Rheinwerk Computing < openbook > Rheinwerk Computing - Professionelle Bücher. Auch für Einsteiger.
Professionelle Bücher. Auch für Einsteiger.

Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Neues in Java 7
2 Threads und nebenläufige Programmierung
3 Datenstrukturen und Algorithmen
4 Raum und Zeit
5 Dateien, Verzeichnisse und Dateizugriffe
6 Datenströme
7 Die eXtensible Markup Language (XML)
8 Dateiformate
9 Grafische Oberflächen mit Swing
10 Grafikprogrammierung
11 Netzwerkprogrammierung
12 Verteilte Programmierung mit RMI
13 RESTful und SOAP Web-Services
14 JavaServer Pages und Servlets
15 Applets
16 Datenbankmanagement mit JDBC
17 Technologien für die Infrastruktur
18 Reflection und Annotationen
19 Dynamische Übersetzung und Skriptsprachen
20 Logging und Monitoring
21 Java Native Interface (JNI)
22 Sicherheitskonzepte
23 Dienstprogramme für die Java-Umgebung
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Java 7 - Mehr als eine Insel von Christian Ullenboom
Das Handbuch zu den Java SE-Bibliotheken
Buch: Java 7 - Mehr als eine Insel

Java 7 - Mehr als eine Insel
Rheinwerk Computing
1433 S., 2012, geb.
49,90 Euro, ISBN 978-3-8362-1507-7
Pfeil 12 Verteilte Programmierung mit RMI
Pfeil 12.1 Entfernte Objekte und Methoden
Pfeil 12.1.1 Stellvertreter helfen bei entfernten Methodenaufrufen
Pfeil 12.1.2 Standards für entfernte Objekte
Pfeil 12.2 Java Remote Method Invocation
Pfeil 12.2.1 Zusammenspiel von Server, Registry und Client
Pfeil 12.2.2 Wie die Stellvertreter die Daten übertragen
Pfeil 12.2.3 Probleme mit entfernten Methoden
Pfeil 12.2.4 Nutzen von RMI bei Middleware-Lösungen
Pfeil 12.2.5 Zentrale Klassen und Schnittstellen
Pfeil 12.2.6 Entfernte und lokale Objekte im Vergleich
Pfeil 12.3 Auf der Serverseite
Pfeil 12.3.1 Entfernte Schnittstelle deklarieren
Pfeil 12.3.2 Remote-Objekt-Implementierung
Pfeil 12.3.3 Stellvertreterobjekte
Pfeil 12.3.4 Der Namensdienst (Registry)
Pfeil 12.3.5 Remote-Objekt-Implementierung exportieren und beim Namensdienst anmelden
Pfeil 12.3.6 Einfaches Logging
Pfeil 12.3.7 Aufräumen mit dem DGC *
Pfeil 12.4 Auf der Clientseite
Pfeil 12.5 Entfernte Objekte übergeben und laden
Pfeil 12.5.1 Klassen vom RMI-Klassenlader nachladen
Pfeil 12.6 Weitere Eigenschaften von RMI
Pfeil 12.6.1 RMI und CORBA
Pfeil 12.6.2 RMI über HTTP getunnelt
Pfeil 12.6.3 Automatische Remote-Objekt-Aktivierung
Pfeil 12.7 Java Message Service (JMS)
Pfeil 12.8 Zum Weiterlesen

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12.3 Auf der ServerseiteZur nächsten Überschrift

Um entfernte Objekte mit ihren Methoden in Java-Programmen zu nutzen, sind einige Arbeitsschritte nötig, die wir im Folgenden kurz skizzieren. An den Schritten spiegelt sich der Programmieraufwand wider:

  1. Eine entfernte Schnittstelle deklariert Methoden.
  2. Eine Klasse implementiert die Schnittstelle und füllt die Methode mit Leben. Dies bildet die Remote-Objekt-Implementierung.
  3. Mit dieser Implementierung benötigen wir ein exportiertes Exemplar. Wir melden es beim Namensdienst an, damit der Client es finden kann. Dies schließt die Serverseite ab.

