架构设计：系统间通信（9）——通信管理与RMI 下篇

接上文《架构设计：系统间通信（8）——通信管理与RMI 上篇》。之前说过，JDK中的RMI框架在JDK1.1、JDK1.2、JDK1.5、JDK1.6+几个版本中做了较大的调整。以下我们讨论的RMI工作原理都是基于JDK1.6+版本的。

3、JAVA RMI 工作原理

通过上面的两组代码，我们大概知道了RMI框架是如何使用的。下面我们来讲解一下RMI的基本原理。本人翻阅网上的众多RMI资料基本上代码都是一大抄（甚至变量名、语法错误都一样），还有很多资料存在误导读者的情况。下图描述了整个RMI框架的几个核心概念：

3-1、Registry和Stub、Skeleton的关系

一定要说明，在RMI Client实施正式的RMI调用前，它必须通过LocateRegistry或者Naming方式到RMI注册表寻找要调用的RMI注册信息。找到RMI事务注册信息后，Client会从RMI注册表获取这个RMI Remote Service的Stub信息。这个过程成功后，RMI Client才能开始正式的调用过程。

另外要说明的是RMI Client正式调用过程，也不是由RMI Client直接访问Remote Service，而是由客户端获取的Stub作为RMI Client的代理访问Remote Service的代理Skeleton，如上图所示的顺序。也就是说真实的请求调用是在Stub-Skeleton之间进行的。

Registry并不参与具体的Stub-Skeleton的调用过程，只负责记录“哪个服务名”使用哪一个Stub，并在Remote Client询问它时将这个Stub拿给Client（如果没有就会报错）。

为了验证上文描述的调用过程，我们编写一个简单的程序验证一下Registry、Stub和Skeleton的关系。在下面的实验程序中，我们将Registry、Stub、Skeleton分布于三个独立的JVM上。然后当Remote Client在Registry上成功查询到Remote Service的Stub后，将Registry JVM终止掉。验证一下Stub-Skeleton交互过程会不会受到影响。

以下是一个独立运行的Registry程序（注意，它只负责注册、查询工作）：

package testRMI;

import java.rmi.registry.LocateRegistry;

/**
* 就是一个RMI注册仓库，不负责其它事情。<br>
* 创建仓库后，锁住WAITOBJECT对象，保证整个程序不会退出
* @author yinwenjie
*/
public class SingleRegistry {

private static final Object WAITOBJECT = new Object();

public static void main(String[] args) throws Exception {
LocateRegistry.createRegistry(1099);
synchronized (WAITOBJECT) {
WAITOBJECT.wait();
}
}
}

RMI 服务接口的定义还是 RemoteServiceInterface，里面的方法定义和上文一样没有发生变化（RemoteServiceInterface接口的实现和上文一样，没有改变。为了节约篇幅这里就不下贴出代码了）：

package testRMI;

import java.rmi.Remote;
import java.rmi.RemoteException;
import java.util.List;

import testRMI.entity.UserInfo;

public interface RemoteServiceInterface extends Remote {
/**
* 这个RMI接口负责查询目前已经注册的所有用户信息
*/
public List<UserInfo> queryAllUserinfo() throws RemoteException;
}

下面的代码是另外一个运行的JVM，它负责提供RMI Remote Service的注册功能。实际上就是具体的服务提供者。代码如下：

package testRMI;

import java.rmi.registry.LocateRegistry;
import java.rmi.registry.Registry;

public class RemoteRegistryUnicastMain {
public static void main(String[] args) throws Exception {
/*
* 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
* */
Registry registry = LocateRegistry.getRegistry("192.168.61.1", 1099);

// 以下是向远程RMI注册表（绑定/重绑定）RMI Server的Stub。
// 同样的远程RMI注册表的JVM-classpath下，一定要有这个RMI Server的Stub
RemoteUnicastServiceImpl remoteService = new RemoteUnicastServiceImpl();

/*
*
* 注册的服务仓库存在于192.168.61.1这个IP上
* 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
* */
registry.bind("queryAllUserinfo" , remoteService);
}
}

