用JAVA和XML构建分布式系统

  可扩展标记语言（XML）作为一种简单的、中性的、易读的数据表示形式已经变得越来越流行，许多软件厂商宣布的“支持XML"，意味着他们的产品将能生成或处理XML数据。XML也被看作再企业间交换数据最佳格式。它允许企业在所交换的数据的XML的文档类型定义（Document Type Definitions，DTDs）或模式（Schema）上取得一致。这些DTDs或Schema是独立于企业使用的数据库模式的。

    本文将用研究在不同计算机之间通讯与处理XML数据的分布式系统的构建方法，主要是运行在不同的虚拟机上的JAVA应用之间的XML通讯。

XML通讯

    万维网协会（World Wide Web Consortium, W3C）在XML规范中定义了XML的语法和语义。为了处理XML数据,XML文档必须经过解析。W3C定义了文档对象模型（DOM），它是应用程序员处理XML数据的接口。DOM已经有包括JAVA在内的许多语言的实现。JAVA应用程序可以通过DOM API来访问XML数据。XML解析器将产生XML文档的DOM表示。

    图1说明了处理XML文档的JAVA分布式应用的简单模型。这个模型假设数据可以从诸如关系数据库之类的数据源得到。JAVA代码处理数据并最终产生DOM表示，这些代码表示为图中的处理器。

    处理器代码将DOM代表的XML数据传给发送者。发送者是与接收者进行XML数据通讯的JAVA代码。接收者JAVA代码来接受XML数据，产生DOM表示的数据并把它传送给另一个处理器。简而言之，发送者和接收者抽象了DOM表示的XML数据的通讯。

    发送者和接收者不是在同一个JAVA虚拟机上执行的。他们是通过分布式系统的构件来相连的。无论是接收者还是发送者都既是客户端又是服务器端，两者的数据传输都是双向的。 

Xbeans

    就像将要看到的一样，在本文中描述的发送者和接收者的三种实现方法都都是通过Xbeans来实现。Xbeans是一种接受XML数据作为输入，处理这个输入然后向下一个Xbeans输出XML结果的软件构件。Xbeans的输入输出都是XML的DOM文档，亦即传送给Xbeans的不是需要XML解析器解析的字符串，而是通过W3C的标准DOM API解析成了文档对象。图2说明了一个Xbeans。

    Xbeans是JavaBeans,支持封装、重用、连接和客户化Java代码。通过适当的一些Xbeans和JavaBeans的设计工具，我们就能编很少的代码构建非常有用的分布式应用。 Xbeans从IBM的XML的JAVA开发工具包而来，在其上作了少量修改以便更适合分布式的应用。Xbeans能够从www.Xbeans.org的开放源码项目中免费获得。 

实现发送方和接收方

    下面将介绍用JAVA实现发送者和接收者的三种不同的方法。然后对每种方法作一个简单的分析。

方法一：用标准的web 服务器

 

    这种方法将只是简单的将XML作为文本发送给远程计算机上的web服务器。发送方必须将DOM表示的XML转化为文本来与接收方进行通讯。然后，接受方必须将文本还原为DOM表示，如图3：

    以下代码段用HTTP来实现发送者。这里用到了IBM Java开发包中的DOMWriter类来实现DOM表示到文本XML表示的转换。

 

public void documentReady(DOMEvent evt)  throws XbeansException { try { URL receiver = new URL (getRemoteURL ()); URLConnection receiverConnection = receiver.openConnection(); receiverConnection.setDoOutput(true);  //向发送者打开一个输出流然后发送文本形式的XML数据 OutputStream out = receiverConnection.getOutputStream(); DOMWriter writer = new DOMWriter(); writer.setPrintWriter(new PrintWriter(out)); writer.documentReady(  new com.ibm.xml.xpk4j.dom.DOMEvent( this,evt.getDocument())); out.close(); // 为结果打开一个输入流 BufferedReader in = New BufferedReader( new InputStreamReader(receiverConnection.getInputStream())); // 处理结果："OK" 表示成功；"Exception" 表示输入流串行化异常 ... in.close(); } catch (Throwable e) { e.printStackTrace(System.err); } }                         

 

    注意到以上的documentReady()方法用remoteURL属性得到服务器上的CGI脚本的URL。为了与HTTP兼容，CGI脚本类用字符串”Content-type: text/html"封装接收者的输出。这个脚本然后调用服务器上的the receiverMain()方法。 Main()函数只是简单的实例化接收者然后调用其receiveDocument()方法。

 

import org.xbeans.communication.stdio.receiver.*; public class receiverMain { static Bean theReceiver = new Bean(); public static void main(String[] args) { theReceiver.receiveDocument(); } }                         

 

    最后receiveDocument()方法的代码段将重新生成DOM表示以便进一步处理。这里用到了IBM的XML解析器。

 

DOMParser parser = new DOMParser(); // 构造解析器 try { // 调用解析器 parser.parse(new InputSource(System.in)); } catch (Throwable e) { throw new XbeansException("","receiver","io error parsing incoming document", "io error parsing incoming document "+e); } //将文档传向下一个bean DOMListener.documentReady(new DOMEvent(this,parser.getDocument()));                         