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12.3.1 Entfernte Schnittstelle deklarierenZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Damit der Client eine entfernte Methode nutzen kann, muss er ein Stellvertreterobjekt befragen. Dieses packt die Daten ein und übermittelt sie. Die Stellvertreterobjekte erzeugt Java selbstständig. Damit der Generator korrekten Quellcode für die Übertragung erstellen kann, ist eine Beschreibung nötig. Die Deklaration muss die Signatur eindeutig spezifizieren, und damit weiß der Client, wie die Methode aussieht, die er aufrufen kann, und der Server kann die Methode dann beschreiben. Normalerweise gibt es für die Spezifikation der entfernten Methoden spezielle Beschreibungssprachen (wie IDL bei CORBA), doch bei RMI reicht es, ein Java-Interface mit den Methoden zu deklarieren:

Listing 12.1: com/tutego/insel/rmi/Adder.java

package com.tutego.insel.rmi;

import java.rmi.Remote;
import java.rmi.RemoteException;

public interface Adder extends Remote
{
int add( int x, int y ) throws RemoteException;
}

An diesem Beispiel können wir mehrere wichtige Eigenschaften der Schnittstelle ablesen:

  • Die entfernte Schnittstelle ist öffentlich. Wenn sie nur paketsichtbar oder eingeschränkter ist, kann der Client die entfernte Methode nicht finden, wenn er danach verlangt.
  • Die eigene Schnittstelle erweitert die Schnittstelle Remote. Nur die Klassen, die Remote implementieren, können entfernte Methoden anbieten. Remote ist allerdings leer und damit eine Markierungsschnittstelle.
  • Die angebotenen Methoden können unbeabsichtigte Fehler auslösen, zum Beispiel, wenn das Transportsystem zusammenbricht. Für diesen Fall muss jede Methode RemoteException in einer throws-Anweisung aufführen.
  • Eine entfernte Methode darf Parameter besitzen. Sind die Argumente primitive Werte, werden diese einfach übertragen. Handelt es sich um Objekte, so müssen diese serialisierbar sein.

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12.3.2 Remote-Objekt-ImplementierungZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Der Client nutzt letztendlich das vom Server bereitgestellte entfernte Objekt. Der Server steht in der Pflicht, eine Implementierung der Remote-Schnittstelle anzugeben, sodass diese im nächsten Schritt exportiert und damit angemeldet werden kann.

Die Implementierung der Geschäftslogik ist einfach:

Listing 12.2: com/tutego/insel/rmi/AdderImpl.java

package com.tutego.insel.rmi;

public class AdderImpl implements Adder
{
@Override public int add( int x, int y )
{
return x + y;
}
}

Da die Klasse eine Implementierung der Schnittstelle ist, geben wir ihr die Endung Impl (das ist eine übliche Namensgebung, aber keine Pflicht).

Es steht uns frei, andere Methoden anzugeben, die nicht in der Schnittstelle vorgegeben sind, doch sind diese natürlich nicht nach außen hin sichtbar. Die Argumente und Rückgabewerte können von jedem beliebigen Datentyp sein. Bei primitiven Datentypen werden spezielle read()- und write()-Folgen generiert. Objekte müssen die Schnittstelle Serializable implementieren (oder Remote sein). Dann werden die lokalen Objekte als Kopie übertragen. Über die Serialisierung werden alle nicht-statischen und nicht-transienten Attribute übermittelt. Ist das Argument wiederum instanceof Remote, wird dieser Verweis als einfache Referenz übergeben. In Wirklichkeit ist die Referenz ein Verweis auf den Stellvertreter.


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12.3.3 StellvertreterobjekteZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Die Stellvertreter sind Objekte auf der Client- und Serverseite, die die tatsächliche Kommunikation betreiben. Unsere Clients programmieren ausschließlich gegen eine Remote-Schnittstelle, aber der Stellvertreter (Proxy) auf der Clientseite ist die Implementierung der Remote-Schnittstelle, die tatsächlich die Clientanfrage annimmt und auch an das Netzwerk weitergibt. Von Hand müssen diese Stellvertreter nicht programmiert werden; Java generiert sie zur Laufzeit.

