Bài 3 RMI (Remote Method Invoke)

GIẢNG VIÊN: VÕ TẤN DŨNG LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG MẠNG BÀI 3 RMI (Remote Method Invoke) TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TP.HCM PHẦN 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ RMI G V : V õ T ấ n D ũ n g 3TỔNG QUAN VỀ RMI • Thông thường các chương trình của chúng ta được viết dưới dạng thủ tục hay hàm. Mã lệnh của hàm (hay thủ tục) được nạp thẳng vào bộ nhớ và thực thi ngay trên máy cục bộ. Vậy thì có cách nào nạp nội dung của hàm hay đối tượng ở một máy nào đó và gọi chúng từ một máy khác hay không? • RMI (Remote Method Invoke – có nghĩa là gọi phương thức từ xa) là cách thức giao tiếp giữa các đối tượng Java có mã lệnh cài đặt nằm trên máy khác nhau có thể gọi lẫn nhau. G V : V õ T ấ n D ũ n g 4Local Machine (Client) SampleServer remoteObject; int s; … s=remoteObject.sum(1,2); System.out.println(s); Remote Machine (Server) public int sum(int a,int b) { return a + b; } 1,2 3 G V : V õ T ấ n D ũ n g 5STUB và SKELETON • Các tham số truyền cho các phương thức của đối tượng ở xa phải được đóng gói và chuyển qua mạng để đến được với phương thức thực sự (việc truyền kết quả trở về cũng vậy). • Để giải quyết các vấn đề trên, đối tượng Java trên hai máy khác nhau không gọi nhau trực tiếp mà thông qua các lớp trung gian nằm trên cả máy khách và máy chủ. • Phía máy khách, lớp trung gian này được gọi là Stub. Phía máy chủ, lớp trung gian này được gọi là Skeleton. G V : V õ T ấ n D ũ n g 6Computer B A1 A2 B1 C1 C 1 _ s t u b B1_stub B1_skel C 1 _ s k e l Computer A Computer C G V : V õ T ấ n D ũ n g 7CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA RMI • Đầu tiên RMI-server đăng ký tên của nó với bộ Registry. • RMI-client tìm tên của RMI-server trong bộ Registry để thiết lập truy cập từ xa với RMI-server. • Stub đóng gói tham số rồi gửi đến Skeleton. Skeleton gọi phương thức từ xa rồi đóng gói kết quả gửi về Stub. RMI Server skeleton stub RMI Client Registry bind lookupreturn call Local Machine Remote Machine G V : V õ T ấ n D ũ n g 8• Client gọi một phương thức từ xa, lời gọi này đầu tiên được chuyển tiếp đến Stub. • Stub có nhiệm vụ gửi tiếp lời yêu cầu này đến Skeleton phía server bằng cách Stub mở một socket đến server, đóng gói các tham số rồi truyền luồng dữ liệu này đến Skeleton. • Skeleton chứa đựng một phương thức nhận các lời yêu cầu từ xa, mở gói tham số, gọi hàm thực sự trên server để tính toán rồi trả kết quả về Stub phía client. S t u b RMI Client RMI Server skeleton return call GIAO TIẾP STUB-SKELETON G V : V õ T ấ n D ũ n g PHẦN 2 THIẾT KẾ ỨNG DỤNG PHÂN TÁN RMI G V : V õ T ấ n D ũ n g 10 1. Định nghĩa một giao tiếp từ xa (remote interface) trên server. 2. Xây dựng một đối tượng từ xa (remote object) bằng cách hiện thực giao tiếp từ xa (remote interface). 3. Xây dựng chương trình phía client. 4. Biên dịch các file Java nguồn (phía client và server). 5. Sinh ra các Stub phía client và Skeleton phía server. 6. Khởi động bộ đăng ký RMI (RMI registry) 7. Khởi động các đối tượng từ xa phía server 8. Chạy chương trình phía client. CÁC BƯỚC XÂY DỰNG MỘT RMI G V : V õ T ấ n D ũ n g 11 Để tạo một ứng dụng RMI, bước đầu tiên là định nghĩa một Remote Interface giữa các đối tượng Client và Sever. Các phương thức trong Remote Inteface muốn được gọi từ xa đều phải có khả năng ném ra ngoại lệ RemoteException. Step 1: ĐỊNH NGHĨA MỘT REMOTE INTERFACE /* Calculator.java */ package calculator; import java.rmi.