Giáo trình

Lập trình truyền thông

Science and Technology

Kích hoạt phương thức xa (RMI- Remote Method Invocation )

Tác giả: unknown

Kích hoạt phương thức xa (RMI- Remote Method Invocation )

Giới thiệu

RMI là một sự cài đặt cơ chế RPC trong ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng Java. Hệ thống RMI cho phép một đối tượng chạy trên một máy ảo Java này có thể kích hoạt một phương thức của một đối tượng đang chạy trên một máy ảo Java khác. Đối tượng có phương thức được gọi từ xa gọi là các đối tượng ở xa (Remote Object).

Một ứng dụng RMI thường bao gồm 2 phần phân biệt: Môt chương trình Server và một chương trình Client. 

  • Chương trình Server tạo một số các Remote Object, tạo các tham chiếu (reference) đến chúng và chờ những chương trình Client kích hoạt các phương thức của các Remote Object này. 
  • Chương trình Client lấy một tham chiếu đến một hoặc nhiều Remote Object trên Server và kích hoạt các phương thức từ xa thông qua các tham chiếu.

Một chương trình Client có thể kích hoạt các phương thức ở xa trên một hay nhiều Server. Tức là sự thực thi của chương trình được trải rộng trên nhiều máy tính. Đây chính là đặc điểm của các ứng dụng phân tán. Nói cách khác, RMI là cơ chế để xây dựng các ứng dụng phân tán dưới ngôn ngữ Java.

Kiến trúc của chương trình Client-Server theo cơ chế RMI

Kiến trúc một chương trình Client-Server theo cơ chế RMI được mô tả như hình dưới đây:

Kiến trúc chương trình kiểu RMI

Trong đó:

  • Server là chương trình cung cấp các đối tượng có thể được gọi từ xa.
  • Client là chương trình có tham chiếu đến các phương thức của các đối tượng ở xa trên Server.
  • Stub chứa các tham chiếu đến các phương thức ở xa trên Server.
  • Skeleton đón nhận các tham chiếu từ Stub để kích hoạt phương thức tương ứng trên Server. 
  • Remote Reference Layer là hệ thống truyền thông của RMI.

Con đường kích hoạt một phương thức ở xa được mô tả như hình dưới đây:

Cơ chế hoạt động của RMI

Các cơ chế liên quan trong một ứng dụng đối tượng phân tán

Trong một ứng dụng phân tán cần có các cơ chế sau:

  • Cơ chế định vị đối tượng ở xa (Locate remote objects): Cơ chế này xác định cách thức mà chương trình Client có thể lấy được tham chiếu (Stub) đến các đối tượng ở xa. Thông thường người ta sử dụng một Dịch vụ danh bạ (Naming Service) lưu giữ các tham khảo đến các đối tượng cho phép gọi từ xa mà Client sau đó có thể tìm kiếm.
  • Cơ chế giao tiếp với các đối tượng ở xa (Communicate with remote objects): Chi tiết của cơ chế giao tiếp với các đối tượng ở xa được cài đặt bởi hệ thống RMI.
  • Tải các lớp dạng bytecodes cho các lớp mà nó được chuyển tải qua lại giữa Máy ảo (Load class bytecodes for objects that are passed around): Vì RMI cho phép các chương trình gọi phương thức từ xa trao đổi  các đối tượng  với  các phương thức ở xa dưới dạng các tham số hay giá trị trả về của phương thức, nên RMI cần có cơ chế cần thiết để tải mã Bytecodes của các đối tượng từ máy ảo này sang máy ảo khác.

