系统间通信——通信管理与RMI 上篇

Posted 2020-08-14 DearBelinda

1、概述

在概述了数据描述格式的基本知识、IO通信模型的基本知识后。我们终于可以进入这个系列博文的重点：系统间通信管理。在这个章节我将通过对RMI的详细介绍，引出一个重要的系统间通信的管理规范RPC，并且继续讨论一些RPC的实现；再通过分析PRC的技术特点，引出另一种系统间通信的管理规范ESB，并介绍ESB的一些具体实现。最后我们介绍SOA：面向服务的软件架构。

2、RMI基本使用

RMI（Remote Method Invocation，远程方法调用），是JAVA早在JDK 1.1中提供的JVM与JVM之间进行 对象方法调用的技术框架的实现（在JDK的后续版本中，又进行了改进）。通过RMI技术，某一个本地的JVM可以调用存在于另外一个JVM中的对象方法，就好像它仅仅是在调用本地JVM中某个对象方法一样。例如RMI客户端中的如下调用：

List< UserInfo > users = remoteServiceInterface.queryAllUserinfo();

看似remoteServiceInterface对象和普通的对象没有区别，但实际上remoteServiceInterface对象的具体方法实现却不在本地的JVM中，而是在某个远程的JVM中（这个远程的JVM可以是RMI客户端同属于一台物理机，也可以属于不同的物理机）

我在写这篇博客的时候，查阅了一些网络资料。发现将RMI讲透彻的文章很少。有不少的文章提出“RMI技术已经过时”的观点，“性能不好”的观点等。更有甚者甚者将JAVA 原生的Socket框架和RMI技术框架做性能比较（说明作者没有弄清楚Socket框架和RMI框架的关系）。描述RMI底层IO模型的文章更是没有找到，只找到一篇寥寥几字的文章居然说RMI和NIO没有任何关联。

1-1、RMI使用场景

RMI是基于JAVA语言的，也就是说在RMI技术框架的描述中，只有Server端使用的是JAVA语言并且Client端也是用的JAVA语言，才能使用RMI技术（目前在codeproject.com中有一个开源项目名字叫做“RMI for C++”，可以实现JAVA To C++的RMI调用。但是这是一个第三方的实现，并不是java的标准RMI框架定义，所以并不在我们的讨论范围中）。

RMI适用于两个系统都主要使用JAVA语言进行构造，不需要考虑跨语言支持的情况。并且对两个JAVA系统的通讯速度有要求的情况。

RMI 是一个良好的、特殊的RPC实现：使用JRMP协议承载数据描述，可以使用BIO和NIO两种IO通信模型。RMI框架是可以在大规模集群系统中使用的，当然是不是使用RMI技术，还要看您的产品的技术背景、团队的技术背景、公司的业务背景甚至客户的非技术背景等。（但如果您说您自己写的分布式系统性能优于RMI，那说明我肤浅了：原来在我国像Bill Joy、Ann Wollrath这样的大师竟然是一抓一大把！！！）

1-2、RMI框架的基本组成

虽然RMI早在JDK.1.1版本中就开放了。但是在JDK1.5的版本中RMI又进行改进。所以我们后续的代码示例和原理讲解都基于最新的RMI框架特性。

要定义和使用一套基于RMI框架工作的系统，您至少需要做一下几个工作：

1、定义RMI Remote接口 
2、实现这个RMI Remote接口 
3、生成Stub（桩）和 Skeleton（骨架）。这一步的具体操作视不同的JDK版本而有所不同（例如JDK1.5后，Skeleton不需要手动)；“RMI注册表”的工作方式也会影响“Stub是否需要命令行生成”这个问题。 
4、向“RMI注册表”注册在第2步我们实现的RMI Remote接口。 
5、创建一个Remote客户端，通过java“命名服务”在“RMI注册表”所在的IP:PORT寻找注册好的RMI服务。 
6、Remote客户端向调用存在于本地JVM中对象那样，调用存在于远程JVM上的RMI接口。

下图描述了上述几个概念名称间的关系，呈现了JDK.5中RMI框架其中一种运行方式（注意，是其中一种工作方式。也就是说RMI框架不一定都是这种运行方式，后文中我们还将描述另外一种RMI的工作方式）：