方法二：通过JAVA远程方法调用串行化文档

    这个方法通过JAVA远程方法调用（JAVA RMI）和DOM串行化（serialization）来从发送者向接收者传输XML DOM 文档。如图4：

 

public void documentReady(DOMEvent evt) throws XbeansException { if (DOMListener==null) { try { DOMListener = (DOMListener)Naming.lookup(getReceiverName()); } catch (Exception e) { throw new XbeansException( evt.getDocument().getNodeName(), "sender", "error obtaining remote receiver", "The name may be wrong or the network may be down."); } } DOMListener.documentReady(evt); }                         

 

    以下是接受方的JAVA 远程方法调用的实现。setName()方法将接受这传送给RMI注册（registry），documentReady()方法仅仅将接收到的文档传送给下一个组件。

 

public void setReceiverName(String newName) { try { if (receiverName!=null) Naming.unbind(receiverName); receiverName = newName; Naming.rebind(receiverName, this ); } catch( Exception e ) { System.out.println( e ); } } public void documentReady(Document incomingDocument)  throws RemoteException, XbeansException { if (DOMListener==null) { throw new XbeansException(incomingDocument.getNodeName(),"rmiReceiver", "next component not established", "The component needs to be configured."); } DOMListener.documentReady(new DOMEvent(this,incomingDocument)); }                         

 

方法三：CORBA-IIOP

    第三方法用CORBA-IIOP(CORBA over Internet Inter-ORB Protocol)来传输数据。对象管理组织（OMG）正在建议扩展接口定义语言（IDL）将XML数据类型包括进去。这样，将来CORBA产品将能传输XML数据。如图5所示：

 

    以下的OMG IDL给出了发送者和接收者CORBA实现的接口。

 

exception RemoteReceiverException { string remoteIdentifier; string documentName; string componentName; string message; string moreMessage; }; typedef sequence byteArray; interface XMLReceiver { void documentReady(in byteArray serializedDocument) raises(RemoteReceiverException); };                         

 

    以下代码用JAVA串行化DOM和CORBA实现发送者。

 

public void documentReady(DOMEvent evt) throws XbeansException { Document documentToSend = evt.getDocument(); try { ByteArrayOutputStream bastream = new ByteArrayOutputStream(); ObjectOutputStream p = new ObjectOutputStream(bastream); p.writeObject(documentToSend); p.flush(); org.omg.CORBA.ORB orb = org.omg.CORBA.ORB.init( new String[0], System.getProperties()); XMLReceiver receiver = urlToObject(orb,getReceiverURL()); receiver.documentReady(bastream.toByteArray()); } catch (RemoteReceiverException rre) { throw new XbeansException(rre.remoteIdentifier, rre.documentName, rre.componentName, rre.message,rre.moreMessage); } catch (Throwable e) { throw new XbeansException("","sender", "error sending document "+e, "error sending document "+e); } }                         

 

    以下代码用JAVA串行化DOM和CORBA实现接收者。

 

public void documentReady(byte[] serializedDocument)throws RemoteReceiverException { // 反串行化字节流 ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(serializedDocument); Document theDocument; try { ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais); theDocument = (Document)ois.readObject(); } catch(Throwable e) { throw new RemoteReceiverException(corbaName,"incoming document","receiver", "error deserializing document","error deserializing document"+e); } try { //将文档传向监听者 local.DOMListener.documentReady(new DOMEvent(this,theDocument)); } catch (XbeansException xbe) { throw new RemoteReceiverException( xbe.remoteIdentifier(), xbe.documentName(),xbe.componentName(), xbe.message(),xbe.moreMessage()); } }                         

 

分析:

    测试表明，纯文本表示的XML要比DOM串行化表示性能更好。同时，解析DOM和文本所用的时间也要比用JAVA直接串行化和法串行化所用的时间少。

    标准的web服务器方式的优势是其应用基础要广泛许多。CGI脚本能够在绝大多数web服务器上运行，而且，接受方能够很容易的通过URL标识。而对于RMI，则需要RMI注册。CORBA的解决办法则需要在服务器上安装对象请求代理（Object Request Broker，ORB ），而且，CORBA发送者的实现使用的是一个URL的命名模式而不是接收者的CORBA对象引用，用一个字符串与一个URL相联系，然后在客户端转化。

    CORBA 和RMI支持JAVA 客户端到JAVA服务器的解决方案。没有CGI脚本也不需要从标准输入中读取编码异常。而且，不需要在发送者每次用XML通讯时都启动一个JAVA虚拟机。他们两则均支持接收者的自动激活。

    JAVA RMI方式只能在JAVA代码之间工作，对于web服务器包括CORBA理论上能在任何编程语言之间通讯。对于JAVA串行化的DOM来说，即便是客户端和服务器端均需要是JAVA代码的要求不是问题，它还存在另外一个困难，即JAVA串行化要求客户端和服务器运行的是相同的DOM实现。

结论

    正如上面所述，有许多方法可以实现在JAVA分布式应用中发送XML数据，每一种方法的性能和互操作性都是不同的。重要的是应该把XML通讯从分布式应用逻辑中抽取出来。也就是，实现发送和接受XML的代码应和应用逻辑的代码中分离出来。通过把代码打包成软件组件，就能够改变发送方和接受方的代码而不会影响到应用其余实现。