O'reilly<> 第18章：使用定制Socket (翻译)

以下翻译来自：o'reilly的RMI书籍：<<Java RMI>>

chapter18.使用定制的Socket

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本书的主要主题是RMI,对于所有RMI的强大，便利功能，事实上只是在JDK的标准Socket对象上的一层实现．在本章中，将向你展示怎样使用其他的Socket来代替RMI使用的标准socket.
事实上RMI也允许你这样做，针对不同类型的服务器使用不同的socket，这是一种非常强大的特性．在本章的结束部分，你将理解怎样改变RMI使用的sockets,并知道当这样做的时候是一种恰当的设计策略．

正如我多次提到的，RMI是构建在sockets上的．这意味着：

１.在客户端与服务器端(双向)间传输数据是通过流的形式进行的．
２.客户端与服务器之间的连接的创建和维护，使用的是定义在java.net包中的socket类．
3.关于底层网络的公共设施和通信协议，RMI是不做任何假设的.(译者注：即底层的网络通信是由socket来完成的，对于RMI来说是透明的)．

理解了这些重点，并知道它们背后隐含的含义，对于理解RMI的底层如何工作是至关重要的．然而，由于严格的分离，RMI作为一方面，操作系统和网络传输协议作为另一方面，自然会有下面的想法：

如果我能定义一个新的socket类，并且我的socket级的通信协议使用它来工作，那么构建在sockets上的且对底层网络不作任何假设的RMI应用程序也能够运行在我的新socket上．

的确，结果就是这样的．通过定制socket工厂实现的RMI,包含一种显著灵活的方式：让你使用你喜欢的socket来处理在网络上传送的未加工的二进制数据．

为什么要使用定制的Socket类？

默认情况下，RMI使用java.net包中的标准socket类来实现在网络上发送信息．服务端使用ServerSocket的实例来监听连接，而客户端使用Socket的实例来发起连接．
这些socket是按纯文本方式来发送数据的，数据没有经过任何加密或压缩．从积极的方面看，它们至少包含了CPU的使用(信息不以任何方式传送)，并且大部分是直接使用的．
后者通常是这样的，因为压缩也是需要一些技巧的(get a little trick).flush()语法，特别是与GZIPOutputStream相关的语法，并不与发送远程方法调用的想法相一致．
从消极的方面看，它们可能需要使用更多的带宽，当信息在网络进行传送的时候，就显得越发脆弱．

这就导致了使用定制socket的两个理由：

1.如果你处在不安全的网络，并且在网络上发送的数据比较敏感，你可能想使用经过加密的socket，如SSL socket来发送数据．
2.如果你处在一个极度堵塞的网络，带宽是一个问题，你可能想在数据经过网络发送前，先对数据进行压缩．

除了这些理由外，还有一些其他的理由使用定制socket.一个最普遍的理由就是监控socket的使用并追踪通过网络发送的信息量．
这是性能分析的一部分，有可能实际导致压缩socket的使用．

18.1 定制socket工厂

让我们以假设开始，假设一个恰当的定制socket和服务端socket类已经被写好了并且准备好使用．我们以这样的假设开始有两个理由．首先，
在本书的第二章节中已经探讨过怎样创建一个定制socket.第二，com.ora.rmibook.chapter18.sockets包中包含了一个简单的定制socket类，其名称为MonitoringSocket.
MonitoringSocket有一个相关的ServerSocket的子类，其名称为MonitoringServerSocket．它们组合在一起，使得你可以监控当前已经分配了多少个sockets, RMI使用它们做了些什么．
MonitoringSocket类也可以让你追踪在任何时候，存在多少个打开的连接，并为你提供一个简单的方式，让你对应用程序的负载和资源消耗有一个感官认识．
同样地，对于调试它也是非常有用的．我们已经有了一系列的定制socket，我们还需要做两件事情：创建定制socket工厂和修改我们的服务器．

18.1.1 创建定制socket工厂

java.rmi.server包定义了两个socket工厂接口：RMIClientSocketFactory和RMIServerSocketFactory.为了使用定制的socket,必须实现这两个接口．幸运的是，它们的接口非常简单；每个接口
均只包含一个单一的方法．