*; public interface Calculator extends Remote { public int sum(int x,int y) throws RemoteException; } G V : V õ T ấ n D ũ n g 12 Lớp Calculator ở Step 1 chỉ là một Remote Interface, nó chỉ đặc tả các phương thức của đối tượng. Từ giao tiếp đó, đối tượng thực sự phải được cài đặt như sau: Step 2: HIỆN THỰC REMOTE INTERFACE /* CalculatorImpl.java*/ import java.rmi.*; public class CalculatorImpl implements Calculator { public int addNum(int x,int y) throws RemoteException { System.out.println(“Client request to calculate”); return (x+y); } } C:\RMI>javac CalculatorImpl.java G V : V õ T ấ n D ũ n g 13 Bây giờ ta viết một chương trình để cài đặt đối tượng Calculator trên máy server. Ta đặt tên chương trình này là CalculatorServer: Step 2: HIỆN THỰC REMOTE INTERFACE (tt) /* CalculatorServer.java*/ import java.rmi.server.*; Import java.rmi.*; public class CalculatorServer { public static void main(String args[]) { try{ //tạo đối tượng Calculator thực sự CalculatorImpl c=new CalculatorImpl(); System.out.println(“Exporting Calculator…”); //thông báo sự hiện diện của đối tượng cho máy ảo Java UnicastRemoteObject.exportObject(c); //đăng ký đối tượng với bộ quản lý rmi Naming.bind(“rmi://localhost/Mycalculator”,c); System.out.println(“Register Calculator!”); } catch(Exception e) { System.out.println(e); } } } C:\RMI>javac CalculatorServer.java G V : V õ T ấ n D ũ n g 14 Ở bước này ta thiết kế chương trình phía bên máy khách (client) có khả năng gọi và sử dụng đối tượng Calculator trên máy chủ (server), như sau: Step 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH PHÍA CLIENT /* CalculatorClient.java*/ Import java.rmi.*; public class CalculatorClient { public static void main(String args[]) { try{ //tìm đối tượng cần truy xuất theo tên System.out.println(“Finding object…”); Calculator c=(Calculator)Naming.lookup (“rmi://localhost/MyCalculator”); //gọi phương thức của đối tượng System.out.println(c.addNum(12,1)); } catch(Exception e) { System.out.println(e); } } } Chú ý: ở đây c thuộc lớp Calculator nhưng thực tế khi chạy thì chương trình sẽ gọi CalculatorImpl.class G V : V õ T ấ n D ũ n g 15 Step 4: BIÊN DỊCH CÁC FILE JAVA NGUỒN Phía server ta đã có các fie nguồn là Calculator.java, CalculatorImpl.java, CalculatorServer.java. Tiến hành biên dịch chúng như sau: C:\RMI>javac Calculator.java C:\RMI>javac CalculatorImpl.java C:\RMI>javac CalculatorServer.java Phía bên Client ta đã có file nguồn là CalculatorClient.java. Tiến hành biên dịch như sau: C:\RMI>javac CalculatorClient.java G V : V õ T ấ n D ũ n g 16 Dựa vào lớp cài đặt CalculatorImpl.class, trình biên dịch rmic.exe của Java của Java sẽ cung cấp cho ta hai lớp trung gian Stub và Skeleton. Mở của sổ DOS-promp (cmd) rồi đánh lệnh biên dịch sau: C:\RMI>rmic CalculatorImpl Kết quả ta sẽ thu được hai tập tin CalculatorImpl_Stub.class và CalculatorImpl_Skel.class Step 5: SINH LỚP TRUNG GIAN STUB & SKETLETON G V : V õ T ấ n D ũ n g 17 Mở cửa sổ DOS-prompt (cmd) chạy chương trình rmiregistry từ dòng lệnh như sau: C:\RMI>rmiregistry.exe Chương trình này