Hinweis

Vor Java 5 musste der RMI-Compiler rmic verwendet werden. Der Generator erzeugte den Stub (Stellvertreter auf der Clientseite) und den Skeleton (Proxy auf der Serverseite) aus der Methodenbeschreibung der Remote-Klasse. Steht auf einer Seite der Client-Server-Kommunikation nicht mindestens eine Java 5-Implementierung, so muss doch wieder rmic zum Einsatz kommen.


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12.3.4 Der Namensdienst (Registry)Zur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Der RMI-Dienst muss im nächsten Schritt beim Namensdienst das entfernte Objekt unter einem öffentlichen Namen anmelden, sodass der Client es finden kann. Java bietet zwei Namensdienste, die infrage kommen: die RMI-Registry und den JNDI-Dienst.[89](Weiteres dazu unter http://java.sun.com/javase/7/docs/technotes/guides/jndi/jndi-rmi.html.) Beides lässt sich in Java nutzen, aber die RMI-Registry ist etwas leichter zu verwenden.

Die Registry ist ein eigenständiger Dienst, der auf zwei Arten gestartet werden kann:

  • beim Server selbst, der über LocateRegistry.createRegistry() den Namensdienst vor dem Exportieren aufbaut
  • über ein externes in Java programmiertes Dienstprogramm rmiregistry, das im bin-Verzeichnis eines JDKs mitgeliefert wird

Die rmiregistry von Hand zu starten, hat den Vorteil, dass Client, RMI-Dienst und Registry auf drei unterschiedlichen Servern laufen können, die abweichende Lebenszyklen haben dürfen. Wenn der RMI-Server die Registry automatisch startet, ist das praktisch und hat den Vorteil, dass Anpassungen am Klassenpfad nicht nötig sind und der Anwender es nicht vergessen kann.

Der Server startet die Registry selbst

Um die RMI-Registry zu starten, wird einfach LocateRegistry.createRegistry() aufgerufen:

try
{
LocateRegistry.createRegistry( Registry.REGISTRY_PORT );
}
catch ( RemoteException e ) { /* ... */ }

Anschließend ist der Namensdienst gestartet, und der Server kann seine Dienste dort anmelden.

final class java.rmi.registry.LocateRegistry
  • static Registry createRegistry()
    Startet den Namensdienst auf dem Port 1099.
  • static Registry createRegistry( int port )
    Startet den Namensdienst auf dem angegebenen Port. Registry.REGISTRY_PORT ist der Standard-Port 1099.

Das Dienstprogramm rmiregistry

Unter Windows starten wir den Dienst in einer neuen DOS-Box (sozusagen im Hintergrund) mit folgender Zeile:

$ start rmiregistry

Unter Unix-Systemen starten wir ihn so:

$ rmiregistry &

Die Registry können wir uns somit als einen einfachen Assoziativspeicher vorstellen, der Namen und Stub-Objekte verbindet. Der Zustand des Stubs wird bei der Registry hinterlegt.

Hinweis

Die RMI-Registry ist ein Java-Programm, das zwingend die Remote-Schnittstellen unserer RMI-Klassen im Klassenpfad benötigt. Entweder ist dazu rmiregistry auf der Konsole in dem Pfad zu starten, in dem die Klassendateien des RMI-Servers stehen, oder Sie müssen mit dem Schalter -Djava.rmi.server.codebase=file:/pfad den Ort der Typen bestimmen.[90](Mehr Details zur Codebase bietet http://java.sun.com/javase/6/docs/technotes/guides/rmi/codebase.html.) ] Der Start der RMI-Registry über LocateRegistry.createRegistry() spart das natürlich, denn so stehen die Klassen automatisch im Suchpfad.

Der Port

Der Namensdienst läuft standardmäßig auf dem Port 1099. Für Dienste hinter einer Firewall ist es bedeutend, dass dieser Port auch anders lauten kann. Eine andere Port-Nummer lässt sich einfach als Argument angeben:

$ start rmiregistry 2001

Der angegebene Port dient nur zur Vermittlung vom Client zum Namensdienst. Die Kommunikation von Client und Server läuft über einen anderen Port.