最后一个JVM是RMI Client。一共有两件工作需要RMI Client完成：首先查询Registry注册表服务，获得Remote Service的Stub，然后通过Stub代理进行正式的请求。为了保证实验程序的连续性，在获取Stub后，对Remote Service进行不间断的连续请求。

package testRMI;

import java.rmi.Naming;
import java.util.List;

import testRMI.entity.UserInfo;

/**
* 客户端调用RMI测试
* @author yinwenjie
*
*/
public class RemoteClient {

private static Object WAITOBJECT = new Object();

public static void main(String[] args) throws Exception {
// 您看，这里使用的是java名称服务技术进行的RMI接口查找。
RemoteServiceInterface remoteServiceInterface = (RemoteServiceInterface)Naming.lookup("rmi://192.168.61.1/queryAllUserinfo");

// 保证连续请求，好观察SingleRegistry关闭后的请求情况
for(;;) {
List<UserInfo> users = remoteServiceInterface.queryAllUserinfo();
System.out.println("users.size() = " +users.size());
synchronized (RemoteClient.WAITOBJECT) {
RemoteClient.WAITOBJECT.wait(1000);
}
}
}
}

以下是记录的测试情况，首先我们分别启动SingleRegistry和RemoteRegistryUnicastMain。可以看见，Remote Service在远程Registry上注册成功，并处于工作状态：



请注意上面的截图中，RemoteRegistryUnicastMain Application只有一个线程在工作。这个和我们随后讲到的RMI-Service的线程管理方式有关。接下来我们启动RMI Client：



特别注意Client向RMI Registry查询得到remoteServiceInterface实例，这并不是RemoteServiceInterface接口的具体实现，而是RMI Stub代理。其中的endpoint端点指向RMI Service的具体服务提供位置（这个位置由RMI Service上的Skeleton提供代理服务）。

接下来开始持续调用。在这里过程中，我们关闭RMI Registry服务：



显然SingleRegistry停止工作并没有影响RemoteClient发起的调用。

3-2、Remote-Service线程管理

在上文中的演示我们看到了RemoteRegistryUnicastMain处理请求时，使用了线程池。这是JDK1.5到JDK1.6+版本中RMI框架的做的一个改进。包括JDK1.5在内，之前的版本都采用新建线程的方式来处理请求；在JDK1.6版本之后，改用了线程池，并且线程池的大小是可以调整的：

sun.rmi.transport.tcp.maxConnectionThreads：连接池的大小，默认为无限制。无限的大小肯定是有问题，按照Linux单进程可打开的最大文件数限制，建议的设置值为65535（生产环境）。如果同一时间连接池中的线程数量达到了最大值，那么后续的Client请求将会报错。测试环境/开发环境是否设置这个值，就没有那么重要了。

sun.rmi.transport.tcp.threadKeepAliveTime：如果当线程池中有闲置的线程资源的话，那么这个闲置线程资源多久被注销（单位毫秒），默认的设置是1分钟。

如果您使用的是linux或者window的命令控制台执行的话，您可以通过类似如下语句进行参数设置：

java -Dsun.rmi.transport.tcp.maxConnectionThreads=2 -Dsun.rmi.transport.tcp.threadKeepAliveTime=1000 testRMI.RemoteRegistryUnicastMain

如果您使用的是eclipse控制台进行执行的话，可以通过Debug configuration -> Arguments对话框进行设置，如下图所示：

3-3、Registry和Naming

在这两篇文章所列举的代码中，Registry和Naming都有出现过，在代码的注释中也提醒大家要注意这两者的使用方法。Registry和Naming都可以进行RMI服务的bind/rebind/unbind，都可以用lookup方法查询RMI服务。

Naming实际上是对Registry的封装。使用完整的URL方式对已注册的服务名进行查找。我们通过Naming类中lookup方法的源代码对Naming的工作方式进行说明。以下是Naming类中lookup方法的源代码：

/**
* Returns a reference, a stub, for the remote object associated
* with the specified <code>name</code>.
*
* @param name a name in URL format (without the scheme component)
* @return a reference for a remote object formatted URL
* @since JDK1.1
*/
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);
}

在这个静态方法中，首先对传入的URL信息进行解析（parseURL(name)私有方法），解析完成后，将返回ParsedNamingURL私有类的一个对象parsed。我们来看看ParsedNamingURL的定义：