在RMIClientSocketFactory中，其方法是：
public Socket createSocket(String host,int port)

在RMIServerSocketFactory中，其方法是：
public ServerSocket createServerSocket(int port)

这些方法只是Socket和ServerSocket标准构造函数的简单翻译．也就是说，你可以将其想像成RMIClientSocketFactory的实现就是在调用Socket类的构造函数，就像下面的代码片段一样：

public Socket createSocket(String host,int port){
   return new Socket(host,port);
}

其结果是完全实现socket工厂是只是比这稍稍精细一点．以下使用我们的MonitoringSocket实现客户端socket工厂的全部代码：

   public class MonitoringSocket_RMIClientSocketFactory implements RMIClientSocketFactory,Serializable{
        private int _hashCode = "MonitoringSocket_RMIClientSocketFactory".hashCode();
	
	public Socket createSocket(String host,int port){
	  try{
	    return new MonitoringSocket(host,port);
	  }catch(IOException e){
	    return null;
	  }
	}

	public boolean equals(Object object){
	
	   if(object instanceof MonitoringSocket_RMIClientSocketFactory){
	     return true;
	   }
	   return false;
	}
    
        public int hashCode(){
	    return hashCode();
	}
   }

这个类完成三件事情：它创建一个MoitoringSocket的实例，实现了Serializable接口，以及正确地覆盖了equals()和hashCode()方法．
对于为什么我们的socket工厂需要创建MonitoringSocket实例，这一点是很明确的，但其他两个任务也同样重要．

18.1.1.1 实现序列化

RMIClientSocketFactory的实现类必须实现序列化接口，因为服务器使用的socket类型完全是服务端属性．为了使这个客户端能连接上服务器，它必须使用正确的socket类型．
为了使得在客户端的RMI运行时环境能够辨认出使用的socket类型，它必须能反序列化一个恰当的socket工厂实例．当客户端在反序列化stub(stub拥有一个实现了RMIClientSocketFactory的实例引用)的时候，
这种动作是自动发生的．当stub绑定到一个命名服务的时候，序列化创建了一个正确socket工厂的拷贝．当客户端从命名服务中获取stub时，同时也会获得socket工厂的拷贝，因此它能连接到服务器上．


18.1.1.2 实现equals()和hashCode()方法
RMI运行时环境通过两种方式来使用socket工厂实例：创建sockets和索引已存在的sockets.换句话说，当stub想要发送消息时，RMI运行时将会按照下面的动作进行：

1.运行时从stub中获取RMIClientSocketFactory的stub实例
2.运行时将RMIClientSocketFactory的stub实例作为hashtable的键来查找那些已经打开但当前没有被使用的sockets.
3.如果获取sockets失败，RMI运行时将RMIClientSocketFactory的stub实例来创建一个socket
4.当远程方法调用完成了的时候，客户端运行时将此socket放入步骤中的hashtable中．

你可能认为有一种更好的对象来作为步骤2中hashtable的键。比如，stub自身就是一个很好的选择。然而，如果这样做的话，stub将无法工作。
为什么？不同服务器的两个stub，甚至使用同一个socket工厂的stub，它们会返回不同的hashcode，且当equals()方法被调用的时候，也会返回false.
使用stub来索引sockets意味着在一个特定的服务器中调用的时候，sockets能被重用，但对于不同的服务器则不能。

你不能使用stub对象也不能使用RMIClientSocketFactory的stub实例。使用它们中的任何一个作为hashtable的key都忽略这种可能性：即客户端工厂是有状态的，在不同的时期，将返回不同的sockets.