có thể không phản hồi cho ta thông tin gì cả bởi vì đây là chương trình chạy ở dạng service. Nó có nhiệm vụ đón nhận các kết nối chứa thông tin về đối tượng do phương thức Naming.bind() gửi đến. Tốt nhất là sau khi khởi động rmiregistry.exe trong cửa sổ DOS-prompt ta hãy thu nhỏ cửa sổ này trên thanh Taskbar của Windows. Khi đã được khởi động thì bộ quản lý rmiregistry này luôn trong trạng thái sẵn sàng phục vụ. Mặc định rmiregistry.exe lắng nghe các kết nối gửi đến cổng 1099. Ta có thể chỉ định số hiệu cổng khác cho rmiregistry. Ví dụ lệnh sau sẽ chạy rmiregistry.exe trên cổng 2003 C:\RMI>rmiregistry.exe 2003 Tùy theo phiên bản Java mà ta cài đặt, ta có thể tìm thấy rmiregistry.exe trong thư mục như C:\Java\jdk1.6.0_11\bin Step 6: CHẠY CHƯƠNG TRÌNH rmiregistry.exe G V : V õ T ấ n D ũ n g 18 Ta đã mở một cửa sổ DOS-prompt chạy rmiregistry.exe. Bây giờ ta mở một cửa sổ DOS-prompt khác chạy chương trình CalculatorServer như sau: C:\RMI>java CalculatorServer Exporting Calculator… Register Calculator! Cũng như rmiregistry.exe, sau khi CalculatorServer được gọi, hàm Naming.bind() sẽ đi vào vòng lặp vô tận để chờ nhận yêu cầu từ client đến. Đến lúc này ta đã có 2 chương trình chạy ở chế độ hậu trường là rmiregistry.exe và CalculatorServer. Mỗi chương trình chạy trên một cửa sổ độc lập. Step 7: KHỞI ĐỘNG CÁC ĐỐI TƯỢNG PHÍA SERVER G V : V õ T ấ n D ũ n g 19 Bây giờ ta mở thêm một cửa sổ DOS-prompt thứ ba để chạy chương trình CalculatorClient như sau: C:\RMI>java CalculatorClient Finding Object… 13 (kết quả trả về tổng của 12+1 chính là lời gọi đến phương thức addNum() của đối tượng CalculatorImpl. Theo dõi cửa sổ DOS-prompt nơi chương trình CalculatorServer đang chạy ta sẽ thấy kết xuất sau: “Client request to calculate”.) Step 8: CHẠY CHƯƠNG TRÌNH PHÍA CLIENT G V : V õ T ấ n D ũ n g PHẦN 3 VẤN ĐỀ CHUYỂN THAM SỐ TRONG LỜI GỌI PHƯƠNG THỨC TỪ XA G V : V õ T ấ n D ũ n g 21 CHUYỂN THAM SỐ TRONG RMI G V : V õ T ấ n D ũ n g • Trong Java, đối tượng được truyền theo tham chiếu còn các kiểu dữ liệu đơn giản như int, char,… được truyền theo tham trị. • Đối với việc truyền tham số qua mạng theo cơ chế RMI thì có hai nguyên tắc sau: - Tất cả các kiểu dữ liệu đơn giản như int, char,… đều được truyền theo tham trị. - Tất cả các dữ liệu kiểu đối tượng muốn truyền qua mạng đều buộc phải cài đặt một trong hai tiếp là Remote hoặc Serializable. Các đối tượng cài giao tiếp Remote sẽ được truyền theo tham chiếu còn các đối tượng cài đặt giao tiếp Serializable sẽ được truyền theo tham trị. • Hầu như các kiểu dữ liệu đối tượng cơ bản như String, Date, Time,… trong Java đều cài đặt giao tiếp Serializable cho nên chúng được chuyển cho các lời gọi hàm hay phương thức từ xa theo tham trị. CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG ĐẾN TRÌNH CHỦ THEO THAM TRỊ G V : V õ T ấ n D ũ n g 23 CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM TRỊ G V : V õ T ấ n D ũ n g • Tất cả các lớp đối tượng cài đặt giao tiếp Serializable đều được Java xem như là có khả năng tuần tự hóa. Nghĩa là ta có thể yêu cầu Java lưu toàn bộ đối tượng lên đĩa cứng thành một tập tin nào đó, sau đó đem tập tin này đền máy khác ta có thể khôi phục đối tượng về trạng thái ban đầu mà không cần phải khởi tạo đối tượng mới bằng lệnh new. • Trong