Hình dưới đây mô tả một ứng dụng phân tán dưới RMI sử dụng dịch vụ danh bạ để lấy các tham khảo của các đối tượng ở xa. Trong đó:

  • Server đăng ký tên cho đối tượng có thể được gọi từ xa của mình với Dịch vụ danh bạ (Registry Server).
  • Client tìm đối tượng ở xa thông qua tên đã được đăng ký trên Registry Server (looks up) và tiếp đó gọi các phương thức ở xa.
  • Hình minh họa cũng cho thấy cách thức mà hệ thống RMI sử dụng một WebServer sẵn có để truyền tải mã bytecodes của các lớp qua lại giữa Client và Server.
Vai trò của dịch vụ tên

Cơ chế vận hành của của một ứng dụng Client-Server theo kiểu RMI 

Cơ chế vận hành của của một ứng dụng Client-Server theo kiểu RMI
Tiến trình vận hành của một ứng dụng Client-Server theo kiểu RMI diễn ra như sau:

  • Bước 1: Server tạo ra các đối tượng cho phép gọi từ xa cùng với các Stub và Skeleton của chúng.
  • Bước 2: Server sử dụng lớp Naming để đăng ký tên cho một đối tượng từ xa (1). 
  • Bước 3: Naming đăng ký Stub của đối tượng từ xa với Registry Server (2).
  • Bước 4: Registry Server sẵn sàng cung cấp tham thảo đến đối tượng từ xa khi có yêu cầu (3).
  • Client yêu cầu Naming định vị đối tượng xa qua tên đã được đăng ký (phương thức lookup) với dịch vụ tên (4).
  • Naming tải Stub của đối tượng xa từ dịch vụ tên mà đối tượng xa đã đăng ký về Client (5).
  • Cài đặt đối tượng Stub và trả về tham khảo đối tượng xa cho Client (6).
  • Client thực thi một lời gọi phương thức xa thông qua đối tượng Stub (7). 
Client thực thi một lời gọi phương thức xa

Các lớp hỗ trợ chương trình theo kiểu Client-Server trong Java

Java hỗ trợ các lớp cần thiết để cài đặt các ứng dụng Client-Server theo kiểu RMI trong các gói: java.rmi. Trong số đó các lớp thường được dùng là:

  • java.rmi.Naming
  • java.rmi.RMISecurityManager
  • java.rmi.RemoteException;
  • java.rmi.server.RemoteObject
  • java.rmi.server.RemoteServer
  • java.rmi. server.UnicastRemoteObject

Xây dựng một ứng dụng phân tán với RMI

Xây dụng một ứng dụng phân tán bằng cơ chế RMI gồm các bước sau: 

  1. Thiết kế và cài đặt các thành phần của ứng dụng.
  2. Biên dịch các chương trình nguồn và tạo ra Stub và Skeleton.
  3. Tạo các lớp có thể truy xuất từ mạng cần thiết.
  4. Khởi tạo ứng dụng

Thiết kế và cài đặt các thành phần của ứng dụng.

Đầu tiên bạn phải xác định lớp nào là lớp cục bộ, lớp nào là lớp được gọi từ xa. Nó bao gồm các bước sau:

  • Định nghĩa các giao diện cho các phương thức ở xa (remote interfaces): Một remote interface mô tả các phương thức mà nó có thể được kích hoạt từ xa bởi các Client. Đi cùng với việc định nghĩa Remote Interface là việc xác định các lớp cục bộ làm tham số hay giá trị trả về của các phương thức được gọi từ xa.
  • Cài đặt các đối tượng từ xa (remote objects): Các Remote Object phải cài đặt cho một hoặc nhiều Remote Interfaces đã được định nghĩa. Các lớp của  Remote Object class cài đặt cho các phương thức được gọi từ xa đã được khai báo trong Remote Interface và có thể định nghĩa và cài đặt cho cả các phương thức được sử dụng cục bộ. Nếu có các lớp làm đối số hay giá trị trả về cho các phương thức được gọi từ xa thì ta cũng định nghĩa và cài đặt chúng.
  • Cài đặt các chương trình Client: Các chương trình Client có sử dụng các Remote Object có thể được cài đặt ở bất kỳ thời điểm nào sau khi các Remote Interface đã được định nghĩa.

Biên dịch các tập tin nguồn và tạo Stubs và Skeleton

Giai đoạn này gồm 2 bước: Bước thứ nhất là dùng chương trình biên dịch javac để biên dịch các tập tin nguồn như các remote interface, các lớp cài đặt cho các remote interface, lớp server, lớp client và các lớp liên quan khác. Kế tiếp ta dùng trình biện dịch rmic để tạo ra stub và skeleton cho các đối tượng từ xa từ các lớp cài đặt cho các remote interface.

