代理模式——远程代理(Java RMI)

代理模式——远程代理(Java RMI)

@(设计模式)

一、远程代理——大使

在日常开发中，我们经常会有本地服务完成不了的功能，需要访问远程服务中的对象(以下称远程对象)。当然，不可能用下面的代码来引用远程对象，以获取其方法：

Ref ref = <另一个JVM堆的对象>

1. 从实践中归纳

从非面向对象角度，可以描述为本地服务通过网络请求远程服务。为了实现本地到远程的通信，我们需要实现网络通信，处理其中可能的异常。为良好的代码设计和可维护性，我们将网络通信部分隐藏起来，只暴露给本地服务一个接口，通过该接口即可访问远程服务提供的功能，而不必过多关心通信部分的细节。正如世上本没有设计模式，设计模式都是从实践中总结出来的良好设计方式，我们也将以上的总结为远程代理。最后，我们良好设计的通信方式可能如下：

良好设计的通信方式

通信时序如下：

远程通信时序图

2. 面向对象思考

从非面向对象角度，我们关注本地服务如何获得远程服务的功能，而从面相对象角度，我们关注本地服务如何获得远程对象，从而获得远程服务提供的功能。这样，本地对象具有与远程对象完全相同的行为，但是本地的行为是通过远程对象提供的，细细思考，这就是代理模式了。不同的是代理类和真实主题类不在同一个JVM堆中，但其类之间的关系还是与代理模式相同的：

代理模式

3.大使

远程代理为一个位于不同的地址空间的对象提供一个局域代表对象，这个不同的地址空间可以是在本机器中，也可以是在另一台机器中，远程代理的角色，就像一个国家在另一个国家的大使一样，重大问题还是要跟国内沟通。

二、Java RMI实现远程代理

现在，实现远程代理，我们需要实现网络通信，封装细节，处理异常，程序员都是懒惰而聪明的，Java已经提供了一套成熟的方案来实现远程代理。

利用Java RMI实现远程代理，需要分别实现客户端与服务端

1. 服务端

实现远程代理服务端，需要

1. 制作远程接口，即主题接口
   远程接口需要实现java.rmi.Remote类，该标记接口表示其方法可能从非本地虚拟机调用；
   远程接口所有方法需声明java.rmi.RemoteException异常，涉及网络通信，方法调用可能产生异常；
   远程接口方法变量返回值都是原语或者可序列化类型，因为返回值和变量可能需要远程传输。
2. 实现远程接口，即真正主题类
   继承java.rmi.server.UnicastRemoteObject类，该类提供远程对象
3. 启动本地RMI registry
   可以使用JDK自带的rmiregistry命令启动，也可以使用java.rmi.registry.LocateRegistry提供的createRegistry方法启动
4. 注册远程服务
   使用JNDI注册服务

最后远程服务的类图如下:

远程服务

代码清单

// 远程接口
public interface IMyRemote extends Remote {

    String sayHello() throws RemoteException;
}
// 远程接口实现-远程对象
public class MyRemoteImpl extends UnicastRemoteObject implements IMyRemote {

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

    @Override
    public String sayHello() throws RemoteException {
        return "Server says, 'Hey'";
    }

    public static void main(String[] args) throws RemoteException, MalformedURLException {
        IMyRemote service = new MyRemoteImpl();
        // 启动本地rmi registry，默认端口1099
        LocateRegistry.createRegistry(1099);
        // 注册远程对象
        Naming.rebind("rmi://localhost:1099/RemoteHello", service);
    }
}

2.客户端

对于客户端来说，只需要使用JNDI服务找到远程对象，使用即可。代码如下：

public class MyRemoteClient {

    private void go() throws RemoteException, NotBoundException, MalformedURLException {
        IMyRemote service = (IMyRemote) Naming.lookup("rmi://localhost/RemoteHello");
        System.out.println(service.sayHello());
    }

    public static void main(String[] args) throws RemoteException, NotBoundException, MalformedURLException {
        new MyRemoteClient().go();
    }
}

首先启动服务端，再启动客户端，就可以看到来自远程对象的问候了。

三、深入Java RMI

Java RMI固然为我们实现远程对象提供了简便的方式，深入了解其实现细节也会让我们受益匪浅。

1. 一切从通信开始

不管怎么封装，本地服务要想获得远程对象，调用远程服务的方法，必然要经过网络通信。Java RMI为我们处理了这些细节，现在我们要还原这些细节一窥RMI实现。一般地，其中涉及了socket编程与TCP通信：

1. 服务端监听某个端口
2. 客户端知道服务端地址，并向服务端监听的端口发请求

这样的通讯方式引入了一些问题：

1. 谁处理服务端socket相关细节
2. 谁处理客户端socket相关细节
3. 客户端如何知道服务端地址，以及服务端监听哪一个端口

为解决以上三个问题，RMI引入如下概念

1. 谁处理服务端socket相关细节 ——skeleton
   骨架skelton接收来自存根的TCP请求，隐藏通信细节，将真正的调用交给远程对象，并负责组织返回，解耦服务与网络通信；
2. 谁处理客户端socket相关细节 ——stub
   存根stub接收来自客户的请求，组织参数通过TCP发送到服务端骨架，并接收组织返回给客户，解耦客户与网络通信；
3. 客户端如何知道服务端地址，以及服务端监听哪一个端口 ——rmi registry
   服务端远程对象注册到rmi registry，客户端通过位置总所周知的rmi registry获取存根stub。rmi registry是一个独立的服务，只有在registry服务启动后，才能将远程服务注册(绑定)到registry中。

这样，远程对象的全部时序细节应该如下，其中Program是服务端负责启动的类，RMI registry与服务端在同一个JVM中。

远程对象通信

2. 代码细节

// TODO: java rmi的代码细节

四、分布式与RMI

rmi registry是一个不同于rmi服务端的独立服务(这也是要先启动rmi registry才能绑定rmi远程服务的原因)。由于将rmi服务绑定到RMI registry时，registry使用自己的类加载器加载服务类，因此registry必须能够访问到服务类的classpath，那么registry必须和rmi服务在同一台机器上了。这就意味这rmi 服务不能注册到远程机器的rmi registry上，不能依靠rmi registry解决分布式中rmi服务的单点故障。

成熟的方案是集成zookeeper，将分布式部署的rmi服务的rmi registry地址注册到zk某个节点，rmi客户端访问该节点获取rmi registry地址，采用合适的负载策略选择具体rmi registry，最后通过rmi registry访问到具体rmi服务。那么整个过程如下：

rmi registry -> zk node -> rmi registry list -> Load Balancing Strategy -> specific rmi registry -> rmi server

refer to

[1] 深入理解rmi原理
[2] Java RMI远程方法调用详解
[3] RMI注册表
[4] RMI(远程方法调用)
[5] 使用 RMI + ZooKeeper 实现远程调用框架