分散式架構基礎:Java RMI詳解

jayknoxqu發表於2019-03-03

RMI簡介

Java RMI，即 遠端方法呼叫(Remote Method Invocation)，一種用於實現遠端過程呼叫(RPC)(Remote procedure call)的Java API，能直接傳輸序列化後的Java物件和分散式垃圾收集。它的實現依賴於Java虛擬機器(JVM)，因此它僅支援從一個JVM到另一個JVM的呼叫。

rmi的實現

(1) 直接使用Registry實現rmi

服務端:

public class RegistryService {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 本地主機上的遠端物件登錄檔Registry的例項,預設埠1099
            Registry registry = LocateRegistry.createRegistry(1099);
            // 建立一個遠端物件
            HelloRegistryFacade hello = new HelloRegistryFacadeImpl();
            // 把遠端物件註冊到RMI註冊伺服器上，並命名為HelloRegistry
            registry.rebind("HelloRegistry", hello);
            System.out.println("======= 啟動RMI服務成功! =======");
        } catch (RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
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介面:

繼承Remote介面

public interface HelloRegistryFacade extends Remote {

    String helloWorld(String name) throws RemoteException;

}
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介面實現:

繼承UnicastRemoteObject

public class HelloRegistryFacadeImpl extends UnicastRemoteObject implements HelloRegistryFacade{

	public HelloRegistryFacadeImpl() throws RemoteException {
        super();
    }

    @Override
    public String helloWorld(String name) {
        return "[Registry] 你好! " + name;
    }

}
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客戶端:

public class RegistryClient {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Registry registry = LocateRegistry.getRegistry(1099);
            HelloRegistryFacade hello = (HelloRegistryFacade) registry.lookup("HelloRegistry");
            String response = hello.helloWorld("ZhenJin");
            System.out.println("=======> " + response + " <=======");
        } catch (NotBoundException | RemoteException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
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圖解:

出處:https://www.tutorialspoint.com/java_rmi/java_rmi_introduction.htm

Registry(登錄檔)是放置所有伺服器物件的名稱空間。
每次服務端建立一個物件時，它都會使用bind()或rebind()方法註冊該物件。
這些是使用稱為繫結名稱的唯一名稱註冊的。

要呼叫遠端物件，客戶端需要該物件的引用,如(HelloRegistryFacade)。
即通過服務端繫結的名稱(HelloRegistry)從登錄檔中獲取物件(lookup()方法)。
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(2) 使用Naming方法實現rmi

服務端:

public class NamingService {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 本地主機上的遠端物件登錄檔Registry的例項
            LocateRegistry.createRegistry(1100);
            // 建立一個遠端物件
            HelloNamingFacade hello = new HelloNamingFacadeImpl();
            // 把遠端物件註冊到RMI註冊伺服器上，並命名為Hello 
            //繫結的URL標準格式為：rmi://host:port/name
            Naming.bind("rmi://localhost:1100/HelloNaming", hello);
            System.out.println("======= 啟動RMI服務成功! =======");
        } catch (RemoteException | MalformedURLException | AlreadyBoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
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介面和介面實現和Registry的方式一樣

客戶端:

public class NamingClient {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            String remoteAddr="rmi://localhost:1100/HelloNaming";
            HelloNamingFacade hello = (HelloNamingFacade) Naming.lookup(remoteAddr);
            String response = hello.helloWorld("ZhenJin");
            System.out.println("=======> " + response + " <=======");
        } catch (NotBoundException | RemoteException | MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
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Naming部分原始碼:

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);
}
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Naming其實是對Registry的一個封裝

Scala實現rmi

上面說了rmi是通過JVM虛擬機器進行一個遠端呼叫的,我們通過Scala,kotlin等jvm語言印證下

服務端:

object ScalaRmiService extends App {
  try {
    val user:UserScalaFacade = new UserScalaFacadeImpl
    LocateRegistry.createRegistry(1103)
    Naming.rebind("rmi://localhost:1103/UserScala", user)
    println("======= 啟動RMI服務成功! =======")
  } catch {
    case e: IOException => println(e)
  }
}
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介面

trait UserScalaFacade extends Remote {

  /**
    * 通過使用者名稱獲取使用者資訊
    */
  @throws(classOf[RemoteException])
  def getByName(userName: String): User

