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Java RMI是Java提供的远程方法调用,也就是RPC。

 

Java RMI在Registry上将远程对象存根(可能是静态存根,也可能是动态存根:Java动态代理对象,动态代理方式)和对应的绑定名进行关联,查找的时候根据绑定的名称进行查找。

 

Java RMI会将远程对象存根(可能是静态存根,也可能是动态存根:Java动态代理对象,动态代理方式)序列化存储在Registry上,在Registry上绑定名关联, 查找的时候根据绑定的名称进行查找,找到后在序列化传给客户端,客户端通过从Registry上获取到的对象存根进行方法调用。

 

Java RMI的几个核心组件:

1、RMI服务接口组件

2、RMI服务实现组件

3、Stub组件

4、Skel组件

5、服务动态代理组件:动态生成的存根, 也就是动态存根(Stub)

6、Registry

 

Java RMI(RPC)服务端远程对象调用服务骨架(Skeleton)

在很多远程方法调用(RPC)实现中,在开发的时候,通常会为远程对象生成对象的存根(Stub)和骨架(Skeleton),如在java1.5以前,开发RMI服务时,需要通过rmic生成对应的Stub和Skeleton。其他类似的技术如COM(DCOM)以及CORBA也会生成Stub和Skeleton。

 

Skeleton的作用是将用户的RPC请求转发给对应的远程对象调用。

Client   ---<call>--->  Stub   ---<req>--->   Skel   ---<dispatch>---->    ----<call>---->远程对象

 

虽然在java1.5及以后的版本rmic已经不再生成Skeleton,也内部也还是有Skeleton的。

 

Java针对RPC开发的RMI,为远程对象生成对象的Skeleton的接口定义如下:

public interface Skeleton {
    /**
     * Unmarshals arguments, calls the actual remote object implementation,
     * and marshals the return value or any exception.
     *
     * @param obj remote implementation to dispatch call to
     * @param theCall object representing remote call
     * @param opnum operation number
     * @param hash stub/skeleton interface hash
     * @exception java.lang.Exception if a general exception occurs.
     * @since JDK1.1
     * @deprecated no replacement
     */
    @Deprecated
    void dispatch(Remote obj, RemoteCall theCall, int opnum, long hash)
        throws Exception;

    /**
     * Returns the operations supported by the skeleton.
     * @return operations supported by skeleton
     * @since JDK1.1
     * @deprecated no replacement
     */
    @Deprecated
    Operation[] getOperations();
}

 

要实现一个基本的RPC远程调用,其实不需要Registry的。对于Java RMI,其实也可以不经过Registry,Stub代理调用请求远程对象时,底层transport层直接和远程服务建立连接,也可以实现远程方法调用:

public static void main(String[] args) throws Exception {
    // 2464817129585149033
    // -586335541     1550505784140     -32763
    FPingTaskService fPingTaskService2 = (FPingTaskService) Naming.lookup("rmi://:10999/FPingTaskService");
    int result2 = fPingTaskService2.fping(1234);
    System.out.println(result2);

    FPingTaskService fPingTaskService = getFPingTaskServiceStub();
    int result = fPingTaskService.fping(1234);
    System.out.println(result);
}

 上面是经过Registry,从Registry上查找(发现)服务对象。下面那段代码是不经过Registry的。

private static FPingTaskService getFPingTaskServiceStub() throws ServiceException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
    String cn = "FPingTaskServiceImpl" + "_Stub2";
    Class<?> c = null;
    try {
        c = Class.forName(cn);
    } catch (ClassNotFoundException e) {
        throw new ServiceException(e);
    }

    Class uidc = UID.class;
    Constructor<?> constructor = null;
    try {
        constructor = uidc.getDeclaredConstructor(new Class[] {int.class, long.class, short.class});
    } catch (NoSuchMethodException e) {
        throw new ServiceException(e);
    }
    constructor.setAccessible(true);
    UID uid = (UID) constructor.newInstance(-586335541, 1550505784140L, (short) -32763);


