Java远程通讯可选技术及原理(一)

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Java远程通讯可选技术及原理(一)

标签:   分类:java教程

在分布式服务框架中,一个最基础的问题就是远程服务是怎么通讯的,在Java领域中有很多可实现远程通讯的技术,例如:RMI、MINA、ESB、 Burlap、Hessian、SOAP、EJB和JMS 等,这些名词之间到底是些什么关系呢,它们背后到底是基于什么原理实现的呢,了解这些是实现分布式服务框架的基础知识,而如果在性能上有高的要求的话,那 深入了解这些技术背后的机制就是必须的了,在这篇blog中我们将来一探究竟,抛砖引玉,欢迎大家提供更多的实现远程通讯的技术和原理的介绍。

基本原理

要实现网络机器间的通讯,首先得来看看计算机系统网络通信的基本原理,在底层层面去看,网络通信需要做的就是将流从一台计算机传输到另外一台计算 机,基于传输协议和网络IO来实现,其中传输协议比较出名的有 http、tcp、udp等等,http、tcp、udp都是在基于Socket概念上为某类应用场景而扩展出的传输协议,网络IO,主要有bio、 nio、aio三种方式,所有的分布式应用通讯都基于这个原理而实现,只是为了应用的易用,各种语言通常都会提供一些更为贴近应用易用的应用层协议。

应用级协议

远程服务通讯,需要达到的目标是在一台计算机发起请求,另外一台机器在接收到请求后进行相应的处理并将结果返回给请求端,这其中又会有诸如one way request、同步请求、异步请求等等请求方式,按照网络通信原理,需要实现这个需要做的就是将请求转换成流,通过传输协议传输至远端,远端计算机在接 收到请求的流后进行处理,处理完毕后将结果转化为流,并通过传输协议返回给调用端。
原理是这样的,但为了应用的方便,业界推出了很多基于此原理之上的应用级的协议,使得大家可以不用去直接操作这么底层的东西,通常应用级的远程通信协议会 提供:

1. 为了避免直接做流操作这么麻烦,提供一种更加易用或贴合语言的标准传输格式;
2. 网络通信机制的实现,就是替你完成了将传输格式转化为流,通过某种传输协议传输至远端计算机,远端计算机在接收到流后转化为传输格式,并进行存储或以某种 方式通知远端计算机。

所以在学习应用级的远程通信协议时,我们可以带着这几个问题进行学习:

1. 传输的标准格式是什么?
2. 怎么样将请求转化为传输的流?
3. 怎么接收和处理流?
4. 传输协议是?

不过应用级的远程通信协议并不会在传输协议上做什么多大的改进,主要是在流操作方面,让应用层生成流和处理流的这个过程更加的贴合所使用的语言或标 准,至于传输协议则通常都是可选的,在java领域中知名的有:RMI、XML-RPC、Binary-RPC、SOAP、CORBA、JMS,来具体的 看看这些远程通信的应用级协议:

RMI

RMI是个典型的为java定制的远程通信协议,我们都知道,在single vm中,我们可以通过直接调用java object instance来实现通信,那么在远程通信时,如果也能按照这种方式当然是最好了,这种远程通信的机制成为RPC(Remote Procedure Call),RMI正是朝着这个目标而诞生的。

来看下基于RMI的一次完整的远程通信过程的原理:

1. 客户端发起请求,请求转交至RMI客户端的stub类;
2. stub类将请求的接口、方法、参数等信息进行序列化;
3. 基于socket将序列化后的流传输至服务器端;
4. 服务器端接收到流后转发至相应的skelton类;
5. skelton类将请求的信息反序列化后调用实际的处理类;
6. 处理类处理完毕后将结果返回给skelton类;
7. Skelton类将结果序列化,通过socket将流传送给客户端的stub;
8. stub在接收到流后反序列化,将反序列化后的Java Object返回给调用者。

根据原理来回答下之前学习应用级协议带着的几个问题:

1. 传输的标准格式是什么?
是Java ObjectStream。
2. 怎么样将请求转化为传输的流?
基于Java串行化机制将请求的java object信息转化为流。
3. 怎么接收和处理流?
根据采用的协议启动相应的监听端口,当有流进入后基于Java串行化机制将流进行反序列化,并根据RMI协议获取到相应的处理对象信息,进行调用并处理, 处理完毕后的结果同样基于java串行化机制进行返回。
4. 传输协议是?
Socket。

