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| << | < | > | >> | API | Kapitel 46 - Remote Method Invocation |
In diesem Abschnitt wollen wir eine einfache Client-Server-Anwendung entwickeln und dabei die wichtigsten Eigenschaften von RMI vorstellen. Dazu soll ein Remote-Interface TimeService geschrieben werden, das zwei Methoden getTime und storeTime definiert. Mit getTime kann ein Client die aktuelle Uhrzeit auf dem Server ermitteln und sie sich als String zurückgeben lassen. storeTime erledigt prinzipiell dieselbe Aufgabe, speichert die Uhrzeit aber in einem TimeStore-Objekt, an dem wir die Besonderheiten des Austauschs von Objekttypen zeigen wollen.
Der Server, der auf einem Computer mit dem Namen "ph01" läuft, wird ein einziges Remote-Objekt instanzieren und bei der ebenfalls auf "ph01" laufenden RMI-Registry unter dem Namen "TimeService" registrieren. Ein einfaches Client-Programm auf dem Rechner "ph02" wird bei der RMI-Registry eine Remote-Referenz auf das TimeService-Objekt beschaffen, mit seiner Hilfe die Uhrzeit des Servers abfragen und die Ergebnisse auf seiner eigenen Console ausgeben.
Da insbesondere das Setup der Systeme einigen Aufwand erfordert, wollen wir die einzelnen Schritte genau erläutern:
Das Remote-Interface definiert die Schnittstelle zwischen Client und Server. Bei seiner Entwicklung müssen einige Regeln beachtet werden:
Nur die im Remote-Interface definierten Methoden stehen später den Clients zur Verfügung. Werden später bei der Implementierung des Servers weitere Methoden hinzugefügt, so bleiben sie für den Client unsichtbar. Das Remote-Interface für unseren Uhrzeit-Service sieht so aus:
001 /* TimeService.java */
002
003 import java.rmi.*;
004 import java.util.*;
005
006 public interface TimeService
007 extends Remote
008 {
009 public String getTime()
010 throws RemoteException;
011
012 public TimeStore storeTime(TimeStore store)
013 throws RemoteException;
014 }
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TimeService.java |
Die Methode getTime liefert einen String mit der aktuellen Server-Uhrzeit im Format "h[h]:m[m]:s[s]". Die Methode storeTime erwartet ein Objekt vom Typ TimeStore, um den Uhrzeitstring dort hineinzuschreiben. Da Objekte (wegen der zur Übertragung erforderlichen Serialisierung) per Wert übergeben werden, würde jede Änderung an ihnen auf Client-Seite unsichtbar bleiben. storeTime gibt daher das TimeStore-Objekt mit der eingefügten Uhrzeit als Rückgabewert an den Client zurück.
TimeStore wird als Interface wie folgt definiert:
001 import java.io.Serializable;
002
003 public interface TimeStore
004 extends Serializable
005 {
006 public void setTime(String time);
007
008 public String getTime();
009 }
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TimeStore.java |
Mit setTime wird ein als String übergebener Uhrzeitwert gespeichert, mit getTime kann er abgefragt werden.
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Der Grund dafür, TimeStore als Interface zu definieren, liegt darin, daß wir mit seiner Hilfe zeigen wollen, auf welche Weise Code dynamisch zwischen Client und Server übertragen werden kann. Auf der Client-Seite werden wir dazu später eine Implementierung MyTimeStore verwenden, deren Bytecode server-seitig zunächst nicht bekannt ist, sondern zur Laufzeit nachgeladen wird. |
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Nach der Definition des Remote-Interfaces muß dessen Implementierung (also die Klasse für die Remote-Objekte) realisiert werden. Dazu erstellen wir eine Klasse TimeServiceImpl, die aus UnicastRemoteObject abgeleitet ist und das Interface TimeService implementiert. UnicastRemoteObject stammt aus dem Paket java.rmi.server und ist für die Details der Kommunikation zwischen Client und Server verantwortlich. Zusätzlich überlagert sie die Methoden clone, equals, hashCode und toString der Klasse Object, um den Remote-Referenzen die Semantik von Referenzen zu verleihen.