    Class oidc = ObjID.class;
    try {
        constructor = oidc.getDeclaredConstructor(new Class[] {long.class, UID.class});
    } catch (NoSuchMethodException e) {
        throw new ServiceException(e);
    }
    constructor.setAccessible(true);
    ObjID oid = (ObjID) constructor.newInstance(new Object[] {2464817129585149033L, uid});

//        ObjID oid = new ObjID(2);

    LiveRef ref = null;
    ref = new LiveRef(oid, 3576);
    RemoteRef remoteRef = new UnicastRef(ref);

    constructor = null;
    try {
        constructor = c.getDeclaredConstructor(RemoteRef.class);
    } catch (NoSuchMethodException e) {
        throw new ServiceException(e);
    }

    FPingTaskService service = null;
    try {
        service = (FPingTaskService) constructor.newInstance(remoteRef);
    } catch (Exception e) {
        throw new ServiceException(e);
    }
    System.out.println();
    return service;
}

 

 

在以前老版本的java(1.2以前),通过Stub/Skel来实现远程调用。开发RMI服务时,需要生成服务的Stub和Skel。现在的java版本不需要。

现在的java版本(1.2及以后)同时支持Stub/Skel的远程调用以及Java动态代理的远程调用。在1.5以前,会同时生成Stub和Skel,在1.5及以后,只生成Stub。

                                              1.1    1.2  1.3    1.4   1.5    1.6   1.7(Java7)    1.8(Java8) Java9

Stub/Skel支持                         Y        Y    Y       Y      ?      ?        ?                      ?

Stub支持                                 ?       ?   ?     ?    Y       Y           Y                      Y

动态存根(Stub)支持            N        N    N       N     Y       Y           Y                      Y

生成Stub                                 Y       Y     Y       Y     Y       Y           Y                      Y                

生成Skel                                  Y       Y      Y       Y    N       N           N                      N

 

Stub/Skel支持: 

表示是否支持Stub/Skel方式的远程方法调用,是否会同时用到Stub和Skel。

 

Stub支持:

表示是否支持只使用Stub的远程方法调用,即只用到Stub,而不使用Skel。

 

动态存根(Stub)支持:

表示是否支持动态存根(Stub)方法的远程方法调用,即使用Java动态代理方法的远程方法调用。

 

生成Stub/Skel:

表示通过rmic编译时是否会生成Stub/Skel,或者会同时生成。

 

在1.2以前,是要生成服务的Stub和Skel,假设有一个服务a,对应的服务Stub和Skel:a_Stub,a_Skel,分别以_Stub,_Skel为后缀。

 

如果采用Stub/Skel方式进行远程调用,Stub运行在客户端,它作为远程服务的代理实现了服务接口的所有方法。Skel运行在服务端,它将客户端的远程方法调用请求转发给对应的服务实现。

 

Java RMI支持TCP, 还支持HTTP:HTTP-wrapped的远程调用。

 

 

远程方法调用(RMI)

Export

Registry

绑定

发现(lookup) 

 

关于Java RMI(RPC)的绑定(bind)、导出(export)以及发现(lookup)参考文章:https://lobin.iteye.com/blog/2437794

 

JRMP StreamProtocol

 

------------

 

transport协议

transport头部:

<magic,4 bytes,><version,2 bytes,>

magic值为:0x4a524d49,"JRMI"

version值为:2

 

如果采用的是HTTP:HTTP-wrapped的transport协议,需要在transport头部前面添加:

<"POST",4 bytes,0x504f5354, "POST"的ASCII码值>

 

body:

<protocol,2 bytes,>

protocol值为:0x4b,0x4c,0x4d

 

0x4b表示:stream protocol

0x4c表示:single operation per connection

0x4d表示:multiplex protocol

 

