Programmieren II. Remote Method Invocation (RMI) Heusch -- Ratz. Institut für Angewandte Informatik

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1 Programmieren II Remote Method Invocation (RMI) Heusch -- Ratz KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Großforschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

2 Remote Method Invocation (RMI) Remote Method Invocation (RMI) ermöglicht die transparente Kommunikation zwischen Java-Anwendungen auf verschiedenen virtuellen Maschinen (JVMs) und auf unterschiedlichen Rechnern. Notwendig für RMI: Auf der lokalen JVM (Client) ein Stub (Stellvertreter für die Remote- Anwendung) Auf der entfernten JVM (Server) ein Skeleton (Vermittler zur Remote- Anwendung hin) Stub (Client) Aufruf Parameter Skeleton (Server) Lokale JVM Rückgabe Entfernte JVM 2 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

3 Entfernter Aufruf im Detail (Prinzip) Aufruf Stub Serialisierung Aufruf Parameter Skeleton Deserialisierung warten Ausführung Stub Deserialisierung Weiterer Ablauf Rückgabe Skeleton Serialisierung Lokale JVM (Client) Entfernte JVM (Server) 3 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

4 Server-Seite Damit entfernte Objekte mit ihren Methoden in Java- Programmen genutzt werden können, sind auf Server-Seite einige Arbeitsschritte nötig: In einer Schnittstelle (dem "Server-Interface") müssen die aufrufbaren Methoden deklariert werden. In einer Klasse (der "Server-Klasse") muss diese Schnittstelle implementiert und müssen die Methoden mit Leben gefüllt werden. Von dieser Klasse muss eine laufende Instanz auf dem Server erzeugt werden ( Remote-Objekt ). Diese Instanz muss beim Namensdienst der JVM (RMI-Registry) angemeldet werden. 4 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

5 Server-Interface Das Server-Interface erweitert das Interface java.rmi.remote In ihm müssen alle Methoden deklariert werden, die remote verwendet werden können sollen. Jede Methode muss eine java.rmi.remoteexception werfen für eventuelle Probleme bei der Kommunikation. (Bei der Implementierung der Serverseite ist dies nicht nötig, da ja ggf. der Aufruf auf Client-Seite fehlschlägt.) Beispiel: import java.rmi.remote; import java.rmi.remoteexception; public interface MyServerInterface extends Remote { public int mymethod() throws RemoteException; 5 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

6 Server-Klasse Implementiert das Server-Interface. Erweitert die Klasse UnicastRemoteObject. Bei der Erzeugung von Objekten der Klasse kann eine RemoteException geworfen werden. Diese muss im Konstruktor deklariert werden ( throws )! Beispiel: import java.rmi.remoteexception; import java.rmi.server.unicastremoteobject; public class MyServerClass extends UnicastRemoteObject implements MyServerInterface { MyServerClass() throws RemoteException { public int mymethod() { // throws RemoteException nicht nötig // hier mymethod() implementieren! return 42; 6 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

7 RMI-Registry Damit eine Java-Anwendung von einer anderen JVM angesprochen werden kann, muss sie bei einem Namensdienst des Servers (z.b. der RMI-Registry) angemeldet werden. Ein Namensdienst ist ein Anfragedienst. Er verbindet Objekte (und ihre Methoden) mit einem eindeutigen Namen (öffentlicher Name). Zum Erzeugen einer RMI-Registry gibt es 2 Möglichkeiten: über Java-Code manuell über das Dienstprogramm rmiregistry Im Folgenden wird die Erzeugen der RMI-Registry (sowie auch die Anmeldung der Java-Anwendung) über Java-Code durchgeführt. Der Weg über rmiregistry wird hier nicht behandelt. 7 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

8 Erzeugung einer RMI-Registry Die Erzeugung einer RMI-Registry kann in Java mit Hilfe der Klasse LocateRegistry erfolgen. Die Klassenmethode Registry createregistry(int port) erstellt eine Registry-Instanz auf dem jeweiligen Rechner und startet den Namensdienst. Dieser nimmt dann Anfragen an den angegebenen port an. Die Methode createregistry() wirft eine RemoteException, die abgefangen werden muss. Die Klassenvariable Registry.REGISTRY_PORT liefert die Nummer des standardmäßigen Registry-Ports (1099). 8 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

9 Anmeldung der Anwendung bei der RMI-Registry (1) Für das Anmelden (Registrieren) von Objekten bei der Registry stellt die Klasse java.rmi.naming Methoden bereit. Die Klassenmethode void rebind(string name, Remote obj) bindet ein Objekt obj an den angegebenen Namen name an (ggf. erneutes Binden). Dieser Name ist dann der öffentliche Name (registrierte Name) des Objekts. rebind() wirft eine MalformedURLException (Package java.net) und eine RemoteException (Package java.rmi). 9 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

10 Anmeldung der Anwendung bei der RMI-Registry (2) import java.rmi.registry.registry; import java.rmi.registry.locateregistry; import java.rmi.naming; import java.rmi.remoteexception; import java.net.malformedurlexception; public class ServerBereitMachen { public static void main(string[] args) { try { // Erzeugung der RMI-Registry LocateRegistry.createRegistry(Registry.REGISTRY_PORT); catch (RemoteException ex) { System.err.println(ex.getMessage()); try { // Erzeugung Instanz der Server-Klasse und Anmeldung Naming.rebind("IrgendeinName", new MyServerClass()); catch (MalformedURLException ex) { System.err.println(ex.getMessage()); catch (RemoteException ex) { System.err.println(ex.getMessage()); 10 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

