数据处理----Java数据处理之RMI

这个专题的目的就是想梳理下在Hadoop等等分布式系统中可能用到的一些知识。在分布式系统中，数据怎么组织，怎么转换，怎么保存，怎么交换，保证数据数据有清楚的语义，合理的流程，一定的效率，有很多问题在里面。而这些复杂的技术，其实也是由很多基础组合而成的。有了牢固的基础，很多东西可以搭配在一起，自然就成了所谓的框架或者平台，正所谓罗马不是一天建成的。

一、RMI

       RMI全称是Remote Method Invocation－远程方法调用，它提供了一种跨JVM方法调用的机制，Since JDK1.1。其实它可以被看作是RPC(Remote Procdure Call)的Java版本。Java RMI 支持存储于不同地址空间的程序级对象之间彼此进行Socket通信，实现远程对象之间的无缝远程调用。

       RMI目前使用Java远程消息交换协议JRMP（Java Remote Messaging Protocol）进行通信。由于JRMP是专为Java对象制定的，用Java RMI开发的应用系统可以部署在任何支持JRE（Java Run Environment Java，运行环境）的平台上。但由于JRMP是专为Java对象制定的，因此，RMI对于用非Java语言开发的应用系统的支持不足。RMI可利用标准Java本机方法接口JNI与现有的和原有的系统相连接。RMI还可利用标准JDBC包与现有的关系数据库连接。

      RMI原理：(注意：下图中的箭头是双向的)

     

        整个流程不多说，想访问别人提供的服务，就是Client;提供服务给别人来访问的就是Server。这里有两个概念要注意:Stub和Skeleton。

       Stub      每个远程对象都包含一个代理对象Stub，当运行在本地Java虚拟机上的程序调用运行在远程Java虚拟机上的对象方法时，它首先在本地创建该对象的代理对象Stub,然后调  用代理对象上匹配的方法，代理对象会作如下工作：
      与远程对象所在的虚拟机建立连接
      打包(marshal)参数并发送到远程虚拟机
      等待执行结果
      解包(unmarshal)返回值或返回的错误
      返回调用结果给调用程序
     Stub 对象负责调用参数和返回值的流化(serialization)、打包解包，以及网络层的通讯过程。
     Skeleton    每一个远程对象同时也包含一个Skeleton对象，Skeleton运行在远程对象所在的虚拟机上，接受来自Stub对象的调用。当Skeleton接收到来自Stub对象的调用请求后，Skeleton会作如下工作：
      解包Stub传来的参数
      调用远程对象匹配的方法
     打包返回值或错误发送给Stub对象
     注意：远程对象的Stub和Skeleton对象都是由rmic编译工具产生的。

     上一个简单的例子吧：

1.定义远程服务接口   ITranslate.java

    import java.rmi.*;

public interface ITranslate extends Remote {
    public String en2ch(String str) throws remoteexception;
}

2.实现远程服务接口   ITranslateImpl.java

import java.rmi.remoteexception;
import java.rmi.server.UnicastRemoteObject;

public class ITranslateImpl extends UnicastRemoteObject  implements ITranslate {
    private static final long serialVersionUID = -8492344530612173938L;
    protected ITranslateImpl() throws remoteexception {
        super();
    }
    @Override
    public String en2ch(String str) throws remoteexception {
        if(str!=null&&str.equals("hello")){
            return "你好";
        }else if(str!=null&&str.equals("world")){
            return "世界";
        }else
        return "不知道怎么说";
    }

}

3. 服务端程序  RMIServer.java

import java.rmi.Naming;
import java.rmi.RMISecurityManager;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;

public class RMIServer
{
     public static void main(String[] args) throws Exception
     {
          //System.setSecurityManager(new RMISecurityManager()); 注释了就可以不要policy文件了，否则必须处理，具体可以自己试试
          ITranslate t = new ITranslateImpl();
          //LocateRegistry.createRegistry(1099);
          Naming.bind("TranslatorService",t);
          System.out.println("RMI server started and provide service Now...");
     }
}

4.客户端访问   RMIClient.java

import java.rmi.*;
import java.net.MalformedURLException;

public class RMIClient
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        //System.setSecurityManager(new RMISecurityManager()); 注释了就可以不要policy文件了，否则必须处理，具体可以自己试试
        try
        {
            ITranslate t = (ITranslate)Naming.lookup("rmi://localhost/TranslatorService");
            String str = "world";
            String rs = t.en2ch("world");
            System.out.println(str+"中文意思就是" + rs);
        }
        catch (MalformedURLException e)
        {
            e.printstacktrace();
        }
        catch (remoteexception e)
        {
            e.printstacktrace();
        }
        catch (NotBoundException e)
        {
            e.printstacktrace();
        }
    }
}