An dieser Stelle haben wir schon fast alles beisammen. Der Namensdienst läuft und wartet auf den Server und den Client. Beginnen wir mit dem Server. Er ist ein normales Java-Programm ohne Einschränkungen und muss weder etwas mit Remote noch mit Serializable zu schaffen haben.


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12.3.5 Remote-Objekt-Implementierung exportieren und beim Namensdienst anmeldenZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Bevor ein Client sich mit dem Server verbinden und die entfernten Methoden aufrufen kann, muss unser Server auf eingehende Netzwerkverbindungen vorbereit sein. Aus diesem Grund muss unsere Remote-Objekt-Implementierung exportiert werden. Dann erst kann unser Server eingehende RMI-Verbindungen annehmen.[91](Java setzt für die Netzwerkkommunikation vorübersetzte Stubs oder automatisch generierte Proxy-Objekte ein. Mehr dazu in der API-Dokumentation unter http://java.sun.com/javase/6/docs/api/java/rmi/server/UnicastRemoteObject.html.) Nach dem Exportieren erfolgt die Anmeldung beim Namensdienst, und der Server-Code ist abgeschlossen. Wir starten vorher die RMI-Registry aus dem Programm, und dann ist der Server bereit:

Listing 12.3: com/tutego/insel/rmi/Server.java

package com.tutego.insel.rmi;

import java.rmi.registry.LocateRegistry;
import java.rmi.registry.Registry;
import java.rmi.server.RemoteServer;
import java.rmi.server.UnicastRemoteObject;

public class Server
{
public static void main( String[] args ) throws RemoteException
{
LocateRegistry.createRegistry( Registry.REGISTRY_PORT );

AdderImpl adder = new AdderImpl();
Adder stub = (Adder) UnicastRemoteObject.exportObject( adder, 0 );
RemoteServer.setLog( System.out );

Registry registry = LocateRegistry.getRegistry();
registry.rebind( "Adder", stub );

System.out.println( "Adder angemeldet" );
}
}

Remote-Objekt-Implementierung exportieren

Zum Exportieren von Remote-Objekten wird die Klasse UnicastRemoteObject verwendet. Sie lässt sich auf zwei Arten nutzen:

class java.rmi.server.UnicastRemoteObject
extends RemoteServer
  • static RemoteStub exportObject(Remote obj) throws RemoteException
    Exportiert das Remote-Objekt und liefert einen Proxy zurück.

Anmelden/Abmelden am Namensdienst

Ist das Remote-Proxy-Objekt exportiert, wird es dem Namensdienst mit rebind() oder bind() bekannt gemacht. Die RMI-Registry ist als assoziative Datenstruktur zu verstehen, die einen Objektnamen mit einem entfernten Objekt-Proxy assoziiert (es ist der Proxy und nicht das Remote-Objekt AdderImpl, obwohl beide die Remote-Schnittstelle implementieren – Adder in unserem Fall).

Die Notation für den Objekt-Namen beim Anmelden ist wie bei einer URL:

rmi://Host:Port/Objektname

Ist ein alternativer Port für den Namensdienst gewählt, stellen wir diesen mit einem Doppelpunkt wie üblich hintenan – sonst läuft der Namensdienst standardmäßig unter 1099. Der vorangestellte Protokollname rmi ist optional, sodass er auch weggelassen werden kann. Ist kein Rechnername angegeben, wird localhost angenommen. Daher steht im oberen Beispiel einfach nur rebind("Adder", stub).

Zum Binden der Informationen bietet der Namensdienst zwei unterschiedliche Methoden an:

  • bind() trägt den Service im Namensdienst ein, aber wenn schon ein anderer Dienst unter dem gleichen Namen läuft, wird eine AlreadyBoundException ausgelöst.
  • rebind() dagegen fügt einen neuen Eintrag mit dem gleichen Namen hinzu oder überschreibt den alten.