1-3、代码示例一

在这个代码中，我们将使用“本地RMI注册表”（LocateRegistry），让RMI服务的具体提供者和RMI注册表工作在同一个JVM上，向您介绍最基本的RMI服务的定义、编写、注册和调用过程：

首先我们必须定义RMI 服务接口，代码如下：

 1 package testRMI;
 2 
 3 import java.rmi.Remote;
 4 import java.rmi.RemoteException;
 5 import java.util.List;
 6 
 7 import testRMI.entity.UserInfo;
 8 
 9 public interface RemoteServiceInterface extends Remote {
10     /**
11      * 这个RMI接口负责查询目前已经注册的所有用户信息
12      */
13     public List<UserInfo> queryAllUserinfo() throws RemoteException;
14 }

 

 

 

很简单的代码，应该不用多解释什么了。这个定义的接口方法如果放在某个业务系统A中，您可以理解是查询这个系统A中所有可用的用户资料。注意这个接口所继承的java.rmi.Remote接口，是“RMI服务接口”定义的特点。

那么有接口定义了，自然就要实现这个接口：

 1 package testRMI;
 2 
 3 import java.rmi.RemoteException;
 4 import java.rmi.server.UnicastRemoteObject;
 5 import java.util.ArrayList;
 6 import java.util.List;
 7 
 8 import testRMI.entity.UserInfo;
 9 
10 /**
11  * RMI 服务接口RemoteServiceInterface的具体实现<br>
12  * 请注意这里继承的是UnicastRemoteObject父类。
13  * 继承于这个父类，表示这个Remote Object是“存在于本地”的RMI服务实现
14  * （这句话后文会解释）
15  * @author yinwenjie
16  *
17  */
18 public class RemoteUnicastServiceImpl extends UnicastRemoteObject implements RemoteServiceInterface {
19     /**
20      * 注意Remote Object没有默认构造函数
21      * @throws RemoteException
22      */
23     protected RemoteUnicastServiceImpl() throws RemoteException {
24         super();
25     }
26 
27     private static final long serialVersionUID = 6797720945876437472L;
28 
29     /* (non-Javadoc)
30      * @see testRMI.RemoteServiceInterface#queryAllUserinfo()
31      */
32     @Override
33     public List<UserInfo> queryAllUserinfo() throws RemoteException {
34         List<UserInfo> users = new ArrayList<UserInfo>();
35 
36         UserInfo user1 = new UserInfo();
37         user1.setUserAge(21);
38         user1.setUserDesc("userDesc1");
39         user1.setUserName("userName1");
40         user1.setUserSex(true);
41         users.add(user1);
42 
43         UserInfo user2 = new UserInfo();
44         user2.setUserAge(21);
45         user2.setUserDesc("userDesc2");
46         user2.setUserName("userName2");
47         user2.setUserSex(false);
48         users.add(user2);
49         return users;
50     }
51 }

 

 

还有我们定义的Userinfo信息，就是一个普通的POJO对象：

 1 package testRMI.entity;
 2 
 3 import java.io.Serializable;
 4 import java.rmi.RemoteException;
 5 
 6 public class UserInfo implements Serializable {
 7     /**
 8      * 
 9      */
10     private static final long serialVersionUID = -377525163661420263L;
11 
12     private String userName;
13     private String userDesc;
14     private Integer userAge;
15     private Boolean userSex;
16 
17     public UserInfo() throws RemoteException {
18 
19     }
20 
21     /**
22      * @return the userName
23      */
24     public String getUserName() {
25         return userName;
26     }
27 
28     /**
29      * @param userName the userName to set
30      */
31     public void setUserName(String userName) {
32         this.userName = userName;
33     }
34 
35     /**
36      * @return the userDesc
37      */
38     public String getUserDesc() {
39         return userDesc;
40     }
41 
42     /**
43      * @param userDesc the userDesc to set
44      */
45     public void setUserDesc(String userDesc) {
46         this.userDesc = userDesc;
47     }
48 
49     /**
50      * @return the userAge
51      */
52     public Integer getUserAge() {
53         return userAge;
54     }
55 
56     /**
57      * @param userAge the userAge to set
58      */
59     public void setUserAge(Integer userAge) {
60         this.userAge = userAge;
61     }
62 
63     /**
64      * @return the userSex
65      */
66     public Boolean getUserSex() {
67         return userSex;
68     }
69 
70     /**
71      * @param userSex the userSex to set
72      */
73     public void setUserSex(Boolean userSex) {
74         this.userSex = userSex;
75     }
76 }