  /**
    * 通過使用者性別獲取使用者資訊
    */
  @throws(classOf[RemoteException])
  def getBySex(userSex: String): List[User]

}
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介面實現:

class UserScalaFacadeImpl extends UnicastRemoteObject with UserScalaFacade {

  /**
    * 模擬一個資料庫表
    */
  private lazy val userList = List(
    new User("Jane", "女", 16),
    new User("jack", "男", 17),
    new User("ZhenJin", "男", 18)
  )

  override def getByName(userName: String): User = userList.filter(u => userName.equals(u.userName)).head

  override def getBySex(userSex: String): List[User] = userList.filter(u => userSex.equals(u.userSex))

}
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實體類:

實體類必須實現序列化(Serializable)才能進行一個遠端傳輸

class User(name: String, sex: String, age: Int) extends Serializable {

  var userName: String = name
  var userSex: String = sex
  var userAge: Int = age
  override def toString = s"User(userName=$userName, userSex=$userSex, userAge=$userAge)"

}
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Scala客戶端:

object ScalaRmiClient extends App {

  try {

    val remoteAddr="rmi://localhost:1103/UserScala"
    val userFacade = Naming.lookup(remoteAddr).asInstanceOf[UserScalaFacade]

    println(userFacade.getByName("ZhenJin"))
    System.out.println("--------------------------------------")
    for (user <- userFacade.getBySex("男")) println(user)

  } catch {
    case e: NotBoundException => println(e)
    case e: RemoteException => println(e)
    case e: MalformedURLException => println(e)
  }

} 
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Java客戶端:

public class JavaRmiClient {

    public static void main(String[] args) {

        try {
            String remoteAddr="rmi://localhost:1103/UserScala";
            UserScalaFacade userFacade = (UserScalaFacade) Naming.lookup();

            User zhenJin = userFacade.getByName("ZhenJin");
            System.out.println(zhenJin);
            System.out.println("--------------------------------------");
            List<User> userList = userFacade.getBySex("男");
            System.out.println(userList);

        } catch (NotBoundException | RemoteException | MalformedURLException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
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上面試驗可以證明Scala和Java是可以互通的,Scala本身也是可以直接引用Java類的

序列化簡介

序列化(Serialization)是將資料結構或物件狀態轉換為可以儲存（例如，在檔案或儲存器緩衝區中）或傳輸（例如，通過網路連線）的格式的過程, 反序列化(Deserialization)則是從一系列位元組中提取資料結構的相反操作.

Kotlin實現rmi

服務端:

fun main(args: Array<String>) {
    try {
        val hello: HelloKotlinFacade = HelloKotlinFacadeImpl()
        LocateRegistry.createRegistry(1102)
        Naming.rebind("rmi://localhost:1101/HelloKotlin", hello)
        println("======= 啟動RMI服務成功! =======")
    } catch (e: IOException) {
        e.printStackTrace()
    }
}
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客戶端:

fun main(args: Array<String>) {
    try {
        val hello = Naming.lookup("rmi://localhost:1102/HelloKotlin") as HelloKotlinFacade
        val response = hello.helloWorld("ZhenJin")
        println("=======> $response <=======")
    } catch (e: NotBoundException) {
        e.printStackTrace()
    } catch (e: RemoteException) {
        e.printStackTrace()
    } catch (e: MalformedURLException) {
        e.printStackTrace()
    }
}
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實現和介面省略...

SpringBoot實現rmi

StringBoot通過配置就可以簡單實現rmi了

服務端:

@Configuration
public class RmiServiceConfig {
    @Bean
    public RmiServiceExporter registerService(UserFacade userFacade) {
        RmiServiceExporter rmiServiceExporter = new RmiServiceExporter();
        rmiServiceExporter.setServiceName("UserInfo");
        rmiServiceExporter.setService(userFacade);
        rmiServiceExporter.setServiceInterface(UserFacade.class);
        rmiServiceExporter.setRegistryPort(1101);
        return rmiServiceExporter;
    }
}
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客戶端:

