18.3 Auf der Serverseite

Um entfernte Objekte mit ihren Methoden in Java-Programmen zu nutzen, sind einige Arbeitsschritte nötig, die wir im Folgenden kurz skizzieren. An den Schritten spiegelt sich der Programmieraufwand wider:

18.3.1 Entfernte Schnittstelle deklarieren

Damit der Client eine entfernte Methode nutzen kann, muss er ein Stellvertreterobjekt befragen. Dieses packt die Daten ein und übermittelt sie. Die Stellvertreterobjekte erzeugt Java selbstständig. Damit der Generator korrekten Quellcode für die Übertragung erstellen kann, ist eine Beschreibung nötig. Die Deklaration muss die Signatur eindeutig spezifizieren, und damit weiß der Client, wie die Funktion aussieht, die er aufrufen kann, und der Server kann die Methode dann beschreiben. Normalerweise gibt es für die Spezifikation der entfernten Funktionen spezielle Beschreibungssprachen (wie IDL bei CORBA), doch bei RMI reicht es, ein Java-Interface mit den Methoden zu deklarieren.

Listing 18.1 com/tutego/insel/rmi/Adder.java

package com.tutego.insel.rmi; 
 
import java.rmi.Remote; 
import java.rmi.RemoteException; 
 
public interface Adder extends Remote 
{ 
  int add( int x, int y ) throws RemoteException; 
}

An diesem Beispiel können wir mehrere wichtige Eigenschaften der Schnittstelle ablesen:

• Die entfernte Schnittstelle ist öffentlich. Wenn sie nur paketsichtbar oder eingeschränkter ist, kann der Client die entfernte Methode nicht finden, wenn er danach verlangt.

• Die eigene Schnittstelle erweitert die Schnittstelle Remote. Nur die Klassen, die Remote implementieren, können entfernte Methoden anbieten. Remote ist allerdings leer und damit eine Markierungsschnittstelle.

• Die angebotenen Methoden können unbeabsichtigte Fehler auslösen, zum Beispiel, wenn das Transportsystem zusammenbricht. Für diesen Fall muss jede Methode RemoteException in einer throws-Anweisung aufführen.

• Eine entfernte Funktion darf Parameter besitzen. Sind die Argumente primitive Werte, werden diese einfach übertragen. Handelt es sich um Objekte, so müssen diese serialisierbar sein.

18.3.2 Remote-Objekt-Implementierung

Der Client nutzt letztendlich das vom Server bereitgestellte entfernte Objekt. Der Server steht in der Pflicht, eine Implementierung der Remote-Schnittstelle anzugeben, so dass diese im nächsten Schritt exportiert und damit angemeldet werden kann.

Die Implementierung der Geschäftslogik ist einfach:

Listing 18.2 com/tutego/insel/rmi/AdderImpl.java

package com.tutego.insel.rmi; 
 
public class AdderImpl implements Adder 
{ 
  public int add( int x, int y ) 
  { 
    return x + y; 
  } 
}

Da die Klasse eine Implementierung der Schnittstelle ist, geben wir ihr die Endung Impl. (Das ist eine bekannte Namensgebung, aber keine Pflicht.)

Es steht frei, andere Methoden anzugeben, die nicht in der Schnittstelle vorgegeben sind, doch sind diese natürlich nicht nach außen hin sichtbar. Die Argumente und Rückgabewerte können von jedem beliebigen Datentyp sein. Bei primitiven Datentypen werden spezielle read()- und write()-Folgen generiert. Objekte müssen die Schnittstelle Serializable implementieren (oder Remote sein). Dann werden die lokalen Objekte als Kopie übertragen. Über die Serialisierung werden alle nicht statischen und nicht transienten Attribute übermittelt. Ist das Argument wiederum instanceof Remote, wird dieser Verweis als einfache Referenz übergeben. In Wirklichkeit ist die Referenz ein Verweis auf den Stellvertreter.

18.3.3 Stellvertreterobjekte

Die Stellvertreter sind Objekte auf der Client- und Serverseite, die die tatsächliche Kommunikation betreiben. Unsere Clients programmieren ausschließlich gegen eine Remote-Schnittstelle, aber der Stellvertreter (Proxy) auf der Client-Seite ist die Implementierung der Remote-Schnittstelle, die tatsächlich die Client-Anfrage annimmt und auch an das Netzwerk weitergibt. Von Hand müssen diese Stellvertreter nicht programmiert werden; sie generiert Java zur Laufzeit.

18.3.4 Der Namensdienst (Registry)

Der RMI-Dienst muss im nächsten Schritt beim Namensdienst das entfernte Objekt unter einem öffentlichen Namen anmelden, sodass der Client es finden kann. Java bietet zwei Namensdienste, die in Frage kommen: die RMI-Registry und den JNDI-Dienst. [Weiteres dazu unter http://java.sun.com/javase/6/docs/technotes/guides/jndi/jndi-rmi.html. ] Beides lässt sich in Java nutzen, aber die RMI-Registry ist etwas leichter zu verwenden.