/**
* Simple class to enable multiple URL return values.
*/
private static class ParsedNamingURL {
String host;
int port;
String name;

ParsedNamingURL(String host, int port, String name) {
this.host = host;
this.port = port;
this.name = name;
}
}

如果解析过程中，发现URL格式问题，那么将会抛出异常；如果成功解析，则调用Registry的lookup方法。RMI Naming服务所使用的完整URL格式为：

rmi://host:port/name

其中rmi为固定格式 ，host是RMI Registry注册表所在服务地址；port为Registry注册表访问端口，默认端口为1099；name表示RMI Remote Service的注册名，在之前的代码中RMI Remote Service注册名是queryAllUserinfo。

Naming名字服务只提供RMI服务注册信息的查询，您不能使用Naming创建一个注册服务。

3-3、UnicastRemoteObject和Activatable

在上篇文章中初次讲解RMI工作原理的时候，我提到“图中呈现的是JDK1.5版本中，RMI框架其中一种运行方式”。也就是说，除了这种工作模式外RMI还有其他的工作模式？

是的，在JDK1.2版本中，由Ann Wollrath执笔加入了一种新的RMI工作方式。即通过RMI“活化”模式，将Remote Service的真实提供者移植到RMI Registry注册表所在的JVM上。

要使用这种工作模式的Remote Service实现不再继承UnicastRemoteObject类，而需要继承Activatable类（其他的业务代码不需要改变）：

package testRMI;

import java.rmi.MarshalledObject;
import java.rmi.RemoteException;
import java.rmi.activation.Activatable;
import java.rmi.activation.ActivationException;
import java.rmi.activation.ActivationID;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

import testRMI.entity.UserInfo;

/**
* RMI Service的一个具体实现。注意这里我们继承的是Activatable父类
* @author yinwenjie
*/
public class RemoteActivationServiceImpl extends Activatable implements RemoteServiceInterface {

/**
* 这个构造函数式必须的，不然客户端会报：<br>
* java.lang.NoSuchMethodException: testRMI.RemoteActivationServiceImpl.<init>(java.rmi.activation.ActivationID, java.rmi.MarshalledObject) 异常<br>
* 在这个方法里面，您可以调用任何一个Activatable父级的构造函数。这里我们调用的是最简单的一个
* @throws RemoteException
* @throws ActivationException
*/
public RemoteActivationServiceImpl(ActivationID id, MarshalledObject<?> data) throws RemoteException, ActivationException {
super("file://E:\\testworkspace\\testBSocket\\target\\classes", data, false , 0);
}

/**
*
*/
private static final long serialVersionUID = 6797720945876437472L;

/* (non-Javadoc)
* @see testRMI.RemoteServiceInterface#queryAllUserinfo()
*/
@Override
public List<UserInfo> queryAllUserinfo() throws RemoteException {
List<UserInfo> users = new ArrayList<UserInfo>();

UserInfo user1 = new UserInfo();
user1.setUserAge(21);
user1.setUserDesc("userDesc1");
user1.setUserName("userName1");
user1.setUserSex(true);
users.add(user1);

UserInfo user2 = new UserInfo();
user2.setUserAge(21);
user2.setUserDesc("userDesc2");
user2.setUserName("userName2");
user2.setUserSex(false);
users.add(user2);
return users;
}
}

向RMI Registry注册表进行注册的方式也需要进行更改：

package testRMI;

import java.rmi.MarshalledObject;
import java.rmi.RMISecurityManager;
import java.rmi.activation.Activatable;
import java.rmi.activation.ActivationDesc;
import java.rmi.activation.ActivationGroup;
import java.rmi.activation.ActivationGroupDesc;
import java.rmi.activation.ActivationGroupID;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;
import java.rmi.registry.Registry;
import java.util.Properties;

import testRMI.entity.UserInfo;

public class RemoteActivationMain {

public static void main(String[] args) throws Exception {
System.setSecurityManager(new RMISecurityManager());
System.setProperty("java.rmi.activation.port","1099");

// 设置各种参数
Properties props = new Properties();
// 最重要的参数是给rmi 激活服务相应的权限
// all.policy文件的配置在后文中说明
props.put("java.security.policy", "E:/testworkspace/testBSocket/src/all.policy");