Tạo các lớp có thể truy xuất từ mạng

Tạo một tập tin chứa tất cả các file có liên quan như các remote interface stub, các lớp hỗ trợ mà chúng cần thiết phải tải về Client  và làm cho tập tin này có thể truy cập đến thông qua một Web server.

Thực thi ứng dụng

Thực thi ứng dụng bao gồm việc thực thi rmiregistry server, thực thi server, và thực thi client.

Tóm lại các công việc phải làm là:

  • Tạo giao diện (interface) khai báo các phương thức được gọi từ xa của đối tượng.
  • Tạo lớp cài đặt (implement) cho giao diện đã được khai báo.
  • Viết chương trình Server.
  • Viết chương trình Client.
  • Dịch các tập tin nguồn theo dạng RMI để tạo ra các lớp tương ứng và stub cho client, skeleton cho server.
  • Khởi động dịch vụ registry.
  • Thực hiện chương trình Server.
  • Thực thi chương trình Client.

Ví dụ minh họa

Trong ví dụ này chúng ta định nghĩa một phương thức String sayHello() được gọi từ xa. Mỗi khi phương thức này được kích hoạt nó sẽ trả về chuỗi "Hello World" cho Client gọi nó.

Dưới đây là các bước để xây dựng ứng dụng:

Bước 01: Tạo giao diện (interface) khai báo các phương thức được gọi từ xa của đối tượng. 

  • Cú pháp tổng quát:

import java.rmi.Remote; import java.rmi.RemoteException; public interface InterfaceName extends Remote {     ReturnType remoteMethodOne() throws RemoteException;     ReturnType remoteMethodTwo() throws RemoteException;      . . . }

  • Định nghĩa remote interface có tên là HelloItf, có phương thức được gọi từ xa là String sayHello() như sau:

import java.rmi.Remote; import java.rmi.RemoteException; public interface HelloItf extends Remote {     String sayHello() throws RemoteException;  } 

Lưu chương trình này vào tập tin HelloItf.java

Bước 02: Tạo lớp cài đặt (implement) cho giao diện đã được khai báo:

  • Cú pháp tổng quát:

import java.rmi. server.UnicastRemoteObject; import java.rmi.RemoteException; public class RemoteClass extends UnicastRemoteObject implements       InterfaceName {     public RemoteClass() throws RemoteException {          super();          ....... // Implement of Method    }     public ReturnType remoteMethodOne() throws RemoteException {          ....... // Implement of Method    }     public ReturnType remoteMethodTwo() throws RemoteException {          ....... // Definition of Method    } }

  • Định nghĩa lớp cài đặt có tên là Hello cài đặt cho remote interface HelloItf

import java.rmi. server.UnicastRemoteObject; import java.rmi.RemoteException; public class Hello extends UnicastRemoteObject implements HelloItf {      public Hello() throws RemoteException {          super();    }     public String sayHello() {          return "Hello World !";    } } 

Lưu chương trình này vào tập tin Hello.java

Bước 03: Viết chương trình Server:

  • Cú pháp tổng quát:

import java.rmi.Naming;  import java.rmi.RemoteException;  import java.rmi.RMISecurityManager;  public class ServerName {      public static void main(String args[]) {         if (System.getSecurityManager() == null) { // Cài đặt cơ chế bảo mật             System.setSecurityManager(new RMISecurityManager());          }          try {               // Tạo các đối tượng từ xa             RemoteClass remoteObject = new RemoteClass();              // Đăng ký tên cho các đối tượng từ xa             Naming.rebind(“RegistryName", remoteObject);              ...         }         catch (Exception e) {             System.out.println(”Error: . . .” + e);          }      }  } 

  • Tạo server có tên HelloServer chứa một đối tượng từ xa  obj thuộc lớp cài đặt Hello. Đăng ký tên cho đối tượng obj là HelloObject

import java.rmi.Naming;  import java.rmi.RemoteException;  import java.rmi.RMISecurityManager;  public class HelloServer {      public static void main(String args[]) {         if (System.getSecurityManager() == null) {             System.setSecurityManager(new RMISecurityManager());          }          try {              Hello obj = new Hello();                  Naming.rebind("HelloObject", obj);                  System.out.println("HelloObject is registried");          }         catch (Exception e) {             System.out.println("Error: " + e);          }      }  }