@Configuration
public class RmiClientConfig {

    @Bean
    public UserFacade userInfo() {
        RmiProxyFactoryBean rmiProxyFactoryBean = new RmiProxyFactoryBean();
        rmiProxyFactoryBean.setServiceUrl("rmi://localhost:1101/UserInfo");
        rmiProxyFactoryBean.setServiceInterface(UserFacade.class);
        rmiProxyFactoryBean.afterPropertiesSet();
        return (UserFacade) rmiProxyFactoryBean.getObject();
    }

}
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客戶端測試類:

@Autowired
private UserFacade userFacade;
    
@Test
public void userBySexTest() {
    try {
        List<User> userList = userFacade.getBySex("男");
        userList.forEach(System.out::println);
    } catch (RemoteException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}
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通過測試類可以看出,這和我們平時的程式呼叫內部方法沒什麼區別!

rmi呼叫過程

大家可以通過下面文章加深瞭解:

stuff.mit.edu/afs/athena/…

有兩個遠端服務介面可供client呼叫，Factory和Product介面

FactoryImpl類實現了Factory介面，ProductImpl類實現了Product介面

1. FactoryImpl被註冊到了rmi-registry中
2. client端請求一個Factory的引用 
3. rmi-registry返回client端一個FactoryImpl的引用 
4. client端呼叫FactoryImpl的遠端方法請求一個ProductImpl的遠端引用
5. FactoryImpl返回給client端一個ProductImpl引用 
6. client通過ProductImpl引用呼叫遠端方法 
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socket工廠文件: docs.oracle.com/javase/8/do…

Zookeeper實現rmi

出處:http://www.importnew.com/20344.html

安裝Zookeeper

解壓 ZooKeeper

tar -zxvf zookeeper-3.4.12.tar.gz
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在 conf 目錄新建 zoo.cfg

cd zookeeper-3.4.12/conf
vim zoo.cfg
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zoo.cfg 程式碼如下（自己指定 log 檔案目錄）：

tickTime=2000
dataDir=/usr/local/zookeeper-3.4.12/data 
dataLogDir=/usr/local/zookeeper-3.4.12/log
clientPort=2181
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在 bin 目錄下，啟動 Zookeeper：

cd zookeeper-3.4.12/bin
./zkServer.sh start
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消費者:

public class RmiConsumer {

    // 用於等待 SyncConnected 事件觸發後繼續執行當前執行緒
    private CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);

    // 定義一個 volatile 成員變數，用於儲存最新的 RMI 地址（考慮到該變數或許會被其它執行緒所修改，一旦修改後，該變數的值會影響到所有執行緒）
    private volatile List<String> urlList = new ArrayList<>();

    // 構造器
    public RmiConsumer() {
        ZooKeeper zk = connectServer(); // 連線 ZooKeeper 伺服器並獲取 ZooKeeper 物件
        if (zk != null) {
            watchNode(zk); // 觀察 /registry 節點的所有子節點並更新 urlList 成員變數
        }
    }

    // 查詢 RMI 服務
    public <T extends Remote> T lookup() {
        T service = null;
        int size = urlList.size();
        if (size > 0) {
            String url;
            if (size == 1) {
                url = urlList.get(0); // 若 urlList 中只有一個元素，則直接獲取該元素
                log.debug("using only url: {}", url);
            } else {
                url = urlList.get(ThreadLocalRandom.current().nextInt(size)); // 若 urlList 中存在多個元素，則隨機獲取一個元素
                log.debug("using random url: {}", url);
            }
            service = lookupService(url); // 從 JNDI 中查詢 RMI 服務
        }
        return service;
    }

    // 連線 ZooKeeper 伺服器
    private ZooKeeper connectServer() {
        ZooKeeper zk = null;
        try {
            zk = new ZooKeeper(Constant.ZK_CONNECTION_STRING, Constant.ZK_SESSION_TIMEOUT, new Watcher() {
                @Override
                public void process(WatchedEvent event) {
                    if (event.getState() == Event.KeeperState.SyncConnected) {
                        latch.countDown(); // 喚醒當前正在執行的執行緒
                    }
                }
            });
            latch.await(); // 使當前執行緒處於等待狀態
        } catch (IOException | InterruptedException e) {
            log.error("", e);
        }
        return zk;
    }