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Der hier verwendete Suffix "Impl" ist lediglich eine Namenskonvention, die anzeigt, daß das Objekt eine Implementierung von "TimeService" ist. Wir hätten auch jeden anderen Namen wählen können. Die Klasse TimeServiceImpl wird später nur bei der Instanzierung der zu registrierenden Remote-Objekte benötigt, auf Client-Seite kommt sie überhaupt nicht vor. |
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Das folgende Listing zeigt die Implementierung:
001 /* TimeServiceImpl.java */
002
003 import java.rmi.*;
004 import java.rmi.server.*;
005 import java.util.*;
006
007 public class TimeServiceImpl
008 extends UnicastRemoteObject
009 implements TimeService
010 {
011 public TimeServiceImpl()
012 throws RemoteException
013 {
014 }
015
016 public String getTime()
017 throws RemoteException
018 {
019 GregorianCalendar cal = new GregorianCalendar();
020 StringBuffer sb = new StringBuffer();
021 sb.append(cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY));
022 sb.append(":" + cal.get(Calendar.MINUTE));
023 sb.append(":" + cal.get(Calendar.SECOND));
024 return sb.toString();
025 }
026
027 public TimeStore storeTime(TimeStore store)
028 throws RemoteException
029 {
030 store.setTime(getTime());
031 return store;
032 }
033 }
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TimeServiceImpl.java |
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Der parameterlose Konstruktor ist erforderlich, weil beim (ansonsten automatisch ausgeführten) Aufruf des Superklassenkonstruktors eine RemoteException ausgelöst werden könnte. Ebenso wie die zu implementierenden Methoden kann er also stets eine RemoteException auslösen. |
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In getTime wird ein GregorianCalendar-Objekt instanziert und mit der aktuellen Uhrzeit belegt. Aus den Stunden-, Minuten- und Sekundenwerten wird ein StringBuffer erzeugt und nach Konvertierung in einen String an den Aufrufer zurückgegeben. storeTime ist noch einfacher aufgebaut. Es erzeugt zunächst einen Uhrzeitstring, speichert diesen in dem als Parameter übergebenen TimeStore-Objekt und gibt es an den Aufrufer zurück.
Nachdem die Implementierungsklasse angelegt wurde, müssen Stub und Skeleton erzeugt werden. Diese Arbeit braucht glücklicherweise nicht per Hand erledigt zu werden, sondern kann mit Hilfe des Programms rmic aus dem JDK ausgeführt werden. rmic erwartet den Namen der Implementierungsklasse als Argument (falls erforderlich, mit der vollen Paketbezeichnung) und erzeugt daraus die beiden Klassendateien für Stub und Skeleton. Aus der Klasse TimeServiceImpl werden die Klassen TimeServiceImpl_Stub und TimeServiceImpl_Skel erzeugt und als .class-Dateien zur Verfügung gestellt.
rmic
ist ein Kommandozeilenprogramm, das ähnliche Optionen wie javac
kennt. Im einfachsten Fall reicht es aus, den Namen der Implementierungsklasse
anzugeben:
rmic TimeServiceImpl
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rmic analysiert den Bytecode der übergebenen Klasse und erzeugt daraus die angegebenen Klassendateien. Falls die Implememtierungsklasse noch nicht übersetzt war, wird dies automatisch erledigt. Wer sich einmal den Quellcode von Stub und Skeleton ansehen möchte, kann rmic mit der Option "-keep" anweisen, die temporären .java-Dateien nach dem Erzeugen der Klassendateien nicht zu löschen. |
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Um den TimeService verwenden zu können, muß wenigstens eine Instanz von TimeServiceImpl erzeugt und bei der RMI-Registry registriert werden. Diese wird im JDK durch das Kommandozeilenprogramm rmiregistry zur Verfügung gestellt. Es wird auf dem Server gestartet und muß solange laufen, wie Remote-Objekte dieses Servers verwendet werden sollen. Der einzige Parameter von rmiregistry ist eine optionale TCP-Portnummer. Diese gibt an, auf welchem TCP-Port eingehende Anfragen empfangen werden sollen. Sie ist standardmäßig auf 1099 eingestellt, kann aber auch auf einen anderen Wert gesetzt werden.