考虑一下以下完全合法的RMIClientSocketFactory的实现代码：

package com.ora.rmibook.chapter18.sockets;


import java.rmi.server.*;
import java.io.*;
import java.net.*;


public class PropertyBasedMonitoringSocket_RMIClientSocketFactory
    implements RMIClientSocketFactory, Serializable {
    private static final String USE_MONITORING_SOCKETS_PROPERTY = "com.ora.rmibook.useMonitoringSockets";
    private static final String TRUE = "true";

    private int _hashCode = "PropertyBasedMonitoringSocket_RMIClientSocketFactory".hashCode();
    private boolean _isMonitoringOn;

    public PropertyBasedMonitoringSocket_RMIClientSocketFactory() {
        String monitoringProperty = System.getProperty(USE_MONITORING_SOCKETS_PROPERTY);

        if ((null != monitoringProperty) && (monitoringProperty.equalsIgnoreCase(TRUE))) {
            _isMonitoringOn = true;
            _hashCode++;
        } else {
            _isMonitoringOn = false;
        }
        return;
    }

    public Socket createSocket(String host, int port) {
        try {
            if (_isMonitoringOn) {
                return new MonitoringSocket(host, port);
            } else {
                return new Socket(host, port);
            }
        } catch (IOException e) {
        }
        return null;
    }

    public boolean equals(Object object) {
        if (object instanceof PropertyBasedMonitoringSocket_RMIClientSocketFactory) {
            return true;
        }
        return false;
    }

    public int hashCode() {
        return _hashCode;
    }
}

这个类做了一些不同寻常的事情。在程序的初始化部分，它检查系统属性以了解是否要使用监控socket.不同的服务器可能运行在不同的JVM中，并对这个值有不同的设置(可通过-D argument来改变其值)。
比如，下面的两行调用代码就会产不同类型的socket:

java -Dcom.ora.rmibook.useMonitoringSocket=false...
java -Dcom.ora.rmibook.useMonitoringSocket=true...

然而，如果我们使用stub的类对象或socket factory的类对象作为hashtable中可用sockets的键，服务器之间的区别将会消失，并且错误的socket类型有可能被使用。

几乎所有的这些讨论都可以用在RMIServerSocketFactory的实现上。生产服务端socket的工厂由于不会向客户端传递数据，所以它可以不需要序列化。

另一方面，服务器RMI运行时内部使用equals()和hashCode()方法。因为大部分服务器使用同样类型的sockets,使得看起来多个服务器在共享sockets.
为了解决这个问题，RMi维护已打开的sockets的映射。当一个服务器需要一个socket的时候，RMI使用socket factory作为key来确定是否有可用的sockets.为使用RMI能够有效地查找，我们必须覆盖equals()和hashCode()方法。

package com.ora.rmibook.chapter18.sockets;


import java.rmi.server.*;
import java.net.*;
import java.io.*;


public class MonitoringSocket_RMIServerSocketFactory
    implements RMIServerSocketFactory {
    private int _hashCode = "MonitoringSocket_RMIServerSocketFactory".hashCode();
    public ServerSocket createServerSocket(int port) {
        try {
            return new MonitoringServerSocket(port);
        } catch (IOException e) {
        }
        return null;
    }

    public boolean equals(Object object) {
        if (object instanceof MonitoringSocket_RMIServerSocketFactory) {
            return true;
        }
        return false;
    }

    public int hashCode() {
        return _hashCode;
    }
}

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C:\Users\qbna>rmic -keep -classpath D:\myproject\JavaRMI\bin com.pa.rmi.test.upload.FileUploadHandlerImpl -d D:\myproject\JavaRMI\bin

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废话就不多说了,现在开始进入正题．何为分布式,简单地说,就是一个JVM中的方法可以调用另一个JVM中的方法．在Java平台中,实现分布式应用程序通常有三种选择：
　　1.RMI,Java远程方法调用,支持Java的分布式对象之间的方法调用．
　　2.CORBA,通常对象请求代理架构，支持任何编程语言编写的对象之间的方法调用．使用
Internet Inter-ORB协议(IIOP)
　　3.webservice,独立于编程语言,使用基于xml的通信格式．用于传输对象的格式则是简单对象访问协议,即SOAP.