远程调用协议头部

<80(0x50),1 byte,><ObjID,n bytes,><op,4 bytes,><hash,8 bytes,>

ObjID -> <编号,8 bytes,><unique,4 bytes,><time,8 bytes,><count,2 bytes,>

op:操作编号字段

hash:

哈希值,表示调用的方法。参考sun.rmi.server.Util#computeMethodHash方法。哈希值的计算采用了SHA算法:

首先通过SHA算法生成哈希:

ByteArrayOutputStream var3 = new ByteArrayOutputStream(127);

MessageDigest var4 = MessageDigest.getInstance("SHA");
DataOutputStream var5 = new DataOutputStream(new DigestOutputStream(var3, var4));
String var6 = getMethodNameAndDescriptor(var0);
if(serverRefLog.isLoggable(Log.VERBOSE)) {
    serverRefLog.log(Log.VERBOSE, "string used for method hash: \"" + var6 + "\"");
}

var5.writeUTF(var6);
var5.flush();
byte[] var7 = var4.digest();

生成了生成SHA哈希后,经过如下操作将SHA返回的一个8为数组转化为一个长整型数:

long var1 = 0L;

for(int var8 = 0; var8 < Math.min(8, var7.length); ++var8) {
    var1 += (long)(var7[var8] & 255) << var8 * 8;
}

这样就计算出表示调用方法的哈希值。

 

方法签名:

方法名(参数类型(signature)列表)返回类型(signature)

 

如调用如下方法:

public void stats(int op)

则在计算方法的哈希值,在计算SHA哈希时所采用的方法签名为:

stats(I)V

 

如调用如下方法:

 

public String stats(int op, String ext)

则在计算方法的哈希值,在计算SHA哈希时所采用的方法签名为:

stats(ILjava/lang/String;)Ljava/lang/String;

 

ping协议头部:

<82,1 byte,>

 

DGC(distributed GC)协议头部:

<84,1 byte,><unique,4 bytes,><time,8 bytes,><count,2 bytes,>

 

 

Registry相关操作:

获取Registry

 

绑定(bind)

 

重新绑定(rebind)

 

解绑(unbind)

 

查找(lookup)

 

查询服务列表(list)

 

操作编号定义参考sun.rmi.registry.RegistryImpl_Skel中定义。

0: // bind(String, Remote)

1: // list()

2: // lookup(String)

 

表示lookup,如服务注册绑定的地址rmi://:1099/TestService, 它绑定的名称为TestService,lookup的时候根据TestService到Registry上去lookup对应的远程服务对象。

 

3: // rebind(String, Remote)

4: // unbind(String)

 

 

body:

 

lookup:

body -> <绑定的服务名,n bytes,>

rmi://host:port/servicename,假设绑定的名称为TestService:

body -> <TestService,n bytes,>

 

远程方法调用相关操作:

 

如:

-1: 表示远程方法调用

 

不同op对应的body也不一样。

body:

 

RMI接口调用:

方法调用代码参考

通过动态存根方式(动态代理):java.rmi.server.RemoteObjectInvocationHandler#invoke

通过静态存根方式(Stub):如:FPingTaskServiceImpl_Stub#fping

 

body -> <参数列表,n bytes,>

<参数列表,n bytes,> -> <参数,n bytes,>...

<参数,n bytes,> -> 参考序列化机制。

 


几个关键接口:

RemoteCall

RemoteCall表示一个远程调用。该接口已废弃。

RemoteRef表示远程对象的句柄。

几个关键实现:

StreamRemoteCall

RemoteObjectInvocationHandler

 

 

 

 