thuật ngữ lập trình phân tán, quy trình chuyển tham số và dữ liệu qua lại giữa hai lớp trung gian Stub và Skeleton được gọi là mashaling và un-mashaling. • Trong các lời gọi phương thức RMI, kiểu dữ liệu đối tượng nếu không cài đặt một trong hai giao tiếp Serializable hoặc Remote thì sẽ không thể dùng làm tham số truyền qua mạng được. 24 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM TRỊ G V : V õ T ấ n D ũ n g • Sau đây chúng ta xây dựng một chương trình chuyển tham số đối tượng theo tham trị qua mạng từ máy khách đến máy chủ trong RMI. • Chương trình này tựa trò chơi ném bóng, trình khách sẽ ném một một quả banh (đối tượng Ball) lên máy chủ, trình chủ sẽ tiếp nhận quả banh và trả về cho trình khách. 25 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM TRỊ (step 1) G V : V õ T ấ n D ũ n g • Bước 1: Thiết kế lớp Ball.class được dùng làm tham số chuyền qua mạng giữa trình khách và trình chủ. /* Ball.java*/ Import java.io.*; public class Ball implements Serializable { int weight=0; public Ball(int w){ weight=w; } public int getWeight(){ return weight; } public void setWeight(int w){ weight=w; } } 26 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM TRỊ (step 2) G V : V õ T ấ n D ũ n g • Bước 2: Đặc tả giao tiếp interface cho đối tượng trên máy chủ /* PingServer.java*/ import java.rmi.*; public interface PingServer extends Remote{ public Ball ping(Ball b) throws RemoteException; } • PingServer được đặt trên trình chủ. Đối tượng PingServer của ta có một phương thức ping(). Phương thức này sẽ được gọi bởi trình khách. Trình khách sử dụng phương thức ping() để ném quả bóng lên trình chủ thông qua tham số có kiểu đối tượng là Ball. Phương thức ping() sau khi tiếp nhận sẽ ném trả về đối tượng Ball cho trình khách thông qua trị trả về của trình khách. 27 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM TRỊ (step 3) G V : V õ T ấ n D ũ n g • Bước 3: Cài đặt chi tiết cho đối tượng PingServer thông qua lớp PingServerImpl với mã nguồn như sau: /* PingServerImpl.java*/ import java.rmi.*; public class PingServerImpl implements PingServer{ public Ball ping(Ball b) throws RemoteException{ //tiếp nhận đối tượng từ trình khách System.out.println(“Client send a Ball object weight ”+b.getWeight()); //thay đổi nội dung đối tượng //hay nói cách khác là tăng trọng lượng quả banh lên b.setWeight(b.getWeight()+15); //Ném đối tượng về cho trình khách return b; } } • Trình chủ tiếp nhận quả bóng từ trình khách, tăng trọng lượng của quả bóng lên và ném trả về cho trình khách 28 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM TRỊ (step 4) G V : V õ T ấ n D ũ n g • Bước 4: Thiết kế chương trình Setup cài đặt đối tượng PingServerImpl trên máy chủ /*Setup.java*/ import java.rmi.*; import java.rmi.server.*; public class Setup{ public static void main(String args[]) throws Exception{ //kiến tạo đối tượng PingServer server=new PingServerImpl(); //thông báo khả năng giao tiếp được từ xa của đối tượng với máy ảo Java UnicastRemoteObject.exportObject(server); //đăng ký đối tượng với dịch vụ rmiregistry //thay localhost bằng địa chỉ IP thật sự nếu bạn làm việc trên mạng Naming.bind(“rmi://localhost/pingobject”, server); System.out.println(“Waiting for client request…”); } } 29 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM TRỊ (step 5) G V : V õ T ấ n D ũ n g • Bước 5: Thiết kế chương trình Client gọi phương thức của đối tượng PingServer. /*Client.java*/ import java.rmi.