XML-RPC

XML-RPC也是一种和RMI类似的远程调用的协议,它和RMI的不同之处在于它以标准的xml格式来定义请求的信息(请求的对象、方法、参数 等),这样的好处是什么呢,就是在跨语言通讯的时候也可以使用。

来看下XML-RPC协议的一次远程通信过程:

1. 客户端发起请求,按照XML-RPC协议将请求信息进行填充;
2. 填充完毕后将xml转化为流,通过传输协议进行传输;
3. 接收到在接收到流后转换为xml,按照XML-RPC协议获取请求的信息并进行处理;
4. 处理完毕后将结果按照XML-RPC协议写入xml中并返回。

同样来回答问题:

1. 传输的标准格式是?
标准格式的XML。
2. 怎么样将请求转化为传输的流?
将XML转化为流。
3. 怎么接收和处理流?
通过监听的端口获取到请求的流,转化为XML,并根据协议获取请求的信息,进行处理并将结果写入XML中返回。
4. 传输协议是?
Http。

Binary-RPC

Binary-RPC看名字就知道和XML-RPC是差不多的了,不同之处仅在于传输的标准格式由XML转为了二进制的格式。

同样来回答问题:

1. 传输的标准格式是?
标准格式的二进制文件。
2. 怎么样将请求转化为传输的流?
将二进制格式文件转化为流。
3. 怎么接收和处理流?
通过监听的端口获取到请求的流,转化为二进制文件,根据协议获取请求的信息,进行处理并将结果写入XML中返回。
4. 传输协议是?
Http。

SOAP

SOAP原意为Simple Object Access Protocol,是一个用于分布式环境的、轻量级的、基于XML进行信息交换的通信协议,可以认为SOAP是XML RPC的高级版,两者的原理完全相同,都是http+XML,不同的仅在于两者定义的XML规范不同,SOAP也是Webservice采用的服务调用协 议标准,因此在此就不多加阐述了。

CORBA

Common Object Request Broker Architecture(公用对象请求代理[调度]程序体系结构),是一组用来定义“分布式对象系统”的标准,由OMG(Object Menagement Group)作为发起和标准制定单位。CORBA的目的是定义一套协议,符合这个协议的对象可以互相交互,不论它们是用什么样的语言写的,不论它们运行于 什么样的机器和操作系统。
CORBA在我看来是个类似于SOA的体系架构,涵盖可选的远程通信协议,但其本身不能列入通信协议这里来讲,而且CORBA基本淘汰,再加上对 CORBA也不怎么懂,在此就不进行阐述了。

JMS

JMS呢,是实现java领域远程通信的一种手段和方法,基于JMS实现远程通信时和RPC是不同的,虽然可以做到RPC的效果,但因为不是从协议 级别定义的,因此我们不认为JMS是个RPC协议,但它确实是个远程通信协议,在其他的语言体系中也存在着类似JMS的东西,可以统一的将这类机制称为消 息机制,而消息机制呢,通常是高并发、分布式领域推荐的一种通信机制,这里的主要一个问题是容错(详细见ErLang论文)。

来看JMS中的一次远程通信的过程:

1. 客户端将请求转化为符合JMS规定的Message;
2. 通过JMS API将Message放入JMS Queue或Topic中;
3. 如为JMS Queue,则发送中相应的目标Queue中,如为Topic,则发送给订阅了此Topic的JMS Queue。
4. 处理端则通过轮训JMS Queue,来获取消息,接收到消息后根据JMS协议来解析Message并处理。

回答问题:

1. 传输的标准格式是?
JMS规定的Message。
2. 怎么样将请求转化为传输的流?
将参数信息放入Message中即可。
3. 怎么接收和处理流?
轮训JMS Queue来接收Message,接收到后进行处理,处理完毕后仍然是以Message的方式放入Queue中发送或Multicast。
4. 传输协议是?
不限。

基于JMS也是常用的实现远程异步调用的方法之一。

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