创建服务代理代码如下:(sun.rmi.server.Util)

public static Remote createProxy(Class<?> var0, RemoteRef var1, boolean var2) throws StubNotFoundException {
    Class var3;
    try {
        var3 = getRemoteClass(var0);
    } catch (ClassNotFoundException var9) {
        throw new StubNotFoundException("object does not implement a remote interface: " + var0.getName());
    }

    if(var2 || !ignoreStubClasses && stubClassExists(var3)) {
        return createStub(var3, var1);
    } else {
        final ClassLoader var4 = var0.getClassLoader();
        final Class[] var5 = getRemoteInterfaces(var0);
        final RemoteObjectInvocationHandler var6 = new RemoteObjectInvocationHandler(var1);

        try {
	    return (Remote)AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
	        public Remote run() {
		    return (Remote)Proxy.newProxyInstance(var4, var5, var6);
	        }
	    });
        } catch (IllegalArgumentException var8) {
	    throw new StubNotFoundException("unable to create proxy", var8);
        }
    }
}

通过Stub方式创建服务代理:

private static RemoteStub createStub(Class<?> var0, RemoteRef var1) throws StubNotFoundException {
    String var2 = var0.getName() + "_Stub";

    try {
        Class var3 = Class.forName(var2, false, var0.getClassLoader());
        Constructor var4 = var3.getConstructor(stubConsParamTypes);
        return (RemoteStub)var4.newInstance(new Object[]{var1});
    } catch (ClassNotFoundException var5) {
        throw new StubNotFoundException("Stub class not found: " + var2, var5);
    } catch (NoSuchMethodException var6) {
        throw new StubNotFoundException("Stub class missing constructor: " + var2, var6);
    } catch (InstantiationException var7) {
        throw new StubNotFoundException("Can\'t create instance of stub class: " + var2, var7);
    } catch (IllegalAccessException var8) {
        throw new StubNotFoundException("Stub class constructor not public: " + var2, var8);
    } catch (InvocationTargetException var9) {
        throw new StubNotFoundException("Exception creating instance of stub class: " + var2, var9);
    } catch (ClassCastException var10) {
        throw new StubNotFoundException("Stub class not instance of RemoteStub: " + var2, var10);
    }
}

通过Java动态代理创建服务代理:

final ClassLoader var4 = var0.getClassLoader();
final Class[] var5 = getRemoteInterfaces(var0);
final RemoteObjectInvocationHandler var6 = new RemoteObjectInvocationHandler(var1);

try {
    return (Remote)AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
        public Remote run() {
            return (Remote)Proxy.newProxyInstance(var4, var5, var6);
        }
    });
} catch (IllegalArgumentException var8) {
    throw new StubNotFoundException("unable to create proxy", var8);
}

创建Skel:

static Skeleton createSkeleton(Remote var0) throws SkeletonNotFoundException {
    Class var1;
    try {
        var1 = getRemoteClass(var0.getClass());
    } catch (ClassNotFoundException var8) {
        throw new SkeletonNotFoundException("object does not implement a remote interface: " + var0.getClass().getName());
    }

    String var2 = var1.getName() + "_Skel";

    try {
        Class var3 = Class.forName(var2, false, var1.getClassLoader());
        return (Skeleton)var3.newInstance();
    } catch (ClassNotFoundException var4) {
        throw new SkeletonNotFoundException("Skeleton class not found: " + var2, var4);
    } catch (InstantiationException var5) {
        throw new SkeletonNotFoundException("Can\'t create skeleton: " + var2, var5);
    } catch (IllegalAccessException var6) {
        throw new SkeletonNotFoundException("No public constructor: " + var2, var6);
    } catch (ClassCastException var7) {
        throw new SkeletonNotFoundException("Skeleton not of correct class: " + var2, var7);
    }
}

 

在1.2以前,

 

创建服务代理:

public static RemoteStub getStub(String var0, Class var1, RemoteRef var2) throws StubNotFoundException {
    String var3 = var0 + "_Stub";
    RemoteStub var4 = null;

    try {
        Class var5 = loadClassFromClass(var3, var1);
        var4 = (RemoteStub)var5.newInstance();
    } catch (ClassNotFoundException var6) {
        throw new StubNotFoundException("Class not found: " + var3, var6);
    } catch (InstantiationException var7) {
        throw new StubNotFoundException("Can\'t create stub: " + var3, var7);
    } catch (IllegalAccessException var8) {
        throw new StubNotFoundException("No public constructor: " + var3, var8);
    } catch (ClassCastException var9) {
        throw new StubNotFoundException("Stub not of correct class: " + var3, var9);
    }