Lưu chương trình này vào tập tin HelloServer.java

Bước 04: Viết chương trình Client:

  • Cú pháp tổng quát:

import java.rmi.Naming; import java.rmi.RemoteException;public class Client {      public static void main(String args[]) {         String remoteObjectURL = "rmi://NameServer/RegistryName”;          Interfacename object = null;         try {             object = (InterfaceName)Naming.lookup(remoteObjectURL);              object.remoteMethodOne();         ...        }          catch (Exception e) {              System.out.println(" Error: ”+ e);          }      }  }

  • Tạo client có tên là HelloClient, tìm đối tượng HelloObject trên rmiregistry chẳng hạn tại địa chỉ 172.18.211.160. Gọi phương thức sayHello() và in kết quả trả về ra màn hình.

import java.rmi.Naming; import java.rmi.RemoteException; public class HelloClient {      public static void main(String args[]) {         String helloURL = "rmi://172.18.211.160/HelloObject";         HelloItf object = null;         try {             object = (HelloItf)Naming.lookup( helloURL);              String message = object.sayHello();              System.out.println(message);         }         catch (Exception e) {             System.out.println("Client Error :" + e);          }      }  }

Lưu chương trình vào tập tin HelloClient.java

Bước 05: Dịch các tập tin nguồn theo dạng RMI để tạo ra các lớp tương ứng và stub cho client, skeleton cho server: 

  • Cú pháp tổng quát:

javac InterfaceName.java RemoteClass.java Server.java Client.java( Tạo ra các lớp InterfaceName.class RemoteClass.class Server.class Client.class)

rmic RemoteClass( Tạo ra các lớp cho Skeleton và Stub: RemoteClass_Skel.class RemoteClass_Stub.class)

  • Biên dịch các lớp trong Hello:

javac Hello.java HelloItf.java HelloServer.java HelloClient.java

rmic Hello.class

Biên dịch các lớp trong Hello

Biên dịch các lớp trong Hello

Bước 06: Khởi động dịch vụ rmiregistry

  • Cú pháp tổng quát:

start rmiregistry [port]

Cổng mặc định là 1099.

  • Khới động dịch vụ rmiregistry trên cổng mặc định như sau:

Khới động dịch vụ rmiregistry trên cổng mặc

Khi đó rmiregistry server sẽ chạy trên một cửa sổ mới, giữ nguyên cửa sổ này, không đóng nó lại.

rmiregistry server chạy trên một cửa sổ mới

Bước 07: Thực hiện chương trình Server

  • Cú pháp tổng quát:

java -Djava.security.policy =UrlOfPolicyFile   ServerName

Trong đó UrlOfPolicyFile là địa chỉ theo dạng URL của tập tin mô tả chính sách về bảo mật mã nguồn của Server (policy file). Nó qui định "ai" (chương trình, máy tính, quá trình trên) sẽ có quyền download các tập tin của nó trong đó có stub. Để đơn giản trong phần này ta cho phép tất cả mọi người đều có quyền download các tập tin của Server. Khi triển khai các ứng dụng thật sự ta phải có các chính sách bảo mật nghiêm ngặt hơn (Tham khảo tài liệu về Security của Java). File policy có dạng như sau:

grant {// Allow everything for nowpermission java.security.AllPermission;};

Lưu nội dung trên vào tập tin có tên policy.java

  • Thực thi HelloServer với địa chỉ tập tin plolicy
    Thực thi HelloServer với địa chỉ tập tin plolicy nằm ở thư mục D:\progs\policy.java

Bước 08: Thực thi chương trình Client:

  • Cú pháp tổng quát

java ClientName

  • Thực thi HelloClient với địa chỉ của rmiregistry đưa vào trong tham số

Thực thi chương trình HelloClient
Để thực thi được chương trình HelloClient cần có hai class nằm cùng thư mục với nó là HelloItf.class và Hello_Stub.class.

Mục lục
Đánh giá:
0 dựa trên 0 đánh giá
Nội dung cùng tác giả
 
Nội dung tương tự