Unter UNIX kann man die RMI-Registry im Hintergrund starten:
rmiregistry &
Unter Windows kann sie direkt von der Kommandozeile oder mit Hilfe
des start-Kommandos in einer
eigenen DOS-Box gestartet werden:
start rmiregistry
Nachdem rmiregistry läuft, können die zur Verfügung stehenden Remote-Objekte registriert werden. Wir verwenden dazu eine eigene Klasse TimeServiceRegistration, in deren main-Methode die Registrierung vorgenommen wird:
001 /* TimeServiceRegistration.java */
002
003 import java.rmi.*;
004 import java.util.*;
005
006 public class TimeServiceRegistration
007 {
008 public static void main(String[] args)
009 {
010 System.setSecurityManager(new RMISecurityManager());
011 try {
012 System.out.println("Registering TimeService");
013 TimeServiceImpl tsi = new TimeServiceImpl();
014 Naming.rebind("TimeService", tsi);
015 System.out.println(" Done.");
016 } catch (Exception e) {
017 System.err.println(e.toString());
018 System.exit(1);
019 }
020 }
021 }
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TimeServiceRegistration.java |
Das Programm erzeugt eine neue Instanz von TimeServiceImpl und übergibt diese unter dem Namen "TimeService" an die RMI-Registry. Dazu wird die statische Methode rebind der Klasse Naming aufgerufen. Naming ist die Programmierschnittstelle zur RMI-Registry, sie stellt folgende Methoden zur Verfügung:
public static void bind(String name, Remote obj)
throws AlreadyBoundException,
MalformedURLException,
RemoteException
public static void rebind(String name, Remote obj)
throws RemoteException,
MalformedURLException
public static void unbind(String name)
throws RemoteException,
MalformedURLException,
NotBoundException
public static Remote lookup(String name)
throws NotBoundException,
MalformedURLException,
RemoteException
public static String[] list(String name)
throws RemoteException,
MalformedURLException
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java.rmi.Naming |
Mit bind wird ein Remote-Objekt unter einem vorgegebenen Namen registriert. Gab es bereits ein Objekt dieses Namens, wird eine Ausnahme ausgelöst. rebind erledigt dieselbe Aufgabe, ersetzt jedoch ein eventuell vorhandenes gleichnamiges Objekt. Mit unbind kann ein registriertes Objekt aus der RMI-Registry entfernt werden. Die Methode lookup dient dazu, zu einem gegebenen Namen eine Remote-Referenz zu erhalten. Sie wird uns beim Client wiederbegegnen. Mit list kann eine Liste der Namen von allen registrierten Remote-Referenzen beschafft werden.
Die an Naming
übergebenen Namen haben das Format von URLs (siehe Abschnitt 40.1.1).
Die Dienstebezeichnung ist "rmi", der Rest entspricht einer HTTP-URL.
Eine gültige rmi-URL wäre also beispielsweise:
rmi://ph01:1099/TimeService
Der Server heißt hier "ph01" und wird auf Port 1099 angesprochen, der Name des Remote-Objekts ist "TimeService". Servername und Portnummer sind optional. Fehlt der Server, wird "localhost" angenommen, fehlt die Portnummer, erfolgt die Kommunikation auf TCP-Port 1099. Aus diesem Grund haben wir bei der Registrierung des TimeServiceImpl-Objekts mit "TimeService" lediglich den Namen des Remote-Objekts angegeben.
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Der Name, unter dem ein Remote-Objekt bei der RMI-Registry registriert werden soll, ist frei wählbar. Tatsächlich hat der in unserem Fall verwendete Begriff "TimeService" nichts mit dem Namen des Interfaces TimeService zu tun. Er stellt lediglich eine Vereinbarung zwischen Server und Client dar und hätte ebenso gut "ts", "TimeService1" oder "Blablabla" lauten können. |
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Die in Zeile 010 stehende Installation
der Klasse RMISecurityManager
ist erforderlich, weil der Server den Code für die auf dem Client
erzeugte TimeStore-Implementierung
dynamisch laden soll. Aus Sicherheitsgründen ist das Laden von
externem Bytecode aber nur dann erlaubt, wenn ein SecurityManager
installiert ist. Um diesen mit den erforderlichen Rechten auszustatten,
muß (ab dem JDK 1.2) die Policy-Datei auf dem Server um folgenden
Eintrag ergänzt werden:
grant {
permission java.net.SocketPermission "ph01:1099", "connect,resolve";
permission java.net.SocketPermission "ph02:80", "connect";
};
Der erste Eintrag ermöglicht die TCP-Kommunikation mit der RMI-Registry auf Port 1099. Der zweite ermöglicht es dem Server, auf TCP-Port 80 eine Verbindung zu dem Rechner mit dem Namen "ph02" herzustellen. Dort wird später der Web-Server laufen, mit dem der Client die Klassendatei mit der TimeStore-Implementierung zur Verfügung stellt.