 

 

 

RMI Server 的接口定义和RMI Server的实现都有了，那么编写代码的最后一步是将这个RMI Server注册到“RMI 注册表”中运行。这样 RMI的客户端就可以调用这个 RMI Server了。下面的代码是将RMI Server注册到“本地RMI 注册表”中：

 1 package testRMI;
 2 
 3 import java.rmi.Naming;
 4 import java.rmi.registry.LocateRegistry;
 5 
 6 public class RemoteUnicastMain {
 7     public static void main(String[] args) throws Exception {
 8         /*
 9          * Locate registry，您可以理解成RMI服务注册表，或者是RMI服务位置仓库。
10          * 主要的作用是维护一个“可以正常提供RMI具体服务的所在位置”。
11          * 每一个具体的RMI服务提供者，都会讲自己的Stub注册到Locate registry中，以表示自己“可以提供服务”
12          * 
13          * 有两种方式可以管理Locate registry，一种是通过操作系统的命令行启动注册表；
14          * 另一种是在代码中使用LocateRegistry类。
15          * 
16          * LocateRegistry类中有一个createRegistry方法，可以在这台物理机上创建一个“本地RMI注册表”
17          * */
18         LocateRegistry.createRegistry(1099);
19 
20         // 以下是向LocateRegistry注册（绑定/重绑定）RMI Server实现。
21         RemoteUnicastServiceImpl remoteService = new RemoteUnicastServiceImpl();
22         // 通过java 名字服务技术，可以讲具体的RMI Server实现绑定一个访问路径。注册到LocateRegistry中
23         Naming.rebind("rmi://127.0.0.1:1099/queryAllUserinfo", remoteService);
24 
25         /*
26          * 在“已经拥有某个可访问的远程RMI注册表”的情况下。
27          * 下面这句代码就是向远程注册表注册RMI Server，
28          * 当然远程RMI注册表的JVM-classpath中一定要有这个Server的Stub存在
29          *  
30          * （运行在另外一个JVM上的RMI注册表，可能是同一台物理机也可能不是同一台物理机）
31          * Naming.rebind("rmi://192.168.61.1:1099/queryAllUserinfo", remoteService);
32          * */
33     }
34 }

 

 

 

这样我们后续编写的Client端就可以调用这个RMI Server了。但是在给出Client端的代码前，关于前面几个类的代码还要进行一些细节的说明：

• 由于我们使用LocateRegistry创建了一个“本地RMI注册表”，所以不需要使用rmic命令生成Stub了（注意是“不需要手工生成”而不是“不需要”了），这是因为RMI Sever真实服务的JVM和RMI 注册表的JVM是同一个JVM。

• 那么RMI Sever真实服务的JVM和RMI注册表的JVM可以是两个不同的JVM吗？当然可以。而且这才是RMI框架灵活性、健壮性的提现。

• 请注意RemoteUnicastServiceImpl的定义，它继承了UnicastRemoteObject。一般来说RMI Server的实现可以继承两种父类：UnicastRemoteObject和Activatable（下篇文章就会讲到Activatable）。

• 前者的意义是，RMI Server真实的服务提供者将工作在“本地JVM”上；后者的意义是，RMI Server的真是的服务提供者，不是在“本地JVM”上运行，而是可以通过“RMI Remote Server 激活”技术，被序列化到“远程JVM”（即远程RMI注册表所在的JVM上），并适时被“远程JVM”加载运行。

