基于总线的消息服务(BBMS)的设计与实现

前言

异步事件的通知机制在比较有规模的软件设计中必然会有涉及，比如GUI程序中的事件监听器，应用程序模块之间的通信，以及分布式应用中的消息机制等。如果使用语言原生的对象注册通信，则耦合度不可避免的会增大，也就是说，当时间发生时，A要通知B，则A必须知道B的存在。耦合度的增大在一定程度上必然会影响灵活性。所以，另一种模式就是今天要说的总线模式(BUS Based),即所有的监听器将自己挂在总线上，这些监听器互相之间是无法直接通信的，它们可以向总线上push消息，或者从总线上得到消息，从而实现相互间的通信，当然，这种模式会在性能上有一定的额外开销。

BBMS的主页在google code上：http://code.google.com/p/bbms/

总线机制

bbms的客户端程序通过将自己注册在BUS Server上来等待异步事件，这个过程可以是本地的，也可以是远程的。本地的BUS可以作为GUI框架中的事件分发者(dispatcher).JMS(Java Message Service)提供企业级的软件模块之间的通信机制，可以使得多个不同的应用集成为一个大型的应用。通过使用BBMS的远程接口，同样可以达到这样的效果。

BBMS的API

 

/**
 * 
 * @author juntao.qiu
 *
 */
public class Test{
    public static void main(String[] args) throws RemoteException{
        /*
         * create a notifiable entry, declare that it's care of
         * TIMEOUT, CLOSE, and READY event.
         */
        Configuration config = new RMIServerConfiguration(null, 0);
        CommonNotifiableEntry entry1 = 
            new CommonNotifiableEntry(config, "client1", 
                MessageTypes.MESSAGE_TIMEOUT | 
                MessageTypes.MESSAGE_CLOSE | 
                MessageTypes.MESSAGE_READY);
        
        /*
         * create another notifiable entry, declare that it's care of
         * OPEN, CLOSE, and TIMEOUT event.
         */
        CommonNotifiableEntry entry2 = 
            new CommonNotifiableEntry(config, "client2", 
                MessageTypes.MESSAGE_OPEN | 
                MessageTypes.MESSAGE_CLOSE | 
                MessageTypes.MESSAGE_TIMEOUT);
        
        // register them to the remote Message BUS to listener events
        entry1.register();
        entry2.register();
        
        // new a message, of type MESSAGE_OPEN.
        Message msg = new CommonMessage(
                entry1.getId(),
                entry2.getId(),
                MessageTypes.MESSAGE_OPEN,
                "busying now");
        
        // deliver it to entry2, which is from entry1
        entry1.post(msg);
        
        // create a message, of type MESSAGE_CLICKED, the entry2
        // does not handle this type, it'll not be deliver to entry2
        Message msgCannotBeReceived = new CommonMessage(
                entry1.getId(),
                entry2.getId(),
                MessageTypes.MESSAGE_CLICKED,
                "cliked evnet");
        entry1.post(msgCannotBeReceived);
        
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        // re use the message object to send another message entry
        msg.setSource(entry2.getId());
        msg.setTarget(entry1.getId());
        msg.setType(MessageTypes.MESSAGE_READY);
        msg.setBody("okay now");
        entry2.post(msg);
        
        // unregister self when all works are done or 
        // don't want to listen any more
        entry1.unregister();
        entry2.unregister();
    }
}

API的设计，最好可以做到简单，易用。BBMS也尽力要做到这一点，每一个notifiable(可别通知的)的对象，可以将自己注册到BUS上，当消息抵达时，BUS管理器会调用这个对象上的update方法，进行通知。

This is client2, get message from : client1, it said that : busying now
This is client1, get message from : client2, it said that : okay now

这个是MS运行的一个简单流程图。

BUS的实现

BUS接口的定义，可以向BUS上注册一个notifiableEntry(可被通知的对象)，或者卸载这个对象，同时，可以向BUS中post一条消息。

package bbms.framework;

/**
 * @author juntao.qiu
 */
public interface Bus extends java.rmi.Remote{
    /**
     * mount an notifiable entry on bus
     * @param entry
     */
    public void mount(NotifiableEntry entry) throws java.rmi.RemoteException;
    
    /**
     * unmount the notifiable entry on bus
     * @param entry
     */
    public void unmount(NotifiableEntry entry) throws java.rmi.RemoteException;
    
    /**
     * post a new message to Message Bus
     * @param message
     */
    public void post(Message message) throws java.rmi.RemoteException;
}

BUS的实现比较有意思，其中维护两个链表，一个是监听器链表，一个是消息链表，挂载在总线上的实体向BUS发送一条消息，这个过程会立即返回。因为发送消息的过程可能由于网络原因或其他原因而延迟，而消息的发送者没有必要等待消息的传递，所以BUS中有一个主动线程，这个线程在BUS中放入新的消息时被唤醒，并对监听器链表进行遍历，将消息分发出去。由于BUS是一个服务级的程序，所以这个主动线程被设计成为一个daemon线程，除非显式的退出或者出错，否则BUS将会一直运行。

    /**
     * 
     * @author juntao.qiu
     * worker thread, dispatch message to appropriate listener
     *
     */
    private class Daemon implements Runnable{
        private boolean loop = true;
        public void run(){
            while(loop){
                if(messages.size() == 0){
                    synchronized(messages){
                        try {messages.wait();} 
                        catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
                processIncomingMessage();
            }
        }
    }

BUS中的内部工作者线程。它被作为一个Daemon线程：

    private MessageBus() throws RemoteException{
        listeners = new LinkedList<NotifiableEntry>();
        messages = new LinkedList<Message>();
        Daemon daemon = new Daemon();
        daemonThread = new Thread(daemon);
        daemonThread.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY + 3);
        daemonThread.setDaemon(true);
        daemonThread.start();
        
        while(!daemonThread.isAlive());
    }

消息的定义

 

public interface Message{
    public int getType();
    public void setType(int type);
    
    public String getTarget();
    public void setTarget(String target);
    
    public String getSource();
    public void setSource(String source);
    
    public Object getBody();
    public void setBody(Object body);
}

为了更通用起见，消息体部分可以包含任何对象。消息类型参考了windows的消息机制，可以将消息进行复合：

    /*
     * 0x8000 = 1000 0000 0000 0000
     * 0x4000 = 0100 0000 0000 0000
     * 0x2000 = 0010 0000 0000 0000
     * 0x1000 = 0001 0000 0000 0000
     * 
     * it's very useful when you want to combine some messages
     * together, and the user can simply determine what exactly
     * what you want. Refer the implementation of MessageBus.java
     * for more details.
     */
    public static final int MESSAGE_TIMEOUT = 0x8000;
    public static final int MESSAGE_CLICKED = 0x4000;
    public static final int MESSAGE_CLOSE = 0x2000;
    public static final int MESSAGE_OPEN = 0x1000;
    
    public static final int MESSAGE_READY = 0x0800;
    public static final int MESSAGE_BUSY = 0x0400;
    public static final int MESSAGE_WAIT = 0x0200;
    public static final int MESSAGE_OKAY = 0x0100;

总结

BBMS如果进行适当的扩展，可以完全实现JMS规范中涉及到的所有主题，如订阅模式(BBMS现在的实现中只有PTP模式，及点对点的模式，发送消息和接受消息的实体都必须同时在线)。BBMS主要面向的是轻量级的消息传递，比如GUI,分布式的GUI等。如果有兴趣，可以到BBMS的页面上看一看：http://code.google.com/p/bbms/