*; public class Client{ public static void main(String args[]) throws Exception{ //tạo quả banh có trọng lượng là 12 Ball ball=new Ball(12); //yêu cầu rmiregistry truy tìm đối tượng PingServer PingServer server=(PingServer) Naming.lookup(“rmi://localhost/pingobject”); System.out.println(“Ball weight before send to server “ +ball.getWeight()); Ball anotherBall=server.ping(ball); System.out.println(“Ball weight return by server “+anotherBall.getWeight()); } } 30 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM TRỊ (step 6) G V : V õ T ấ n D ũ n g • Bước 6: Biên dịch chương trình, ta lưu tất cả mã nguồn vào thư mục C:\RMI\ByValue. chuyển vào thư mục này thực hiện lệnh biên dịch. C:\RMI\ByValue>javac *.java • Tiếp đến tạo các tập tin trung gian Stub và Skeleton: C:\RMI\ByValue>rmic PingServerImpl • Kết quả ta thu được các tập tin sau: PingServer.class PingServerImpl.class PingServerImpl_Stub.class PingServerImpl_Skel.class Setup.class Client.class 31 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM TRỊ (step 7) G V : V õ T ấ n D ũ n g • Bước 7: Cài đặt đối tượng và thực thi chương trình. Bạn gõ từ cửa sổ DOS-promp các lệnh sau: • Khởi động bộ đăng ký rmiregistry C:\RMI\ByValue>start rmiregistry • Gọi trình Setup để đăng ký đối tượng PingServer: C:\RMI\ByValue>start java Setup Waiting for client request… Client send a Ball object weight 12 • Chạy chương trình khách Client: C:\RMI\ByValue>java Client Ball weight before send to server 12 Ball weight after send to server 12 Ball weight return by server 27 CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG ĐẾN TRÌNH CHỦ THEO THAM CHIẾU G V : V õ T ấ n D ũ n g 33 CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM CHIẾU G V : V õ T ấ n D ũ n g • Nếu đối tượng quá lớn thì việc chuyển đối tượng qua mạng sẽ ảnh hưởng đến tốc độ của chương trình. Ta có thể cho trình khách được gọi từ xa bởi trình chủ, như vậy trình khách không cần chuyển đối tượng cho trình chủ theo tham trị mà là theo tham chiếu. • Như vậy đối tượng trên trình khách phải cài đặt giao tiếp Remote, phải sinh lớp trung gian Stub và Skel, phải đăng ký với rmiregistry để trình chủ có thể tham chiếu đến (tương tự như khi cài đặt trên trình chủ). • Với Java, các đối tượng nếu cài đặt giao tiếp Remote sẽ được xem như có khả năng chuyển qua mạng thông qua tham chiếu chứ không cần đóng gói chuyển theo tham trị như trường hợp cài đặt lớp Serializable. • Cơ chế gọi ngược từ xa của trình chủ đến trình khách thông qua tham chiếu còn được gọi là cơ chế Callback. Kỹ thuật gọi ngược thường rất hữu hiệu cho trình khách thiết lập các yêu cầu tùy biến không phải lệ thuộc nhiều vào trình chủ. 34 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM CHIẾU G V : V õ T ấ n D ũ n g • Sau đây ta sẽ xây dựng chương trình theo kỹ thuật Callback triệu gọi lẫn nhau giữa đối tượng trên trình khách và đối tượng trên trình chủ thông qua cơ chế tham chiếu. • Ta sẽ tạo một đối tượng AtClient chạy trên máy khách và đối tượng AtServer chạy trên máy chủ 35 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM CHIẾU (step 1) G V : V õ T ấ n D ũ n g • Bước 1: Đặc tả giao tiếp interface cho đối tượng AtClient /* AtClient.java*/ import java.rmi.