• 再注意一下“Naming.rebind”和“Naming.bind”的区别。前置是指“重绑定”，如果“重绑定”时“RMI 注册表”已经有了这个服务name的存在，则之前所绑定的Remote Object将会被替换；而后者在执行时如果“绑定”时“RMI注册表”已经有这个服务name的存在，则系统会抛出错误。所以除非您有特别的业务要求，那么建议使用rebind方法进行Remote Object绑定。

• 还要注意registry.rebind和Naming.rebind绑定的区别。前者是使用RMI注册表绑定，所以不需要写完整的RMI URL了；后者是通过java的名称服务进行绑定，由于名称服务不止为RMI框架提供查询服务，所以在绑定是要书写完成的RMI URL。

下面的代码是RMI Client的代码：

 1 package testRMI;
 2 
 3 import java.rmi.Naming;
 4 import java.util.List;
 5 
 6 import org.apache.commons.logging.Log;
 7 import org.apache.commons.logging.LogFactory;
 8 import org.apache.log4j.BasicConfigurator;
 9 
10 import testRMI.entity.UserInfo;
11 
12 /**
13  * 客户端调用RMI测试
14  * @author yinwenjie
15  *
16  */
17 public class RemoteClient {
18     static {
19         BasicConfigurator.configure();
20     }
21 
22     /**
23      * 日志
24      */
25     private static final Log LOGGER = LogFactory.getLog(RemoteClient.class);
26 
27     public static void main(String[] args) throws Exception {
28         // 您看，这里使用的是java名称服务技术进行的RMI接口查找。
29         RemoteServiceInterface remoteServiceInterface = (RemoteServiceInterface)Naming.lookup("rmi://192.168.61.1/queryAllUserinfo");
30         List<UserInfo> users = remoteServiceInterface.queryAllUserinfo();
31 
32         RemoteClient.LOGGER.info("users.size() = " +users.size());
33     }
34 }

 

 

那么怎么来运行这段代码呢？如果您使用的是eclipse编写了您第一个RMI Server和RMI Client，并且您使用的是“本地RMI 注册表”。那么您不需要做任何的配置、脚本指定等工作（包括不需要专门设置JRE权限、不需要专门指定classpath、不需要专门生成Stub和Skeleton），就可以看到RMI的运行和调用效果了：

下图为RemoteUnicastMain的效果RMI 服务注册和执行效果：

可以看到，RemoteUnicastMain中的代码执行完成后整个应用程序没有退出。如下图：

这是因为这个应用程序要承担“真实的RMI Server实现”的服务调用。如果它退出，RMI 注册表就无法请求真实的服务实现了。

我们再来看下图，RemoteClient调用RMI 服务的效果：

很明显控制台将返回

0 [main] INFO testRMI.RemoteClient - users.size() = 2

1-4、代码示例二

好吧，文章写到这里我不得不承认我在误导大家。因为上面的代码既没有涉及到Stub的问题，也没有涉及到RMI注册表的讲解。那么在示例代码一的时候，我们讲到了RMI注册表和RMI Server 实现是可以分成两个JVM运行的；我们还讲到Stub是需要手动生成的。那么这个该怎么做呢?

• 首先我们需要改写RemoteUnicastMain类，将RemoteUnicastMain中使用LocateRegistry类创建“本地RMI注册表”的代码去掉：

 1 package testRMI;
 2 
 3 
 4 import java.rmi.registry.LocateRegistry;
 5 import java.rmi.registry.Registry;
 6 
 7 public class RemoteRegistryUnicastMain {
 8     public static void main(String[] args) throws Exception {
 9         /*
10          * 我们通过LocateRegistry的get方法，寻找一个存在于远程JVM上的RMI注册表
11          * */
12         Registry registry = LocateRegistry.getRegistry("192.168.61.1", 1099);
13 
14         // 以下是向远程RMI注册表（绑定/重绑定）RMI Server的Stub。
15         // 同样的远程RMI注册表的JVM-classpath下，一定要有这个RMI Server的Stub
16         RemoteUnicastServiceImpl remoteService = new RemoteUnicastServiceImpl();
17 
18         /*
19          * 在不写LocateRegistry.createRegistry(1099);的情况下。
20          * 下面这句代码就是注册 远程RMI注册表 （运行在另外一个JVM上的RMI注册表，
21          * 可能是同一台物理机也可能不是同一台物理机）
22          * 
23          * 注册的RMI注册表存在于192.168.61.1这个IP上 
24          * 
25          * 使用注册表registry进行绑定或者重绑定时，不需要写完整的RMI URL
26          * */
27         registry.rebind("queryAllUserinfo" , remoteService);
28     }
29 }

