网络编程包含不同的编程范式,主要有以下两种:
1. 套接字编程(Sockets Programming)
这种方式首先需要设计一个协议。协议是指在网络通信中,客户端和服务器如何进行数据交换的规则和标准。
在确定了协议之后,开发者会实现支持该协议的客户端和服务器。这些客户端和服务器将遵循协议规定的方式来发送和接收数据。
套接字编程通常涉及到对网络层的直接操作和控制,开发者需要处理低层次的网络细节,比如建立连接、数据格式化和错误处理等。
2. 远程方法调用(Remote Method Invocation, RMI)
这种方式允许开发者开发应用程序,然后将某些对象“静态地”移动到远程计算机上。
在RMI中,开发者不需要关心进程间实际通信的细节。所有的通信看起来就像是普通的方法调用。
RMI隐藏了网络通信的复杂性,使得远程对象间的交互看起来就像是在本地进行的一样。开发者可以专注于业务逻辑的实现,而不是通信细节。
总结来说,套接字编程更加关注于协议的设计和低层次的网络通信控制,而RMI则隐藏了这些复杂性,让开发者可以更容易地实现分布式应用。
3. 调用语义(Call Semantics)
调用语义(Call Semantics)涉及到在方法调用时发生的各种情况和行为。
这包括以下几个方面:
a.方法调用的含义
当你对一个方法进行调用时,实际上是在请求该方法执行其定义的操作。这可能涉及到计算数据、处理输入、执行某些动作或者返回一些结果。
b.方法运行的次数
通常情况下,每次调用方法时,该方法就会运行一次。但在某些情况下,例如重试机制或者网络问题,可能会导致方法被调用多次。
c.如何确认方法已运行
通常,方法运行的确认可以通过其返回值或者对系统状态的改变来观察。在某些情况下,如网络调用,可能需要额外的确认机制来确保方法已成功执行。
4. 远程方法调用(RMI)
在远程方法调用(RMI)中,这些调用语义得到了特别的处理:
4.1 自然的调用语义
RMI 为远程对象或方法提供了自然而直观的调用语义。这意味着远程方法调用看起来和本地方法调用非常相似,使得开发者容易理解和使用。
4.2 异常处理
在使用 RMI 时,需要处理一些额外的异常。这些异常通常与网络通信、远程服务的可用性或者序列化问题有关。
4.3 对象传递方式
在 RMI 中,实现了 `Remote` 接口的对象是通过引用传递的。这意味着当这样的对象作为参数传递时,实际传递的是对远程对象的引用,而不是对象本身。
非远程对象(即可序列化的对象)和基本数据类型则是通过值传递的。这意味着它们在网络上发送时,会被复制并序列化。
总之,RMI 提供了一种使远程方法调用看起来像本地方法调用的方式,同时要求开发者处理一些特定的异常和理解不同类型的数据传递方式。
4.4 RMI 注册表
在使用远程方法调用(RMI)时,查找并连接到远程对象是一个关键步骤。如果每次远程方法调用都需要指定主机名、端口和协议,这会非常麻烦。为了简化这个过程,RMI 提供了一个命名服务,即 RMI 注册表(RMI Registry),它帮助程序更容易地指定远程对象的位置。
4.4.1 RMI 注册表的作用
RMI 注册表是一个简单的命名服务,它允许开发者为远程对象分配名称,并通过这些名称来访问这些对象。
这意味着客户端可以通过名称来查找和获取远程对象的引用,而不是每次都需要指定完整的网络地址。
4.4.2 rmiregistry 工具
rmiregistry是一个随 Java Development Kit (JDK) 提供的工具,用于在服务器上运行 RMI 注册表服务。
它通常运行在一个众所周知的地址和端口上(默认端口是 1099)。这样,客户端就可以容易地连接到它并查找远程对象。
4.4.3 使用 RMI 注册表
在服务器端,远程对象在启动时被绑定(或注册)到 RMI 注册表中的一个唯一名称。
客户端通过 RMI 注册表查找这个名称,来获取远程对象的引用。
一旦获取了远程对象的引用,客户端就可以像调用本地对象一样调用远程对象的方法。
RMI 注册表的使用极大地简化了远程对象的定位和访问过程,使得开发分布式应用程序变得更加直观和简单。
4.5 层级关系
Java RMI在客户端应用程序和服务器应用程序之间进行远程过程调用时所增加的层级。以下是各层级的描述:
4.5.1 客户端应用程序
这是客户端的第一层,代表发起远程方法调用的实际应用程序。
4.5.2 存根(Stubs)
存根位于客户端。它们充当服务器上远程对象的代理。当客户端应用程序想要调用服务器上远程对象的方法时,实际上是在调用存根上的方法。存根负责将这个请求转发给服务器。