18.2将定制的socket集成到应用程序中
现在我们已经有了一个定制的socket factory,下一步是将其集成到我们的应用程序中。通常有两中方法可以实现集成：
1.可以修改服务器类
2.可以设置RMI的默认socket factory.
第一种选择，通过修改个别服务器，可以使我们能够细粒度地控制每个服务器能够使用不同的定制socket类。设置RMI的默认socket factory是以一种粗粒度的方式来控制的。改变RMI的默认socket factory则意味着任何服务器将使用新的默认的socket factory.

18.2.1修改原始服务器

UnicastRemoteObject有如下三个构造函数：

protected UnicastRemoteObject()

protected UnicastRemoteObject(int port)

protected UnicastRemoteObject(int port,RMIClientSocketFactory csf,RMIServerSocketFactory ssf)

直到现在为止，我们只在服务器程序中使用了前两种构造函数。事实上，我们主要在使用第一个构造函数，就像下面的代码片段：

public class Account_Impl extends UnicastRemoteObject implements Account {
    private Money _balance;
    public Account_Impl(Money startingBalance)
        throws RemoteException {
        _balance = startingBalance;
    }
    //...
}

有一个完美的理由这样做，无参的构造函数赋予了RMI运行时重用已经存在的server socket能力，带有一个参数的构造函数强迫
RMI运行时创建监听指定端口的server socket.然而，为了使用定制socket factory,我们必须使用第三个构造函数。因此，主要的代码改变就是使用第三个构造函数：

public class Account_Impl extends UnicastRemoteObject implements Account {
    private Money _balance;
    public Account_Impl(Money startingBalance)
        throws RemoteException {
	super(0,new PropertyBaseMonitoringSocket_RMIClientSocketFactory(),new PropertyBasedMonitoringSocket_RMIServerSocketFactory());
        _balance = startingBalance;
    }
    //...
}

第一个参数为０，表示RMI可以自由选择一个端口作为server socket的端口，这样RMI可以重用已经存在的server socket.

UnicastRemoteObject的三个静态导出方法：

static RemoteStub exportObject(Remote obj)

static Remote exportObject(Remote obj,int port)

static Remote exportObject(Remote obj,int port,RMIClientSocketFactory csf,RMIServerSocketFactory ssf)

原始导出远程对象的代码为：

 private static void launchServer(NameBalancePair serverDescription) {
        try {
            Account_Impl2 newAccount = new Account_Impl2(serverDescription.balance);
            RemoteStub stub = UnicastRemoteObject.exportObject(newAccount);

            Naming.rebind(serverDescription.name, stub);
            System.out.println("Account " + serverDescription.name + " successfully launched.");
        } catch (Exception e) {
        }
    }

修改后的导出代码为：

 private static void launchServer(NameBalancePair serverDescription) {
        try {
            Account_Impl2 newAccount = new Account_Impl2(serverDescription.balance);
            RemoteStub stub = UnicastRemoteObject.exportObject(newAccount，０,new PropertyBasedMonitoringSocket_RMIClientSocketFactory(),new PropertyBasedMonitoringSocket_RMIServerSocketFactory());

            Naming.rebind(serverDescription.name, stub);
            System.out.println("Account " + serverDescription.name + " successfully launched.");
        } catch (Exception e) {
        }
    }

18.2.2修改活动的服务器
激活一个服务器的最大改变是从UnicastRemoteObject切换到Activatable.继承至UnicastRemoteObject服务器现在要继承Activatable，原来使用UnicastRemoteObject的exportObject()方法来导出远程对象，现在要使用Activatable的exportObject()方法来导出远程对象。

public class Account_Impl extends Activatable implements Account {
    private Money _balance;
    public Account_Impl(ActivationID id, MarshalledObject data)
        throws RemoteException {
        super (id, 0, new PropertyBasedMonitoringSocket_RMIClientSocketFactory(),
            new PropertyBasedMonitoringSocket_RMIServerSocketFactory());
        try {
            _balance = (Money) data.get();
        } catch (Exception e) {

            /* Both ClassNotFoundException and IOException can
             be thrown.*/
        }
    }
    //....
}

18.2.3 修改默认的服务器

位于java.rmi.server包中的RMISocketFactory是RMI中的一个抽象类，它同时实现了RMIClientSocketFactory和RMIServerSocketFactory接口，RMI使用它作为默认的socket factory.

