管理器，以及如何在RMI注册表中绑定一个对象实例：

import java.rmi.RMISecurityManager;  


 



import java.rmi.Naming;  



 



public class SimpleRMIServer  



 


{  


 



public static void main(String[] args)  



 


{  


 



if (System.getSecurityManager() == null)  



 


{  


 



System.setSecurityManager(new RMISecurityManager());  



 


}  


 



try 



 


{  


 



TimeKeeperImplremoteObj = new TimeKeeperImpl();  



 



// Bind the remote object to the name "TimeKeeper"  



 



Naming.bind("//HostName/TimeKeeper", remoteObj);  



 



System.out.println("TimeKeeper successfully bound in registry");  



 


}  


 



catch (Exception e)  



 


{  


 



System.err.println("Error binding TimeKeeper: " + e.getMessage());  



 


}  


 


}  


 


}