分布式系列五: RMI通信
RPC(Remote Procedure Call)协议
RPC协议是一种通过网络从远程计算机上请求服务, 而不需要了解底层网络技术的协议, 在OSI模型中处在应用层和网络层.
作为一个规范, 使用RPC协议的框架有很多, Dubbo,Hessian等均使用这个协议, RMI也使用该协议实现.
RMI(Remote Method Invocation) 远程方法调用
RMI使用Java远程消息交换协议JRMP（Java Remote Messaging Protocol）进行通信,JRMP是纯java的.
- 定义接口, 使其extends
Remote接口, 方法需要抛出异常RemoteException, Remote是一个标记接口
public interface IRmiTest extends Remote {
String hello() throws RemoteException;
}
- 实现接口, 使其extends
UnicastRemoteObject, 需要有构造方法, 并抛出异常RemoteException
public class RmiTest extends UnicastRemoteObject implements IRmiTest {
public RmiTest() throws RemoteException {
}
@Override
public String hello() {
return "Hello ....";
}
}
- 定义服务端, 注册和绑定
public class TestServer {
public static void main(String[] args) throws RemoteException, AlreadyBoundException, MalformedURLException {
IRmiTest rmiTest = new RmiTest();
LocateRegistry.createRegistry(8888);
Naming.bind("rmi://localhost:8888/hello",rmiTest);
System.out.println("server started");
}
}
- 定义客户端, lookup方法的参数url与服务端bind的必须一致. 接口需要定义为与服务端一致.
public class TestClient {
public static void main(String[] args) throws RemoteException, MalformedURLException, NotBoundException {
IRmiTest rmiTest = (IRmiTest) Naming.lookup("rmi://localhost:8888/hello");
System.out.println(rmiTest.hello());
}
}
RMI实现机制
RMI屏蔽了底层复杂的网络调用, 使得远程对象的方法调用变得透明, 就像调用本地方法一样方便.
下面深入探究下jdk中rmi的实现原理, 看看底层是如何实现远程调用的.
首先, 需要了解下比较重要的两个角色stub和skeleton, 这两个角色封装了与网络相关的代码. 原始的交互式这样的,客户端--网络--服务器--具体服务. 有了这两个角色之后的模型变为: 客户端--stub--网络--skeleton--服务器--服务.可以参考的图维基百科
下面来看源码...
一.实例化RegistryImpl,初始化
LocateRegistry.createRegistry(8888);这句代码启动了一个注册器(其中有个Map对象来存储名称和服务的映射,这个后面再细看)
public static Registry createRegistry(int port) throws RemoteException {
return new RegistryImpl(port);
}
这个方法实例化了一个RegistryImpl的实例,RegistryImpl实现了Registry.
public RegistryImpl(final int var1) throws RemoteException {
if(var1 == 1099 && System.getSecurityManager() != null) {
try {
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedExceptionAction() {
public Void run() throws RemoteException {
LiveRef var1x = new LiveRef(RegistryImpl.id, var1);
RegistryImpl.this.setup(new UnicastServerRef(var1x));
return null;
}
}, (AccessControlContext)null, new Permission[]{new SocketPermission("localhost:" + var1, "listen,accept")});
} catch (PrivilegedActionException var3) {
throw (RemoteException)var3.getException();
}
} else {
LiveRef var2 = new LiveRef(id, var1);
this.setup(new UnicastServerRef(var2));
}
}
两个分支最终都调用了setup()方法, 主要关注该方法.if分支中var1=1099是指默认端口并且存在安全管理器的时候不做校验, 这是为了性能考虑.
private void setup(UnicastServerRef var1) throws RemoteException {
this.ref = var1; // UnicastServerRef继承了RemoteRef,this.ref的类型就是RemoteRef
var1.exportObject(this, (Object)null, true);
}
setup方法的参数是包装后的UnicastServerRef对象, UnicastServerRef继承了RemoteRef因此可以赋值给ref变量. 该方法将调用委托给UnicastServerRef的方法exportObject()
如果是拿文章开头的代码进行调试, 会发现这个方法会走两次, 除了RegistryImpl, 还有一次是RmiTest也会走这个方法.不同的是RegistryImpl会走下面代码中的if(var5 instanceof RemoteStub)分支语句, 这个语句最终将生成一个Skeleton实例并设置给当前实例的域变量skel, 不过自jdk1.2之后skeleton就没什么用了.
public Remote exportObject(Remote var1, Object var2, boolean var3) throws RemoteException {
Class var4 = var1.getClass();
Remote var5;
try {
var5 = Util.createProxy(var4, this.getClientRef(), this.forceStubUse);
} catch (IllegalArgumentException var7) {
throw new ExportException("remote object implements illegal remote interface", var7);
}
if(var5 instanceof RemoteStub) {
// 生成Skeleton实例并设置给当前实例的域变量skel
this.setSkeleton(var1);
}
Target var6 = new Target(var1, this, var5, this.ref.getObjID(), var3);
this.ref.exportObject(var6); //ref是实例化UnicastServerRef的时候传入的
this.hashToMethod_Map = (Map)hashToMethod_Maps.get(var4);
return var5;
}
上面方法首先根据Remote的参数var1创建了一个代理对象var5, var1是RegistryImpl类的实例. 然后实例化一个Target的实例, 从参数可以看到,Target对象包含了几乎之前代码的所有对象.然后将这个对象作为参数,调用LiveRef实例ref的exportObject()方法.