也就是说，除非服务器指定了使用一个不同的socket factory,否则RMI将使用RMISocketFactory的实例来作为它的客户端工厂和服务端工厂。

RMISocketFactory有5个静态方法来定制RMI运行时行为，它们是：

public static RMISocketFactory getDefaultSocketFactory()

public static RMISocketFactory getSocketFactory()

public static void setSocketFactory(RMISocketFactory fac)

public static RMIFailureHandler getFailureHandler()

public static void setFailureHandler(RMIFailureHandler fh)

以下一个RMISocketFactory的具体实现类：

package com.ora.rmibook.chapter18.sockets;


import java.rmi.server.*;
import java.io.*;
import java.net.*;


public class PropertyBasedMonitoringSocket_RMISocketFactory extends RMISocketFactory {
    private static final String USE_MONITORING_SOCKETS_PROPERTY = "com.ora.rmibook.useMonitoringSockets";
    private static final String TRUE = "true";

    private int _hashCode = "PropertyBasedMonitoringSocket_RMISocketFactory".hashCode();
    private boolean _isMonitoringOn;

    public PropertyBasedMonitoringSocket_RMISocketFactory() {
        String monitoringProperty = System.getProperty(USE_MONITORING_SOCKETS_PROPERTY);

        if ((null != monitoringProperty) && (monitoringProperty.equalsIgnoreCase(TRUE))) {
            _isMonitoringOn = true;
            _hashCode++;
        } else {
            _isMonitoringOn = false;
        }
        return;
    }

    public Socket createSocket(String host, int port) {
        try {
            if (_isMonitoringOn) {
                return new MonitoringSocket(host, port);
            } else {
                return new Socket(host, port);
            }
        } catch (IOException e) {
        }
        return null;
    }

    public ServerSocket createServerSocket(int port) {
        try {
            if (_isMonitoringOn) {
                return new MonitoringServerSocket(port);
            } else {
                return new ServerSocket(port);
            }
        } catch (IOException e) {
        }
        return null;
    }

    public boolean equals(Object object) {
        if (object instanceof PropertyBasedMonitoringSocket_RMIClientSocketFactory) {
            return true;
        }
        return false;
    }

    public int hashCode() {
        return _hashCode;
    }
}

18.2.3.1失败处理

在RMISocketFactory中定义了两个静态方法:getFailureHandler()和setFailureHandler().RMIFailureHandler是当RMI需要ServerSocket时，但由于某种原因无法创建时调用的一个接口。

RMIFailureHandler定义了一个方法：

public boolean failure(Exception ex)

此方法的返回值如果为true，则告诉RMI再次创建ServerSocket的实例(这也是默认行为)，反之，告诉RMI试图创建server socket的操作已经完全失败。

18.2.4交互式参数(Interaction with Parameters)

在16章中，我们讨论许多的传输层参数。这些全局参数用于配置sockets的RMI行为。这些传输层参数是:

sun.rmi.transport.connectionTimeout


sun.rmi.transport.tcp.readTimeout

sun.rmi.transport.proxy.connectionTimeout

RMISocketFactory的默认连接策略
1.使用JRMP(RMI默认协议)来直接socket连接
2.如果上一步失败，将远程方法调用包装在HTTP POST命令里，并将其发送到给远程服务器端口。
3.如果上一步失败，则将远程方法调用包装在HTTP POST命令里，将其通过代理发送给远程服务器端口。
4.如果上一步失败，则将远程方法调用包装在HTTP POST命令里，将其通过代理发送给远程服务器80端口。
这种策略既有用但也有安全风险。

答案是RMI使用定制的socket factories来创建sockets, 然后调用sockets上的方法配置它们。RMI使用下面的步骤获取server socket:

1.使用与server相关的RMIServerSocketFactory来检查server socket是否已经分配过，如果是，则使用已存在的server socket.

2.如果没有，则调用与服务器相关的RMIServerSocketFactory的createServerSocket()方法，在socket被创建后，再配置socket.