Am besten ist es, die entsprechenden Einträge in der benutzerspezifischen Policy-Datei vorzunehmen. Sie liegt im Home-Verzeichnis des aktuellen Benutzers und heißt .java.policy. Auf Windows 95/98-Einzelplatzsystemen liegt sie im Windows-Verzeichnis (meist c:\windows). Weitere Informationen zur Policy-Datei sind im Kapitel über Sicherheit und Kryptographie in Abschnitt 47.3.4 zu finden.
Nach dem Ändern der Policy-Datei kann das Programm zur Registrierung des Remote-Objekts gestartet werden. Damit der Server später die dynamischen Klassendateien findet, muß das System-Property "java.rmi.server.codebase" gesetzt werden. In unserem Fall handelt es sich um eine http-Verbindung in das WebServer-Root-Verzeichnis auf dem Rechner "ph02".
Der Aufruf des Programms sieht damit wie folgt aus:
c:\--->java -Djava.rmi.server.codebase=http://ph02/ TimeServiceRegistration
Registering TimeService
Done.
Er ist nur erfolgreich, wenn die RMI-Registry läuft und die entsprechenden Änderungen in der Policy-Datei vorgenommen wurden. Andernfalls wird eine Ausnahme ausgelöst und das Programm mit einer Fehlermeldung beendet. War die Registrierung erfolgreich, wird die main-Methode beendet, das Programm läuft aber trotzdem weiter. Das liegt daran, daß der Konstruktor von UnicastRemoteObject einen neuen Thread zur Kommunikation mit der RMI-Registry aufgebaut hat, in dem er unter anderem das soeben erzeugte Objekt vorhält.
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Die RMI-Kommunikation zwischen Client und Server könnte auch völlig ohne SecurityManager, Web-Server und Änderungen an den Policy-Dateien durchgeführt werden. In diesem Fall wäre es aber nicht möglich, zur Laufzeit Bytecode zwischen den beiden Maschinen zu übertragen. Alle benötigten Klassendateien müßten dann im lokalen Klassenpfad des Clients bzw. Servers liegen. |
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Nach der Implementierung des Servers wollen wir uns nun die Realisierung der Client-Seite ansehen. Dazu soll das folgende Programm verwendet werden:
001 /* TimeServiceClient.java */
002
003 import java.rmi.*;
004
005 public class TimeServiceClient
006 {
007 public static void main(String[] args)
008 {
009 try {
010 String host = "ph01";
011 String port = "1099";
012 String srv = "TimeService";
013 String url = "rmi://" + host + ":" + port + "/" + srv;
014 System.out.println("Looking-up TimeService " + url);
015 TimeService ts = (TimeService)Naming.lookup(url);
016 System.out.println(" Server time is " + ts.getTime());
017 System.out.print(" MyTimeStore contains ");
018 TimeStore tsd = new MyTimeStore();
019 tsd = ts.storeTime(tsd);
020 System.out.println(tsd.getTime());
021 } catch (Exception e) {
022 System.err.println(e.toString());
023 System.exit(1);
024 }
025
026 }
027 }
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TimeServiceClient.java |
Das Programm erstellt zunächst den URL-String zur Suche in der RMI-Registry. Er lautet "rmi://ph01:1099/TimeService" und wird in Zeile 015 an die Methode lookup der Klasse Naming übergeben. Falls auf dem Rechner "ph01" eine RMI-Registry auf Port 1099 läuft und ein Objekt mit dem Namen "TimeService" vorhält, wird durch diesen Aufruf eine passende Remote-Referenz erzeugt und der Variablen ts zugewiesen.