Ist der Dienst nicht mehr erwünscht, meldet unbind() ihn wieder ab. Der Namensdienst muss wie beim Anmelden laufen. Aus Sicherheitsgründen erlaubt der Namensdienst nur dem Server, der das Objekt seinerzeit angemeldet hat, es wieder abzumelden. Einen zusätzlichen Namen müssen wir nicht angeben.

final class java.rmi.registry.LocateRegistry
  • static void static Registry getRegistry()
    Liefert einen Verweis auf die Registry oder löst eine RemoteException aus, wenn die Registry nicht lokalisiert werden konnte.
interface java.rmi.registry.Registry
extends Remote
  • void bind(String name, Remote obj)
    throws AlreadyBoundException, MalformedURLException, RemoteException
    Bindet das Objekt obj, das in der Regel der Stub ist, an den Namen name und trägt es so in der Registrierung ein. Eine AlreadyBoundException zeigt an, dass der Name schon vergeben ist. Die MalformedURLException informiert, wenn der Name ungültig gebunden ist. Eine RemoteException wird ausgelöst, wenn der Namensdienst nicht erreicht werden konnte. Fehlende Rechte führen zu einer AccessException.
  • void rebind(String name, Remote obj)
    Verhält sich wie bind(), mit dem Unterschied, dass Objekte ersetzt werden, sofern sie schon angemeldet sind.
  • void unbind(String name)
    Entfernt das Objekt aus der Registrierung. Ist das Objekt nicht gebunden, folgt eine NotBoundException. Die anderen Fehler sind wie bei bind().

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12.3.6 Einfaches LoggingZur nächsten ÜberschriftZur vorigen Überschrift

Um die Aktivität von RMI verfolgen zu können, haben die Entwickler einen einfachen Login-Mechanismus eingebaut. Er gibt Auskunft über die Objekte und entfernte Referenzen. Hier erfahren wir auch, ob alle gewünschten Objekte korrekt gefunden wurden. Das Logging lässt sich mit der Eigenschaft java.rmi.server.logClass einschalten, wenn der Wert auf true gesetzt ist. Dann erscheinen Ausgaben auf dem System.err-Fehlerkanal. Außerdem setzt die statische Methode RemoteServer.setLog(OutputStream) einen Fehlerausgabestrom. Die statische Methode getLog() liefert diesen Fehlerkanal allerdings als aufgewerteten PrintStream.

abstract class java.rmi.server.RemoteServer
extends RemoteObject
  • static void setLog(OutputStream out)
    Loggt RMI-Aufrufe, indem sie in den Ausgabestrom out geschrieben werden. Ist out=null, wird das Logging beendet.
  • static PrintStream getLog()
    Liefert den Ausgabestrom für das RMI-Logging.
Tipp

Das Paket java.rmi.server hält noch eine andere Klasse bereit, die recht nützlich sein kann: UID. Mit dieser Klasse lässt sich eine einfache ID berechnen:

String s = new java.rmi.server.UID().toString();


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12.3.7 Aufräumen mit dem DGC *Zur vorigen Überschrift

Im Fall von verteilten Anwendungen reicht der normale GC nicht, und das Konzept muss um einen verteilten GC (engl. distributed GC, kurz DGC) erweitert werden. Im lokalen Fall weiß die lokale Maschine immer, ob ein Objekt referenziert wird, bei verteilten Anwendungen kann aber auf dem Server ein Objekt existieren, für das sich kein Mensch mehr interessiert. Damit bei verteilten Anwendungen auch der GC nicht mehr benutzte Objekte auf der Serverseite wegräumen kann, verschickt die Maschine beim Nutzen und Lösen von Verbindungen referenced- beziehungsweise dereferenced-Meldungen. Ist die Verbindung dann gelöst, bleibt die Klasse jedoch noch einige Zeit auf dem Server und wird nicht sofort gelöst. Aussagen über die Verweildauer gibt die Lease an, die sich über eine Eigenschaft verändern lässt.

Beispiel

Setze die Verweildauer für Objekte auf eine halbe Stunde hoch:

$ java -Djava.rmi.dgc.leaseValue=1800000 MyClass

Die Standarddauer ist auf 10 Minuten gesetzt.



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