4.5.3 远程引用层
这一层负责解释和管理从客户端到服务器上远程对象的引用。它存在于客户端和服务器端,确保调用被正确地指向远程对象的实例。
4.5.4 传输层
这一层实际上处理客户端和服务器之间的网络通信。它负责建立TCP/IP连接,并在两者之间传输数据。
4.5.5 服务器应用程序
这是服务器端的层,包含远程对象的实际实现。
4.5.6 骨架(Skeleton)(在Java RMI中已被弃用)
骨架曾经是服务器端的组件,作为客户端存根的镜像。它接收来自客户端存根的调用,并将它们转发到服务器上的实际实现。然而,在现代Java RMI中,骨架已经被废弃,因为RMI系统现在可以在运行时动态生成必要的代码。
存根与骨架(或在没有骨架的情况下与服务器的远程引用层)通信,反过来,它们与服务器应用程序通信,反之亦然。
这种结构允许客户端应用程序像调用本地方法一样调用服务器应用程序上的方法,从而抽象出网络通信的细节。
4.6 RMI在分布式环境
远程对象引用是指客户端获取并使用远程服务器上对象的过程。这与在本地创建和使用对象的过程有所不同。
4.6.1 获取远程对象的引用
客户端首先需要获取对远程对象的引用。这通常是通过查找RMI注册表来完成的,客户端使用远程对象在注册表中的名称来获取它的引用。
这个过程并不涉及创建一个新的本地对象,而是获取一个可以代表远程对象的本地代理(称为存根)。
4.6.2 在远程对象上调用方法
一旦客户端有了远程对象的引用,它就可以像调用本地对象的方法一样调用远程对象的方法,语法上没有区别。
客户端实际上是在调用存根的方法,然后由存根负责将调用转发到远程对象。
4.6.3 处理异常
在远程对象上调用方法时,客户端需要处理几种新的异常。这些异常可能与网络连接问题、远程对象不可用、序列化问题等有关。
这些异常是远程方法调用的一部分,因此开发者需要在客户端代码中进行相应的异常处理。
通过这种方式,RMI允许在分布式环境中的对象之间进行透明的通信和协作,尽管这些对象可能位于不同的机器上。
4.7 Java RMI(远程方法调用)编程涉及到客户端和服务器之间的交互
以下是一个概览:
4.7.1 定义接口
开始RMI编程的第一步是定义一个接口,该接口声明了将可以远程调用的方法。这个接口必须继承自 `java.rmi.Remote` 接口。
4.7.2 服务器端实现接口
服务器程序必须包含一个类,该类实现了前面定义的接口。这个实现类定义了接口声明的方法的具体逻辑。
4.7.3 创建远程对象
服务器程序创建一个远程对象实例,这个实例是前面实现类的一个对象。
4.7.4 注册远程对象
创建远程对象后,服务器程序必须将该对象注册到RMI注册表中。这样,客户端就可以通过注册表查找到这个远程对象。
4.7.5 客户端查找远程对象
客户端程序通过RMI注册表请求一个对远程对象的引用。客户端使用查找服务提供的名称或地址来获取这个引用。
4.7.6 客户端使用远程对象
一旦客户端获取了远程对象的引用,它就可以调用该对象上的方法,就像调用本地对象上的方法一样。
这个过程使得位于不同JVM(Java虚拟机)的对象能够进行交互,即使它们在物理上分布在不同的机器上。RMI框架负责处理网络通信的复杂性,使得开发者可以专注于实现业务逻辑。
4.8 Java接口
Java接口(Interface)是Java语言中定义一组方法但不提供实现的一种类型。接口的特点包括:
4.8.1 与类相似
接口在某种程度上与类相似,因为它们都可以被用来定义方法。但是接口与类有很多重要的区别。
4.8.2 没有实现
接口中的所有方法都没有具体的实现,即它们都是抽象的。这意味着接口只定义方法的签名,而没有方法体。
4.8.3 所有成员默认公开
在接口中定义的所有方法都是公开的(public),这是因为接口的目的是被其他类实现,并且接口中的方法都是用于被外部调用的。
4.8.4 没有字段定义
接口不能定义字段(成员变量)。它们只能定义方法。尽管可以在接口中定义常量(public static final变量)。
4.8.5 没有构造函数
接口没有构造函数,因为它们不是用来直接创建对象的,而是用来被其他的类实现的。
4.8.6 接口是一种API
接口被用作一种API(应用程序编程接口),其他类可以实现一个或多个接口,从而承诺提供接口声明的所有方法的具体实现。
实现接口的类必须提供接口中所有方法的具体实现。一个类可以实现多个接口,并可以使用这些接口来提供多种功能。在设计上,接口是一种很好的方式来定义各种类之间共有的行为,而不需要关心这些类之间的继承关系。