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利用RMI實現JAVA分布式應用

編輯:關於JAVA

Java RMI (Remote Method Invocation 遠程方法調用)是用Java在JDK1.1中實現的,它大大增強了Java開發分布式應用的能力。Java作為一種風靡一時的網絡開發語言,其巨大的威力就體現在它強大的開發分布式網絡應用的能力上,而RMI就是開發百分之百純Java的網絡分布式應用系統的核心解決方案之一。其實它可以被看作是RPC的Java版本。但是傳統RPC並不能很好地應用於分布式對象系統。而Java RMI 則支持存儲於不同地址空間的程序級對象之間彼此進行通信,實現遠程對象之間的無縫遠程調用。RMI目前使用Java遠程消息交換協議JRMP(Java Remote Messaging Protocol)進行通信。JRMP是專為Java的遠程對象制定的協議。因此,Java RMI具有Java的"Write Once,Run Anywhere"的優點,是分布式應用系統的百分之百純Java解決方案。用Java RMI開發的應用系統可以部署在任何支持JRE(Java Run Environment Java,運行環境)的平台上。但由於JRMP是專為Java對象制定的,因此,RMI對於用非Java語言開發的應用系統的支持不足。不能與用非Java語言書寫的對象進行通信。本文擬從程序的角度舉例介紹怎樣利用RMI實現Java分布式應用。

一、RMI系統運行機理

RMI應用程序通常包括兩個獨立的程序:服務器程序和客戶機程序。典型的服務器應用程序將創建多個遠程對象,使這些遠程對象能夠被引用,然後等待客戶機調用這些遠程對象的方法。而典型的客戶機程序則從服務器中得到一個或多個遠程對象的引用,然後調用遠程對象的方法。RMI為服務器和客戶機進行通信和信息傳遞提供了一種機制。

在與遠程對象的通信過程中,RMI使用標准機制:stub和skeleton。遠程對象的stub擔當遠程對象的客戶本地代表或代理人角色。調用程序將調用本地stub的方法,而本地stub將負責執行對遠程對象的方法調用。在RMI中,遠程對象的stub與該遠程對象所實現的遠程接口集相同。調用stub的方法時將執行下列操作:(1) 初始化與包含遠程對象的遠程虛擬機的連接;(2) 對遠程虛擬機的參數進行編組(寫入並傳輸);(3) 等待方法調用結果;(4) 解編(讀取)返回值或返回的異常;(5) 將值返回給調用程序。為了向調用程序展示比較簡單的調用機制,stub將參數的序列化和網絡級通信等細節隱藏了起來。在遠程虛擬機中,每個遠程對象都可以有相應的skeleton(在JDK1.2環境中無需使用skeleton)。Skeleton負責將調用分配給實際的遠程對象實現。它在接收方法調用時執行下列操作:(1) 解編(讀取)遠程方法的參數;(2) 調用實際遠程對象實現上的方法;(3) 將結果(返回值或異常)編組(寫入並傳輸)給調用程序。stub和skeleton由rmic編譯器生成。

利用RMI編寫分布式對象應用程序需要完成以下工作:(1) 定位遠程對象。應用程序可使用兩種機制中的一種得到對遠程對象的引用。它既可用RMI的簡單命名工具rmiregistry來注冊它的遠程對象,也可以將遠程對象引用作為常規操作的一部分來進行傳遞和返回。(2)與遠程對象通信。遠程對象間通信的細節由RMI處理,對於程序員來說,遠程通信看起來就像標准的Java方法調用。(3)給作為參數或返回值傳遞的對象加載類字節碼。因為RMI允許調用程序將純Java對象傳給遠程對象,所以,RMI將提供必要的機制,既可以加載對象的代碼又可以傳輸對象的數據。在RMI分布式應用程序運行時,服務器調用注冊服務程序以使名字與遠程對象相關聯。客戶機在服務器上的注冊服務程序中用遠程對象的名字查找該遠程對象,然後調用它的方法。

二、對象序列化

在RMI分布式應用系統中,服務器與客戶機之間傳遞的Java對象必須是可序列化的對象。不可序列化的對象不能在對象流中進行傳遞。對象序列化擴展了核心Java輸入/輸出類,同時也支持對象。對象序列化支持把對象編碼以及將通過它們可訪問到的對象編碼變成字節流;同時,它也支持流中對象圖形的互補重構造。序列化用於輕型持久性和借助於套接字或遠程方法調用(RMI)進行的通信。序列化中現在包括一個 API(Application Programming Interface,應用程序接口),允許獨立於類的域指定對象的序列化數據,並允許使用現有協議將序列化數據域寫入流中或從流中讀取,以確保與缺省讀寫機制的兼容性。