 

 

• 然后我们要为RMI Remote Server的实现RemoteUnicastServiceImpl手动生成Stub（RMI中称之为桩）；为什么要生成呢？因为RMI Remote Server的实现和RMI注册表将工作在两个独立的JVM上，RMI注册表需要知道Server实现的基本信息（包括类方法信息、类的引用情况等），这些信息就是定义在Stub类中的。下面我们在windows环境下生成Stub（linux环境下过程基本相同）：

rmic -classpath E:\testworkspace\testBSocket\target\classes testRMI.RemoteServiceImpl

上面的Dos窗口代码讲解一下：

rmic命令：就是rmic命令了，这个命令专门用来生成Stub和Skeleton（JDK1.5+不会生成Skeleton了）

-classpath：classpath参数。指定class目录的位置。这个参数和您安装JDK时，在环境变量中设置的CLASSPATH参数含义是一样的。只是在我的环境中，工程编译的路径是E:\testworkspace\testBSocket\target\classes，这个路径没有设置设置在环境变量中，所以在生成Stub需要专门指定（否则rmic没法识别到哪个根路径识别class）

-testRMI.RemoteServiceImpl：要生成Stub的RMI Server服务实现类。这个类一定要实现java.rmi.Remote接口。

在执行完成后，对应的class目录下您将可以看到生成好的Stub class。RemoteUnicastServiceImpl_Stub.class就是刚才生成的Stub class。这个Stub class和RemoteServiceInterface需要放到“RMI 注册表”运行JVM的classpath下面。

• 接下来我们启动远程“RMI 注册表”服务：

//设置classpath 
set CLASSPATH=%CLASSPATH%;E: 
\testworkspace\testBSocket\target\classes

//linux下的话，就这么命令 
export CLASSPATH=$CLASSPATH:/usr/java/classpath

//启动注册表应用程序 
rmiregistry -p 1099

如果不指定“-p”端口参数，那么默认的端口就是1099。

• 再接下来使用修改后的RemoteUnicastMain，将RMI Remote Server注册到远程“RMI注册表”中：

现在这个RMI Remote Server就被注册到远程“RMI注册表”上了。但是RemoteRegistryUnicastMain的执行效果和之前RemoteUnicastMain的执行效果是一样的。执行到bind/rebind语句时，应用程序也没有退出。原因和示例代码一中的原因是一样的。

• 最后指定Client的调用，调用RMI URL的IP地址需要更改一下：

 1 package testRMI;
 2 
 3 import java.rmi.Naming;
 4 import java.util.List;
 5 
 6 import org.apache.commons.logging.Log;
 7 import org.apache.commons.logging.LogFactory;
 8 import org.apache.log4j.BasicConfigurator;
 9 
10 import testRMI.entity.UserInfo;
11 
12 /**
13  * 客户端调用RMI测试
14  * @author yinwenjie
15  *
16  */
17 public class RemoteClient {
18     static {
19         BasicConfigurator.configure();
20     }
21 
22     /**
23      * 日志
24      */
25     private static final Log LOGGER = LogFactory.getLog(RemoteClient.class);
26 
27     public static void main(String[] args) throws Exception {
28         RemoteServiceInterface remoteServiceInterface = (RemoteServiceInterface)Naming.lookup("rmi://192.168.61.1:1099/queryAllUserinfo");
29         List<UserInfo> users = remoteServiceInterface.queryAllUserinfo();
30 
31         RemoteClient.LOGGER.info("users.size() = " +users.size());
32     }
33 }

 

 

3、JAVA RMI 原理

下篇文章开始，我们继续讲解JAVA RMI中工作原理。并且详细分析RMI框架底层的IO通信模型。