    RemoteStub.setRef(var4, var2);
    return var4;
}

 

public static RemoteStub getStub(String var0, RemoteRef var1) throws StubNotFoundException {
    return getStub(var0, (Class)null, var1);
}

 

public static RemoteStub getStub(Remote var0, RemoteRef var1) throws StubNotFoundException {
    Class var2 = null;

    try {
        var2 = getRemoteClass(var0);
        return getStub(var2.getName(), var2, var1);
    } catch (ClassNotFoundException var3) {
        throw new StubNotFoundException("Object does not implement an interface that extends java.rmi.Remote: " + var0.getClass().getName());
    }
}

 

public static RemoteStub getProxy(Remote var0) throws RemoteException {
    RemoteStub var2;
    if(var0 instanceof RemoteStub) {
        var2 = (RemoteStub)var0;
    } else {
        Target var1;
        if((var1 = ObjectTable.getTarget(var0)) == null) {
            throw new StubNotFoundException("Remote object not exported: " + var0.getClass().getName());
        }

        var2 = var1.getStub();
    }

    return var2;
}

创建服务的Skel, 

创建Skel:

public static Skeleton getSkeleton(Remote var0) throws SkeletonNotFoundException {
    Class var1;
    try {
        var1 = getRemoteClass(var0);
    } catch (ClassNotFoundException var8) {
        throw new SkeletonNotFoundException("Object does not implement an interface that extends java.rmi.Remote: " + var0.getClass().getName());
    }

    String var2 = var1.getName() + "_Skel";

    try {
        Class var3 = loadClassFromClass(var2, var1);
        return (Skeleton)var3.newInstance();
    } catch (ClassNotFoundException var4) {
        throw new SkeletonNotFoundException("Skeleton class not found: " + var2, var4);
    } catch (InstantiationException var5) {
        throw new SkeletonNotFoundException("Can\'t create skeleton: " + var2, var5);
    } catch (IllegalAccessException var6) {
        throw new SkeletonNotFoundException("No public constructor: " + var2, var6);
    } catch (ClassCastException var7) {
        throw new SkeletonNotFoundException("Skeleton not of correct class: " + var2, var7);
    }
}

 

 

在获取Registry的时候也是一样。如果不忽略Stub(ignoreStubClasses)并且Stub类存在的话,也是通过Stub和Skel的方式创建了一个Registry代理,否则通过java动态代理的方式创建了一个Registry代理。

 

Registry本身也实现了remote接口。

LocateRegistry#getRegistry

 

 

return (Registry) Util.createProxy(RegistryImpl.class, ref, false);

 

 

Registry

Registry是一个注册中心,它跟我们的服务注册中心类似。描述为一个简单的远程对象注册中心(Registry),它提供一些方法,根据远程对象的绑定名称存取远程对象引用。

 

java.rmi.registry.Registry

 

实例

参考文章:https://lobin.iteye.com/blog/615013

 

Java RMI(RPC)协议分析实例:

通过RemoteRef来调用:

 

int result3 = fping(1234);
System.out.println(result3);

 

public static int fping(int op) throws ServiceException {
    Class uidc = UID.class;
    Constructor<?> constructor = null;
    try {
        constructor = uidc.getDeclaredConstructor(new Class[] {int.class, long.class, short.class});
    } catch (NoSuchMethodException e) {
        throw new ServiceException(e);
    }
    constructor.setAccessible(true);
    UID uid = null;
    try {
        uid = (UID) constructor.newInstance(-586335541, 1550505784140L, (short) -32763);
    } catch (Exception e) {
        throw new ServiceException(e);
    }