為編寫應用程序,除多數瞬態應用程序外,都必須具備存儲和檢索 Java對象的能力。以序列化方式存儲和檢索對象的關鍵在於提供重新構造該對象所需的足夠對象狀態。存儲到流的對象可能會支持 Serializable(可序列化)或 Externalizable(可外部化)接口。對於Java對象,序列化形式必須能標識和校驗存儲其內容的對象所屬的Java類,並且將該內容還原為新的實例。對於可序列化對象,流將提供足夠的信息將流的域還原為類的兼容版本。對於可外部化對象,類將全權負責其內容的外部格式。序列化 Java 對象的目的是:提供一種簡單但可擴充的機制,以序列化方式維護 Java對象的類型及安全屬性;具有支持編組和解編的擴展能力以滿足遠程對象的需要;具有可擴展性以支持 Java 對象的簡單持久性;只有在自定義時,才需對每個類提供序列化自實現;允許對象定義其外部格式。

三、分布式應用的實現和運行步驟

編寫Java RMI分布式應用程序的步驟主要包括以下幾步:

(1) 將遠程類的功能定義為Java接口。在Java中,遠程對象是實現遠程接口的類的實例。在遠程接口中聲明每個要遠程調用的方法。遠程接口具有如下特點:1) 遠程接口必須聲明為public。如果不這樣,則除非客戶端與遠程接口在同一個包內,否則當試圖裝入實現該遠程接口的遠程對象時會得到錯誤結果。2) 遠程對象擴展java.rmi.Remote接口。3) 除了所有應用程序特定的例外之外,每個方法還必須拋出java.rmi.RemoteException例外。4) 任何作為參數或返回值傳送的遠程對象的數據類型必須聲明為遠程接口類型,而不是實現類。

(2) 編寫和實現服務器類。該類是實現(1)中定義的遠程接口。所以在該類中至少要聲明實現一個遠程接口,並且必須具有構造方法。在該類中還要實現遠程接口中所聲明的各個遠程方法。

(3) 編寫使用遠程服務的客戶機程序。在該類中使用java.rmi.Naming中的lookup()方法獲得對遠程對象的引用  ,依據需要調用該引用的遠程方法,其調用方式和對本地對象方法的調用相同。

實現了服務器和客戶機的程序後,就是編譯和運行該RMI系統。其步驟有:

(1) 使用javac編譯遠程接口類,遠程接口實現類和客戶機程序。

(2) 使用rmic編譯器生成實現類的stub和skeleton。

(3) 啟動RMI注冊服務程序rmiregistry。

(4) 啟動服務器端程序。

(5) 啟動客戶機程序。

四、實例分析

本文以一個實例來說明怎樣編寫RMI分布式應用系統。該實例用於實現一個三層的Client/Server程序,即包括數據庫服務器、應用服務器和客戶機三部分。其功能是讓應用服務器把客戶機發出的數據庫查詢請求傳送到數據庫服務器,數據庫服務器再把數據庫查詢操作的結果送回應用服務器,然後送到客戶端顯示。整個系統包括服務器端和客戶端程序,但這只是邏輯上的劃分,其實它們都位於同一個機器上,即Web服務器。在客戶端是一個Applet,通過它獲得遠程對象的引用,並調用遠程對象的方法。而應用服務器上的程序其主要的功能是完成對數據庫連接的配置、數據庫的查詢操作和把查詢結果轉換成可序列化的RecSet對象,當客戶端調用遠程對象的遠程方法時就把它作為參數或返回值傳遞給客戶端,實現服務器與客戶機的通信。客戶端得到查詢結果後把它顯示出來。在應用服務器和數據庫服務器之間是通過Java的JDBC來連接的,本作者使用的是Sybase公司提供的JDBC Driver-jConnect5.0來實現對數據庫的連接的。應用服務器同時也是Web服務器,因此只要上網的計算機通過浏覽器就可以下載客戶端的Applet程序到本地機上運行。具體實現步驟和部分程序代碼如下。

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