Deren Methode getTime wird in Zeile 016 aufgerufen und über die Stub-Skeleton-Verbindung an das TimeServiceImpl-Objekt des Servers weitergeleitet. Der dort erzeugte Rückgabewert wird in umgekehrter Richtung an den Client zurückgegeben (die Klasse String ist standardmäßig serialisierbar) und auf dessen Console ausgegeben. Damit das Programm funktioniert, muß zuvor allerdings die Stub-Klasse TimeServiceImpl_Stub.class in das Startverzeichnis der Client-Klasse kopiert werden. Obwohl auch das dynamische Übertragen von Stubs leicht möglich wäre, haben wir es hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht realisiert.
In Zeile 018 wird eine Instanz der Klasse MyTimeStore erzeugt und an die Methode storeTime des Remote-Objekts übergeben. Dort wird die aktuelle Uhrzeit des Servers eingetragen und das Objekt als Rückgabewert an den Aufrufer zurückgegeben. Vor der Rückübertragung wird es nun ebenfalls serialisiert und landet nach der Deserialisierung durch den Client in Zeile 019 in der Variablen tsd. Der darin enthaltene Uhrzeitstring wird dann ebenfalls auf der Console ausgegeben.
Die im Client verwendete Klasse MyTimeStore ist sehr einfach aufgebaut:
001 /* MyTimeStore.java */
002
003 import java.io.*;
004
005 public class MyTimeStore
006 implements TimeStore, Serializable
007 {
008 String time;
009
010 public void setTime(String time)
011 {
012 this.time = time;
013 }
014
015 public String getTime()
016 {
017 return this.time;
018 }
019 }
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MyTimeStore.java |
Sie implementiert das Interface TimeStore, um zu Parameter und Rückgabewert der TimeService-Methode storeTime kompatibel zu sein. Das Interface Serializable implementiert sie dagegen, um vom RMI-Laufzeitsystem zwischen Client und Server übertragen werden zu können.
Die Klasse MyTimeStore ist zunächst nur auf dem Client bekannt und wird dort übersetzt. Wie eingangs erwähnt, besitzt RMI die Fähigkeit, Bytecode dynamisch nachzuladen. Dazu wird allerdings kein eigenes, sondern das aus dem World Wide Web bekannte HTTP-Protokoll verwendet. Wie ein Web-Browser fragt also einer der beiden Teilnehmer per HTTP-GET-Transaktion (siehe Abschnitt 45.2.4) bei seinem Partner nach der benötigten Klassendatei.
Damit der Server den Bytecode für MyTimeStore
laden kann, muß also auf dem Client ein Web-Server laufen, der
den Bytecode auf Anfrage zur Verfügung stellt. Wir können
dazu einfach den in Abschnitt 45.3.3
entwickelten ExperimentalWebServer
verwenden und vor dem Aufruf des Client-Programms in dem Verzeichnis
mit der Datei MyTimeStore.class starten:
c:\--->start java ExperimentalWebServer 80
Nun kann das Client-Programm gestartet werden:
c:\--->java TimeServiceClient
Vorausgesetzt, daß die Server-Programme wie zuvor beschrieben
gestartet wurden, die Klassendateien MyTimeStore.class,
TimeServiceClient.class und TimeServiceImpl_Stub.class
auf dem Client vorhanden sind und der Web-Server läuft, erhalten
wir nun die Verbindung zum Server, und die Ausgabe des Clients sieht
etwa so aus:
Looking-up TimeService rmi://ph01:1099/TimeService
Server time is 21:37:47
MyTimeStore contains 21:37:48
Abbildung 46.3 stellt die Zusammenhänge noch einmal bildlich dar:
Abbildung 46.3: Kommunikation im RMI-Beispiel
Mit dem vorliegenden Beispiel wurden die grundlegenden Mechanismen von RMI vorgestellt. In der Praxis wird man meist etwas mehr Aufwand treiben müssen, um eine stabile und performante RMI-Applikation zu erstellen. Nachfolgend seien einige der Aspekte genannt, die dabei von Bedeutung sind:
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