运行步骤：

1.编译  javac –d . *.java

2.通过RMIC生成Stub（这一步可以不要做）. RMIC是什么，RMI compile，在JAVA_HOME/bin下面（bin下面有哪里，看你能说出哪些，java,javac等等，说一个算一分，看你能拿多少分，可以大概看出你的java level哦，不要说你没有用到，不信试试！)

   rmic org.test.rmi.ITranslateImpl

从上图的警告可以看出：为JRMP生成和使用骨架及静态存根已经过时。骨架不再必要，而静态存根已由动态生成的存根取代。建议用户不再使用rmic来生成骨架和静态存根。说的已经很明白了。

当然做了这步后可以在classes文件里面找到一个ITranslateImpl_Stub.class这个是自动生成的字节码，一起反编译看看内容吧（有点稍多，还是看看吧）：

package org.test.rmi;

import java.lang.reflect.Method;
import java.rmi.remoteexception;
import java.rmi.UnexpectedException;
import java.rmi.server.RemoteObject;
import java.rmi.server.RemoteRef;
import java.rmi.server.RemoteStub;

public final class ITranslateImpl_Stub extends RemoteStub
  implements ITranslate
{
  private static final long serialVersionUID = 2L;
  private static Method $method_en2ch_0;

  static
  {
    try
    {
      $method_en2ch_0 = ITranslate.class.getmethod("en2ch",new Class[] { String.class });
    }
    catch (NoSuchMethodException localNoSuchMethodException)
    {
      throw new NoSuchMethodError("stub class initialization Failed");
    }
  }

  public ITranslateImpl_Stub(RemoteRef paramRemoteRef)
  {
    super(paramRemoteRef);
  }

  public String en2ch(String paramString)
    throws remoteexception
  {
    try
    {
      Object localObject = this.ref.invoke(this,$method_en2ch_0,new Object[] { paramString },-3926061110445064938L);
      return (String)localObject;
    }
    catch (RuntimeException localRuntimeException)
    {
      throw localRuntimeException;
    }
    catch (remoteexception localremoteexception)
    {
      throw localremoteexception;
    }
    catch (Exception localException)
    {
    }
    throw new UnexpectedException("undeclared checked exception",localException);
  }
}

有所发现吗，你一定看到了这么几个词：reflect，RemoteStub，RemoteObject(这个序列化的时候在说说吧)，不多说了，你懂的。

3.启动 start rmiregistry   (在Server里面LocateRegistry.createRegistry(1099);可以不用这步)

4.添加Policy文件，启动RMIServer

translate.policy文件

grant {
    permission java.security.AllPermission;
};

5.运行RMIClient

整个过程说简单也简单，说复杂也复杂。但是有两点要注意：

1.JDK帮我们做了很多工作，已经封装好了很多过程，比如数据怎么从客户端包装好，成为Stub，怎么通过Socket传到服务端，怎么形成Skeleton，怎么调用，然后将结果反向传回来给客户端。

2.RMI需要安全机制，现在默认采用Policy文件的形式。

没错，RMI整个过程就是数据通过Socket通信，完成过程调用。这个过程我们可以自己实现一个简单的版本吗，毕竟Socket我们也可以写。下面就介绍一个网上的简易版本。思路在注释里面已经明显了，就是获得接口的代理对象，通过ObjectOutputStream    writeUTF(Name)---writeObject(ParameterTypes)---writeObject(arguments),在服务端接收的时候，通过ObjectInputStream  readUTF，readobject，readobject，然后通过反射invoke,得到调用结果。

1. RPC服务核心类

package framework;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.lang.reflect.InvocationHandler;
import java.lang.reflect.Method;
import java.lang.reflect.Proxy;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.socket;