11 Client-Seite (1) Auf Client-Seite muss zunächst eine Referenz auf das Remote- Objekt ermittelt werden (genauer: auf den Stub). Diese kann mit der Klassenmethode Remote lookup(string url) der Klasse Naming ermittelt werden. (Wirft NotBoundException, MalformedURLException und RemoteException.) url gibt dabei die URL der Anwendung auf dem Server an (URL: Uniform Resource Locator, Web-Adresse). Syntax: //Server-Name-oder-IP/Registrierter-Name Auf dieser Referenz können dann die Methoden des Server- Interfaces aufrufen werden. Das Server-Interface (hier: MyServerInterface) muss dem Compiler auf Client-Seite bekannt gemacht werden! (Z.B. durch Importieren oder durch Kopieren ins Package.) 11 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

12 Client-Seite (2) import java.rmi.naming; import <package>.myserverinterface; public class MyClient { public static void main(string[] args) { try { String url = "// /IrgendeinName"; // IP-Adresse : Üblicherweise das eigene System. // Die Methode lookup() liefert eine Instanz vom Typ "Remote". // Diese muss in den Typ des Server-Interfaces gecastet werden MyServerInterface server = (MyServerInterface) Naming.lookup(url); server.mymethod(); // Methodenaufruf... catch (Exception ex) { W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

13 Laden von Klassen / spezieller Java-RMI-Compiler Wenn über RMI auch Klassen (Code) geladen werden sollen, muss man sich um einen passenden SecurityManager kümmern. System.setSecurityManager( new RMISecurityManager() ); // oder System.setSecurityManager( ); // ggf. eigener SecurityManager Anmerkung: Vor Java 1.5 musste man über einen speziellen Java-RMI- Compiler die Stubs und Skeletons erzeugen. Das machen neuere Java-Compiler automatisch und transparent für den Programmierer. 13 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

14 Parameter und Rückgabewerte (Serialisierung) Objekte, die über RMI übertragen werden sollen, müssen serialisiert werden ( Byte-Strom ). Der Byte-Strom wird jeweils auf der einen Seite eingepackt und auf der anderen Seite wieder ausgepackt. Damit Objekte serialisiert werden können, müssen die Klassen die Schnittstelle java.io.serializable implementieren. Viele Java-Basisklassen (String, Collection-Framework, Wrapperklassen etc.) implementieren diese Schnittstelle. Andere Klassen (bzw. deren Objekte) müssen serialisierbar gemacht werden, indem sie das Interface Serializable implementieren. 14 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

15 Beispiel Serialisierung import java.io.serializable; public class SerialisierbareKlasse implements Serializable { int a; double b; Integer anintobj; Double adoubleobj; String somestring; int[] myintarray; static int c; // primitive Datentypen // sind serialisierbar // Wrapperklassen sind serialisierbar // Strings sind serialisierbar // Arrays sind serialisierbar // statische Variablen werden // grundsätzlich nicht serialisiert // Nicht serialisierbare Attribute werden mit dem // Modifikator "transient" markiert, z.b. transient Thread t = new Thread(); 15 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

16 Besonderheiten von Remote-Aufrufen Beim Vergleich von Objekten muss beachtet werden: Zwei Referenzen auf dasselbe Objekt liefern beim Remote- Aufruf unterschiedliche Objekte (sie werden ja zwei mal serialisiert und deserialisiert!) Operator == liefert false Auch für Objekte, die Remote implementieren, wird bei jeder Übertragung ein neues Stub-Objekt generiert. Operator == liefert false Bei Verwendung von equals statt == funktioniert es aber. Dazu müssen allerdings ggf. Abfragen über das Netzwerk gemacht werden (Performanz). 16 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

17 Ein komplettes Beispiel (1) Interface import java.rmi.remote; import java.rmi.remoteexception; public interface HelloWorldInterface extends Remote { // Diese Methode wird auf dem entfernten Server bereitgestellt, // d.h. kann dort aufgerufen werden public String gethello(string name) throws RemoteException; 17 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

18 Ein komplettes Beispiel (2) Serverseite import java.net.*; import java.rmi.registry.*; import java.rmi.server.unicastremoteobject; import java.util.date; import java.rmi.remoteexception; import java.rmi.naming; public class HelloWorldServer extends UnicastRemoteObject implements HelloWorldInterface { HelloWorldServer() throws RemoteException { public String gethello(string name) throws RemoteException { System.out.println("Remote-Methode ausgeführt."); return "Hallo "+name+"!\nhier ist "+new Date().toString(); 18 public static void main(string[] args) { try { LocateRegistry.createRegistry(Registry.REGISTRY_PORT); Naming.rebind("HelloWorld", new HelloWorldServer()); System.out.println("HelloWorld als Server registriert!"); catch (MalformedURLException RemoteException ex) { System.err.println(ex.getMessage()); W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

19 Ein komplettes Beispiel (3) Clientseite import java.net.malformedurlexception; import java.rmi.naming; import java.rmi.notboundexception; import java.rmi.remoteexception; public class HelloWorldClient { public static void main(string[] args) { try { String url = "// /HelloWorld"; HelloWorldInterface server = (HelloWorldInterface) Naming.lookup(url); System.out.println(server.getHello("Uli")); catch (NotBoundException MalformedURLException RemoteException ex) { System.err.println(ex.getMessage()); 19 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

20 Ein komplettes Beispiel (4) Start Zunächst den Server starten (nur 1 Mal!). (ggf. fragt die Firewall, ob der Zugriff auf Port 1099 erlaubt werden soll) Dann den Client starten. Vorführen 20 Der Server muss später manuell wieder beendet werden. W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter

21 Literatur Java Tutorials: Trail: RMI Getting Started Using Java RMI Java RMI Tutorial 21 W. Geiger, W. Süß, T. Schlachter