    // 觀察 /registry 節點下所有子節點是否有變化
    private void watchNode(final ZooKeeper zk) {
        try {
            List<String> nodeList = zk.getChildren(Constant.ZK_REGISTRY_PATH, event -> {
                if (event.getType() == Watcher.Event.EventType.NodeChildrenChanged) {
                    watchNode(zk); // 若子節點有變化，則重新呼叫該方法（為了獲取最新子節點中的資料）
                }
            });
            List<String> dataList = new ArrayList<>(); // 用於存放 /registry 所有子節點中的資料
            for (String node : nodeList) {
                byte[] data = zk.getData(Constant.ZK_REGISTRY_PATH + "/" + node, false, null); // 獲取 /registry 的子節點中的資料
                dataList.add(new String(data));
            }
            log.debug("node data: {}", dataList);
            urlList = dataList; // 更新最新的 RMI 地址
        } catch (KeeperException | InterruptedException e) {
            log.error("", e);
        }
    }

    // 在 JNDI 中查詢 RMI 遠端服務物件
    @SuppressWarnings("unchecked")
    private <T> T lookupService(String url) {
        T remote = null;
        try {
            remote = (T) Naming.lookup(url);
        } catch (NotBoundException | MalformedURLException | RemoteException e) {
            log.error("遠端查詢出錯!", e);
        }
        return remote;
    }
}
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生產者:

public class RmiProvider {


    /**
     * 用於等待 SyncConnected 事件觸發後繼續執行當前執行緒
     */
    private CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);

    // 釋出 RMI 服務並註冊 RMI 地址到 ZooKeeper 中
    public void publish(Remote remote, String host, int port) {
        String url = publishService(remote, host, port); // 釋出 RMI 服務並返回 RMI 地址
        if (url != null) {
            ZooKeeper zk = connectServer(); // 連線 ZooKeeper 伺服器並獲取 ZooKeeper 物件
            if (zk != null) {
                createNode(zk, url); // 建立 ZNode 並將 RMI 地址放入 ZNode 上
            }
        }
    }

     /**
      *釋出 RMI 服務
      */
    private String publishService(Remote remote, String host, int port) {
        String url = null;
        try {
            url = String.format("rmi://%s:%d/%s", host, port, remote.getClass().getName());
            LocateRegistry.createRegistry(port);
            Naming.rebind(url, remote);
            log.debug("publish rmi service (url: {})", url);
        } catch (RemoteException | MalformedURLException e) {
            log.error("", e);
        }
        return url;
    }

    // 連線 ZooKeeper 伺服器
    private ZooKeeper connectServer() {
        ZooKeeper zk = null;
        try {
            zk = new ZooKeeper(Constant.ZK_CONNECTION_STRING, Constant.ZK_SESSION_TIMEOUT, new Watcher() {
                @Override
                public void process(WatchedEvent event) {
                    if (event.getState() == Event.KeeperState.SyncConnected) {
                        latch.countDown(); // 喚醒當前正在執行的執行緒
                    }
                }
            });
            latch.await(); // 使當前執行緒處於等待狀態
        } catch (IOException | InterruptedException e) {
            log.error("", e);
        }
        return zk;
    }

    /**
     * 建立節點
     */
    private void createNode(ZooKeeper zk, String url) {
        try {
            byte[] data = url.getBytes();
            String path = zk.create(Constant.ZK_PROVIDER_PATH, data, ZooDefs.Ids.OPEN_ACL_UNSAFE, CreateMode.EPHEMERAL_SEQUENTIAL);    // 建立一個臨時性且有序的 ZNode
            log.debug("create zookeeper node ({} => {})", path, url);
        } catch (KeeperException | InterruptedException e) {
            log.error("", e);
        }
    }
}
複製程式碼

圖解:

程式碼已上傳到GitHub上:github.com/jayknoxqu/r…

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RMI簡介

rmi的實現

(1) 直接使用Registry實現rmi

服務端:

介面:

介面實現:

客戶端:

圖解:

(2) 使用Naming方法實現rmi

服務端:

客戶端:

Naming部分原始碼:

Scala實現rmi

服務端:

介面

介面實現:

實體類:

Scala客戶端:

Java客戶端:

序列化簡介

Kotlin實現rmi

服務端:

客戶端:

SpringBoot實現rmi

服務端:

客戶端:

客戶端測試類:

rmi呼叫過程

Zookeeper實現rmi

安裝Zookeeper

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