*; public interface AtClient extends Remote { public void callClientMethod(String message) throws RemoteException; } 36 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM CHIẾU (step 2) G V : V õ T ấ n D ũ n g • Bước 2: Đặc tả giao tiếp interface cho đối tượng AtServer /* AtServer.java*/ import java.rmi.*; public interface AtServer extends Remote { public void registerClient(AtClient c) throws RemoteException; public void callServerMethod(String message) throws RemoteException; } 37 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM CHIẾU (step 3) G V : V õ T ấ n D ũ n g • Bước 3: Cài đặt chi tiết cho đối tượng AtClient thông qua lớp AtClientImpl. /* AtClientImpl.java*/ import java.rmi.*; public class AtClientImpl implements AtClient { public void callClientMethod(String message) throws RemoteException{ System.out.println(message); } } 38 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM CHIẾU (step 4) G V : V õ T ấ n D ũ n g • Bước 4: Cài đặt chi tiết cho đối tượng AtServer thông qua lớp AtServerImpl. /* AtServerImpl.java*/ import java.rmi.*; public class AtServerImpl implements AtServer { AtClient client; public void registerClient(AtClient c) throws RemoteException{ client=c; } public void callServerMethod(String message) throws RemoteException{ System.out.println(message); for (int i=1; i<10; i++){ String msg= "Server response "+ Math.random()*1000; client.callClientMethod(msg); } } } 39 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM CHIẾU (step 5) G V : V õ T ấ n D ũ n g • Bước 5: Xây dựng chương trình cài đối tượng AtServer trên máy chủ và đăng ký đối tượng AtServer với rmiregistry. /* Setup.java*/ import java.rmi.*; import java.rmi.server.*; public class Setup { public static void main(String args[]) throws Exception{ //kiến tạo đối tượng chủ AtServer server=new AtServerImpl(); //thông báo khả năng giao tiếp được từ xa của đối tượng với mý ảo Java UnicastRemoteObject.exportObject(server); //Đăng ký đối tượng với rmiregistry Naming.bind("rmi://localhost/serverobject", server); System.out.println("Waiting for client request ..."); } } 40 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM CHIẾU (step 6) G V : V õ T ấ n D ũ n g • Bước 6: Thiết kế chương trình Client gọi phương thức của đối tượng AtServer. /* Client.java*/ import java.rmi.*; import java.rmi.server.*; public class Client { public static void main(String args[]) throws Exception{ //Khởi tạo đối tượng của trình khách AtClient client=new AtClientImpl(); UnicastRemoteObject.exportObject(client); AtServer server=(AtServer)Naming.lookup("rmi://localhost/serverobject"); server.registerClient(client); server.callServerMethod("Client Contact Server"); } } 41 VÍ DỤ CHUYỂN ĐỐI TƯỢNG THEO THAM CHIẾU (step 7) G V : V õ T ấ n D ũ n g • Bước 7: Biên dịch và chạy chương trình, ta lưu tất cả mã nguồn của chương trình vào thư mục C:\RMI\ByRef, chuyển vào thư mục này để biên dịch mã nguồn. C:\RMI\ByRef>javac *.java • Tạo tập tin trung gian Stub và Skel cho cả AtServer và AtClient C:\RMI\ByRef>rmic AtServerImpl C:\RMI\ByRef>rmic AtClientImpl • Khởi động rmiregistry C:\RMI\ByRef>start rmiregistry • Cài đặt đối t