/*
* 这里对ActivationDesc构造函数中的参数进行一下说明：
* groupID：就是在registerGroup时系统生成的ActivationGroupID对象
* className：这里就是testRMI.RemoteActivationServiceImpl具体的RemoteServiceInterface接口
* location：相当于classpath。这样注册程序才知道如何序列化类.
* 实际上之前我们建立RemoteActivationServiceImpl的构造函数时，实际上已经location写死了
* 这里只是为了讲解desc和RemoteActivationServiceImpl中构造函数的关系，又进行了一次参数指定
*
* MarshalledObject：一种序列化和反序列化方式，参见：
* http://download.oracle.com/technetwork/java/javase/6/docs/zh/api/java/rmi/MarshalledObject.html * */
ActivationGroupDesc groupdesc = new ActivationGroupDesc(props, null);
ActivationGroupID groupid = ActivationGroup.getSystem().registerGroup(groupdesc);
UserInfo userinfo = new UserInfo();
ActivationDesc desc = new ActivationDesc(groupid, "testRMI.RemoteActivationServiceImpl", "file://E:\\testworkspace\\testBSocket\\target\\classes", new MarshalledObject<UserInfo>(userinfo));

/*
* 是不是与UnicastRemoteObject的注册方式不一样啊。
* 之所以比较复杂，是因为这个Remote Object将会序列化到RMI Registry所在的JVM进行运行。
* 并适时被“激活”运行
* */
RemoteServiceInterface server = (RemoteServiceInterface)Activatable.register(desc);
/*
* 和执行UnicastRemoteObject注册的情况不同，这里绑定Remote Object成功后，这个JVM将会退出
* 因为之后的RMI调用将和它没有一点关系了。
* */
//Naming.bind("rmi://192.168.61.1:1099/queryAllUserinfo",server);
Registry registry = LocateRegistry.getRegistry("192.168.61.1",1099);
registry.bind("queryAllUserinfo", server);
}
}

还需要做一个进行JVM权限描述文件all.policy：

grant {

permission java.security.AllPermission “”, “”;

};

当然这是比较简单的描述（主要是为了偷懒，哈哈）。您还可以使用JDK安装目录下自带的权限描述文件，当然要进行一些修改。文件存放路径为$JAVA_HOME\jre\lib\security\java.policy，里面有一些权限信息要根据您自己的实际情况进行修改。

之后我们启动rmib——一个支持RMI“活化”模式的注册表程序：

rmid -J-Djava.security.policy=E:\testworkspace\testBSocket\src\all.policy -port 1099 -J-Djava.rmi.server.codebase=file:/E:/testworkspace/testBSocket/target/classes/

如果您使用的是Linux系统的话，命令形式如下：

export CLASSPATH=$CLASSPATH:/root/java/classes/

rmid -J-Djava.security.policy=/usr/jdk1.7.0_71/all.policy -port 1099

客户端的代码和运行方式是不需要更改的。直接运行之前的RMI Client程序就可以看到效果了。这里注意以下几个问题;

使用RMI的“活化”工作模式，原有的RMI Remote Service真实服务提供者就不再需要对RMI Client的调用进行响应了。所以您会看到在RemoteActivationMain完成注册工作后，RemoteActivationMain所在的JVM会退出，而不会像之前的RemoteUnicastMain一样，在完成注册后一直等待。如下图所示：



另外，Client请求到的Stub，其中的endPoint不再指向Remote Service的真实服务提供者了，而是指向Registry注册服务提供者。这是因为Registry将负责真实服务的实现。如下图所示：



请注意Client获取的Stub的endPoint指向。

3、RMI——一种特殊的RPC服务实现

通过这两篇文章的讲解，我们将RMI的基本使用、工作原理、工作模式向您进行了简要的介绍。之所以介绍RMI，是因为要通过介绍RMI引出一种重要的系统间通讯管理框架RPC。从下一篇文章开始，我们将进入RPC规范的讲解，并介绍几款主流的RPC框架的使用和工作原理。

当然通过两篇文章对RMI技术的介绍，并不能将RMI技术的全部内容都囊括进来，后面有时间我将回头继续向您介绍RMI技术的特性。感谢您持续关注我的博客。