public class RpcFramework {

    public static void export(final Object service,int port) throws Exception {
        if (service == null || port <= 0 || port > 65535)
            throw new IllegalArgumentException("Null service or Wrong port");
        System.out.println("Export service " + service.getClass().getName()
                + " on port " + port);
        ServerSocket server = new ServerSocket(port);
        for (;;) {
            try {
                final Socket socket = server.accept();//服务器端一旦收到消息，就创建一个线程进行处理
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        try {
                            try {
                                ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(
                                        socket.getInputStream());
                                try {
                                    String methodName = input.readUTF();// service是服务器端提供服务的对象，但是，要通过获取到的调用方法的名称，参数类型，以及参数来选择对象的方法，并调用。获得方法的名称
                                    Class<?>[] parameterTypes = (Class<?>[]) input
                                            .readobject();// 获得参数的类型
                                    Object[] arguments = (Object[]) input
                                            .readobject();// 获得参数
                                    ObjectOutputStream output = new ObjectOutputStream(
                                            socket.getoutputStream());
                                    try {
                                        Method method = service.getClass()
                                                .getmethod(methodName,
                                                        parameterTypes);// 通过反射机制获得方法
                                        Object result = method.invoke(service,
                                                arguments);// 通过反射机制获得类的方法，并调用这个方法
                                        output.writeObject(result);// 将结果发送
                                    } catch (Throwable t) {
                                        output.writeObject(t);
                                    } finally {
                                        output.close();
                                    }
                                } finally {
                                    input.close();
                                }
                            } finally {
                                socket.close();
                            }
                        } catch (Exception e) {
                            e.printstacktrace();
                        }
                    }
                }).start();
            } catch (Exception e) {
                e.printstacktrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 引用服务
     *
     * @param <T>
     *            接口泛型
     * @param interfaceClass
     *            接口类型
     * @param host
     *            服务器主机名
     * @param port
     *            服务器端口
     * @return 远程服务
     * @throws Exception
     */
    // 原理是通过代理，获得服务器端接口的一个“代理”的对象。对这个对象的所有操作都会调用invoke函数，在invoke函数中，是将被调用的函数名，参数列表和参数发送到服务器，并接收服务器处理的结果
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T> T refer(final Class<T> interfaceClass,final String host,
            final int port) throws Exception {
        if (interfaceClass == null)
            throw new IllegalArgumentException("Interface class == null");
        if (!interfaceClass.isInterface())
            throw new IllegalArgumentException("The "
                    + interfaceClass.getName() + " must be interface class!");
        if (host == null || host.length() == 0)
            throw new IllegalArgumentException("Host == null!");
        if (port <= 0 || port > 65535)
            throw new IllegalArgumentException("Invalid port " + port);
        System.out.println("Get remote service " + interfaceClass.getName()
                + " from server " + host + ":" + port);
        return (T) Proxy.newProxyInstance(interfaceClass.getClassLoader(),
                new Class<?>[] { interfaceClass },new InvocationHandler() {
                    public Object invoke(Object proxy,Method method,
                            Object[] arguments) throws Throwable {
                        Socket socket = new Socket(host,port);
                        try {
                            ObjectOutputStream output = new ObjectOutputStream(
                                    socket.getoutputStream());
                            try {
                                output.writeUTF(method.getName());
                                output.writeObject(method.getParameterTypes());
                                output.writeObject(arguments);
                                ObjectInputStream input = new ObjectInputStream(
                                        socket.getInputStream());
                                try {
                                    Object result = input.readobject();
                                    if (result instanceof Throwable) {
                                        throw (Throwable) result;
                                    }
                                    return result;
                                } finally {
                                    input.close();
                                }
                            } finally {
                                output.close();
                            }
                        } finally {
                            socket.close();
                        }
                    }
                });
    }

}

2.  业务类

package service;
public interface  HelloService {  
    String hello(User name);  
}

package service;
public class HelloServiceImpl implements HelloService{  
    public String hello(User name) {  
        return "Hello " + name.getName();  
    } 
}

public class User {
    private int id;
    private String name;
    
    public User(int id,String name) {
        super();
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

   。。。。//getter setter

}

3. 测试调用：

package service;

import framework.RpcFramework;

public class Server {  
    public static void main(String []args) throws Exception {  
        HelloService service = new HelloServiceImpl();  
        RpcFramework.export(service,1234);   
    }
}

package service;

import framework.RpcFramework;
public class Client {  
    public static void main(String[] args) throws Exception {    
        HelloService service = RpcFramework.refer(HelloService.class,"127.0.0.1",1234);    
        for (int i = 0; i < 100; i ++) {  
            String hello = service.hello(new User(i,"World" + i));    
            System.out.println(hello);    
            Thread.sleep(1000);    
        }
    }
}

运行的时候先启动Server，然后启动Client.

不出意外，应该会出现错误（服务端和客户端都有）：

Exception in thread "main" java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException
    at com.sun.proxy.$Proxy0.hello(UnkNown Source)
    at service.Client.main(Client.java:9)
Caused by: java.io.NotSerializableException: service.User
    at java.io.ObjectOutputStream.writeObject0(UnkNown Source)

看到这里，解决这个问题也是很容易的。(最上面那个ITranslate中也一样，如果参数为User，也是会出现异常的，下面是我测试的结果)

java.rmi.MarshalException: error marshalling arguments; nested exception is:
    java.io.NotSerializableException: org.test.rmi.User
    at sun.rmi.server.UnicastRef.invoke(UnicastRef.java:157)
    at java.rmi.server.RemoteObjectInvocationHandler.invokeRemoteMethod(RemoteObjectInvocationHandler.java:194)
    at java.rmi.server.RemoteObjectInvocationHandler.invoke(RemoteObjectInvocationHandler.java:148)
    at com.sun.proxy.$Proxy0.en2ch(UnkNown Source)    

（看懂Proxy,invoke之类的很兴奋吧，有木有感觉和我们刚刚实现的例子很相似？！可以去了解下动态代理怎么实现。）

觉得上面的错误就是将传输的对象进行序列化：

public class User implements java.io.Serializable{}

为什么要做这一步呢？且听下回分解。

数据处理---Java数据处理之序列化