二. 网络连接和对象传输
public void exportObject(Target var1) throws RemoteException {
this.ep.exportObject(var1);
}
接上一步, RemoteRef的方法最终委托给TCPEndpoint的同名方法(委托模式), 到此代码将控制权传递给传输层.
public void exportObject(Target var1) throws RemoteException {
synchronized(this) {
this.listen();
++this.exportCount;
}
boolean var2 = false;
boolean var12 = false;
try {
var12 = true;
super.exportObject(var1);
var2 = true;
var12 = false;
} finally {
if (var12) {
if (!var2) {
synchronized(this) {
this.decrementExportCount();
}
}
}
}
if (!var2) {
synchronized(this) {
this.decrementExportCount();
}
}
}
这个方法实现了网络通信, 首先linsten()启动了一个ServerSocket的线程,并开始监听端口. 然后调用父类的方法将Target对象暴露出去, 此时服务端的初始化就完成了.
三. 注册服务
Naming.bind("rmi://localhost:8888/hello",rmiTest); 完成名称和服务对象的绑定.
public static void bind(String name, Remote obj)
throws AlreadyBoundException,
java.net.MalformedURLException,
RemoteException
{
ParsedNamingURL parsed = parseURL(name);
Registry registry = getRegistry(parsed);
if (obj == null)
throw new NullPointerException("cannot bind to null");
registry.bind(parsed.name, obj);
}
上面代码Naming类, 调用的是注册器Registry的bind()方法
public void bind(String var1, Remote var2) throws RemoteException, AlreadyBoundException, AccessException {
Hashtable var3 = this.bindings;
synchronized(this.bindings) {
Remote var4 = (Remote)this.bindings.get(var1);
if (var4 != null) {
throw new AlreadyBoundException(var1);
} else {
this.bindings.put(var1, var2);
}
}
}
注册使用的容器是一个HashTable, 最终服务的名称和服务会被注册到这个map容器中.
到此为止, 服务端的初始化完成. 首先实例化了一个实现Register注册器的实例, 通过层层组装, 最终生成一个Target对象, 其中包含了组装过程中生成的全部状态, 最后调用RemoteRef的方法将对象转交给传输层对象TCPEndpoint的实例, 最终由这个对象启动Socket开启通信连接. 注册服务是通过Naming的方法委托调用Register注册器的方法实现, 并将结果最终注册到Register域的map对象中.
四. 客户端远程调用
IRmiTest rmiTest = (IRmiTest) Naming.lookup("rmi://localhost:8888/hello"); 客户端通过Naming的方法获取服务的实例
public static Remote lookup(String name)
throws NotBoundException,
java.net.MalformedURLException,
RemoteException{
ParsedNamingURL parsed = parseURL(name);
Registry registry = getRegistry(parsed);
if (parsed.name == null)
return registry;
return registry.lookup(parsed.name);
}
与服务端注册时候使用Naming.bind()方法一样, 这里lookup()最终也会委托给Registry的实例. 这个实例的实现不是用的服务端的Register_Impl, 而是使用RegistryImpl_Stub, 下面代码是lookup()的实现, 可以看出这里封装了网络io的一些逻辑.
public Remote lookup(String var1) throws AccessException, NotBoundException, RemoteException {
try {
RemoteCall var2 = this.ref.newCall(this, operations, 2, 4905912898345647071L);
try {
ObjectOutput var3 = var2.getOutputStream();
var3.writeObject(var1);
} catch (IOException var17) {
throw new MarshalException("error marshalling arguments", var17);
}
this.ref.invoke(var2);
Remote var22;
try {
ObjectInput var4 = var2.getInputStream();
var22 = (Remote)var4.readObject();
} catch (IOException var14) {
throw new UnmarshalException("error unmarshalling return", var14);
} catch (ClassNotFoundException var15) {
throw new UnmarshalException("error unmarshalling return", var15);
} finally {
this.ref.done(var2);
}
return var22;
} catch (RuntimeException var18) {
throw var18;
} catch (RemoteException var19) {
throw var19;
} catch (NotBoundException var20) {
throw var20;
} catch (Exception var21) {
throw new UnexpectedException("undeclared checked exception", var21);
}
}
至此, 服务端和客户端的连接完成, 可以开始通信了.
RMI自JDK1.1就已经提供了, 它提供了Java语言自己的RPC调用方式, 虽然有些老旧, 但依然经典. 目前有很多跨语言的技术或框架, 如后来的WebService, 再到目前的netty,shrift等基本已经取代了这种原始的调用方式, 他们是非阻塞的,且还能跨语言调用. 但熟悉RMI的实现方式对了解分布式系统的通信的实现原理有很大帮助.