    Class oidc = ObjID.class;
    try {
        constructor = oidc.getDeclaredConstructor(new Class[] {long.class, UID.class});
    } catch (NoSuchMethodException e) {
        throw new ServiceException(e);
    }
    constructor.setAccessible(true);
    ObjID oid = null;
    try {
        oid = (ObjID) constructor.newInstance(new Object[]{2464817129585149033L, uid});
    } catch (Exception e) {
        throw new ServiceException(e);
    }

//        ObjID oid = new ObjID(2);

    LiveRef ref = null;
    ref = new LiveRef(oid, 3576);
    RemoteRef remoteRef = new UnicastRef(ref);

    FPingTaskService service = new FPingTaskService() {
        @Override
        public int fping(int target) throws RemoteException {
            return 0;
        }
    };

    Class c = service.getClass();
    Method method = null;
    try {
        method = c.getDeclaredMethod("fping", new Class[] {int.class});
    } catch (NoSuchMethodException e) {
        throw new ServiceException(e);
    }
    long hash = Util.computeMethodHash(method);
    Object result = null;
    try {
        result = remoteRef.invoke(service, method, new Object[] {1234}, hash);
    } catch (Exception e) {
        throw new ServiceException(e);
    }
    return ((Integer) result).intValue();
}

 通过StreamRemoteCall调用:

int result4 = fping2(1234);
System.out.println(result4);

 

public static int fping2(int op) throws ServiceException {
    Class uidc = UID.class;
    Constructor<?> constructor = null;
    try {
        constructor = uidc.getDeclaredConstructor(new Class[] {int.class, long.class, short.class});
    } catch (NoSuchMethodException e) {
        throw new ServiceException(e);
    }
    constructor.setAccessible(true);
    UID uid = null;
    try {
        uid = (UID) constructor.newInstance(-586335541, 1550505784140L, (short) -32763);
    } catch (Exception e) {
        throw new ServiceException(e);
    }


    Class oidc = ObjID.class;
    try {
        constructor = oidc.getDeclaredConstructor(new Class[] {long.class, UID.class});
    } catch (NoSuchMethodException e) {
        throw new ServiceException(e);
    }
    constructor.setAccessible(true);
    ObjID oid = null;
    try {
        oid = (ObjID) constructor.newInstance(new Object[]{2464817129585149033L, uid});
    } catch (Exception e) {
        throw new ServiceException(e);
    }

//        ObjID oid = new ObjID(2);

    LiveRef ref = new LiveRef(oid, 3576);

    long hash = computeMethodHash("fping(I)I"); // method signature to hash

    Connection conn = null;
    try {
        conn = ref.getChannel().newConnection();
        StreamRemoteCall remoteCall = new StreamRemoteCall(conn, ref.getObjID(), -1, hash);

        ObjectOutput output = remoteCall.getOutputStream();
        output.writeInt(1234);

        remoteCall.executeCall();

        ObjectInput input = remoteCall.getInputStream();

        int result = input.readInt();

        return result;
    } catch (RemoteException e) {
        throw new ServiceException(e);
    } catch (IOException e) {
        throw new ServiceException(e);
    } catch (Exception e) {
        throw new ServiceException(e);
    } finally {
        try {
            ref.getChannel().free(conn, true);
        } catch (RemoteException e) {
            throw new ServiceException(e);
        }
    }
}

 

public static long computeMethodHash(String sig) {
    long hash = 0L;
    ByteArrayOutputStream byteStream = new ByteArrayOutputStream(127);

    try {
        MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA");
        DataOutputStream dataOut = new DataOutputStream(new DigestOutputStream(byteStream, md));

        dataOut.writeUTF(sig);
        dataOut.flush();
        byte[] data = md.digest();

        for(int var8 = 0; var8 < Math.min(8, data.length); ++var8) {
            hash += (long)(data[var8] & 255) << var8 * 8;
        }
    } catch (IOException e) {
        hash = -1L;
    } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
        throw new SecurityException(e.getMessage());
    }

    return hash;
}

 

 

 

 

 

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