Die Registry ist ein eigenständiger Dienst, der auf zwei Arten gestartet werden kann:

• beim Server selbst, der über LocateRegistry.createRegistry() den Namensdienst vor dem Exportieren aufbaut;

• über ein externes in Java programmiertes Dienstprogramm rmiregistry, das im bin-Verzeichnis eines JDKs mitgeliefert wird.

Die rmiregistry von Hand zu starten, hat den Vorteil, dass Client, RMI-Dienst und Registry auf drei unterschiedlichen Servern laufen können, die abweichende Lebenszyklen haben dürfen. Wenn der RMI-Server die Registry automatisch startet, ist das praktisch und hat den Vorteil, dass Anpassungen am Klassenpfad nicht nötig sind und der Anwender es nicht vergessen kann.

Der Server startet die Registry selbst

Um die RMI-Registry zu starten, wird einfach LocateRegistry.createRegistry() aufgerufen.

import java.rmi.registry.*; 
... 
try 
{ 
  LocateRegistry.createRegistry( Registry.REGISTRY_PORT ); 
} 
catch ( RemoteException e )  { /* ... */ }

Anschließend ist der Namensdienst gestartet, und der Server kann seine Dienste dort anmelden.

final class java.rmi.registry.LocateRegistry

• static Registry createRegistry() Startet den Namensdienst auf dem Port 1099.

• static Registry createRegistry( int port ) Startet den Namensdienst auf dem angegebenen Port. Registry.REGISTRY_PORT ist der Standard-Port 1099.

Das Dienstprogramm rmiregistry

Unter Windows starten wir den Dienst in einer neuen DOS-Box (sozusagen im Hintergrund) mit folgender Zeile:

$ start rmiregistry

Unter Unix-Systemen so:

$ rmiregistry &

Die Registry können wir uns somit als einen einfachen Assoziativspeicher vorstellen, der Namen und Stub-Objekte verbindet. Der Zustand des Stubs wird bei der Registry hinterlegt. [Mehr zur Codebase unter http://java.sun.com/javase/6/docs/technotes/guides/rmi/codebase.html. ]

Der Port

Der Namensdienst läuft standardmäßig auf dem Port 1099. Für Dienste hinter einer Firewall ist es bedeutend, dass dieser Port auch anders lauten kann. Eine andere Port-Nummer lässt sich einfach als Argument angeben:

$ start rmiregistry 2001

Der angegebene Port dient nur der Vermittlung vom Client zum Namensdienst. Die Kommunikation von Client und Server läuft über einen anderen Port.

An dieser Stelle haben wir schon fast alles beisammen. Der Namensdienst läuft und wartet auf den Server und den Client. Beginnen wir mit dem Server. Er ist ein normales Java-Programm ohne Einschränkungen und muss weder etwas mit Remote noch mit Serializable zu schaffen haben.

18.3.5 Remote-Objekt-Implementierung exportieren und beim Namensdienst anmelden

Bevor ein Client sich mit dem Server verbinden und Methoden ausführen kann, muss die Remote-Objekt-Implementierung exportiert werden. Hierfür bietet Java die Klasse UnicastRemoteObject, die wir auf zwei Arten nutzen können:

• Unsere Remote-Objekt-Implementierung erweitert die Klasse UnicastRemoteObject und exportiert sich über den Konstruktor selbst.

• Wir exportieren – wie in unserem Fall – die Implementierung mit UnicastRemote-Object.exportObject().

Im nächsten Schritt muss das Remote-Objekt dem Namensdienst bekannt gemacht werden. Dazu dient die Methode rebind() oder bind().

Damit ist der Server-Code abgeschlossen. Wir starten die RMI-Registry aus dem Programm, erzeugen das Remote-Objekt, exportieren es und melden es bei der Registry an.

Listing 18.3 com/tutego/insel/rmi/Server.java

package com.tutego.insel.rmi; 
 
import java.rmi.registry.LocateRegistry; 
import java.rmi.registry.Registry; 
import java.rmi.server.RemoteServer; 
import java.rmi.server.UnicastRemoteObject; 
 
public class Server 
{ 
  public static void main( String[] args ) throws RemoteException 
  { 
    LocateRegistry.createRegistry( Registry.REGISTRY_PORT ); 
 
    AdderImpl adder = new AdderImpl(); 
    Adder stub = (Adder) UnicastRemoteObject.exportObject( adder, 0 ); 
    RemoteServer.setLog( System.out ); 
 
    Registry registry = LocateRegistry.getRegistry(); 
    registry.rebind( "Adder", stub ); 
 
    System.out.println( "Adder angemeldet" ); 
  } 
}

Anmelden am Namensdienst

An diesem Programm ist abzulesen, dass das Eintragen sehr einfach ist. Es ist als assoziative Datenstruktur zu verstehen, die einen Objektnamen mit einem entfernten Objekt assoziiert. Die Notation beim Anmelden für das Objekt ist wie bei einer URL:

rmi://Host:Port/Objektname

Wenn ein alternativer Port für den Namensdienst gewählt wurde, stellen wir diesen mit einem Doppelpunkt wie üblich hinten an – sonst läuft der Namensdienst standardmäßig unter 1099. Der vorangestellte Protokollname rmi ist optional, sodass er auch weggelassen werden kann. Ist kein Rechnername angegeben, wird localhost angenommen. Daher steht im oberen Beispiel einfach nur rebind("Adder", stub).

Zum Binden der Informationen bietet der Namensdienst zwei unterschiedliche Funktionen an:

• bind() trägt den Dienst im Namensdienst ein, aber wenn schon ein anderer Dienst unter dem gleichen Namen läuft, wird eine AlreadyBoundException ausgelöst.

• rebind() dagegen fügt einen neuen Eintrag mit dem gleichen Namen hinzu oder überschreibt den alten.

Und abmelden

Ist der Dienst nicht mehr erwünscht, meldet unbind() ihn wieder ab. Der Namensdienst muss wie beim Anmelden laufen. Aus Sicherheitsgründen erlaubt der Namensdienst es nur dem Server, der das Objekt seinerzeit angemeldet hat, es wieder abzumelden. Einen zusätzlichen Namen müssen wir nicht angeben.

final class java.rmi.registry.LocateRegistry

• static void static Registry getRegistry() Liefert einen Verweis auf die Registry oder löst eine RemoteException aus, wenn die Registry nicht lokalisiert werden konnte.

interface java.rmi.registry.Registry 
extends Remote

• void bind( String name, Remote obj ) throws AlreadyBoundException, MalformedURLException, RemoteException Bindet das Objekt ref, das in der Regel der Stub ist, an den Namen name und trägt es so in der Registrierung ein. Eine AlreadyBoundException zeigt an, dass der Name schon vergeben ist. Die MalformedURLException informiert, wenn der Name ungültig gebunden ist. Eine RemoteException wird ausgelöst, wenn der Namensdienst nicht erreicht werden konnte. Fehlende Rechte führen zu einer AccessException.

• void rebind( String name, Remote obj ) Verhält sich wie bind(), mit dem Unterschied, dass Objekte ersetzt werden, sofern sie schon angemeldet sind.

• void unbind( String name ) Entfernt das Objekt aus der Registrierung. Ist das Objekt nicht gebunden, folgt eine NotBoundException. Die anderen Fehler sind wie bei bind().

18.3.6 Einfaches Logging

Um die Aktivität von RMI verfolgen zu können, haben die Entwickler einen einfachen Login-Mechanismus eingebaut. Er gibt Auskunft über die Objekte und entfernte Referenzen. Hier erfahren wir auch, ob alle gewünschten Objekte korrekt gefunden wurden. Das Logging lässt sich mit der Eigenschaft java.rmi.server.logClass einschalten, wenn der Wert auf true gesetzt ist. Dann erscheinen Ausgaben auf dem System.err-Fehlerkanal. Außerdem setzt die statische Funktion RemoteServer.setLog(OutputStream) einen Fehlerausgabestrom. Die Methode getLog() liefert diesen Fehlerkanal allerdings als aufgewerteten PrintStream.

abstract class java.rmi.server.RemoteServer 
extends RemoteObject

• static void setLog( OutputStream out ) Loggt RMI-Aufrufe, indem sie in den Ausgabestrom out geschrieben werden. Ist out=null, wird das Logging beendet.

• static PrintStream getLog() Liefert den Ausgabestrom für das RMI-Logging.

String s = new java.rmi.server.UID().toString();

18.3.7 Aufräumen mit dem DGC

Im Fall von verteilten Anwendungen reicht der normale GC nicht, und das Konzept muss um einen verteilten GC (engl. distributed GC, kurz DGC) erweitert werden. Im lokalen Fall weiß die lokale Maschine immer, ob ein Objekt referenziert wird, bei verteilten Anwendungen kann aber auf dem Server ein Objekt existieren, für das sich kein Mensch mehr interessiert. Damit bei verteilten Anwendungen auch der GC nicht mehr benutzte Objekte auf der Serverseite wegräumen kann, verschickt die Maschine beim Nutzen und Lösen von Verbindungen referenced- beziehungsweise dereferenced-Meldungen. Ist die Verbindung dann gelöst, bleibt die Klasse jedoch noch einige Zeit auf dem Server und wird nicht sofort gelöst. Aussagen über die Verweildauer gibt die Lease an, die sich über eine Eigenschaft verändern lässt.

$ java -Djava.rmi.dgc.leaseValue=30 MyClass

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