49.1 Einleitung

• 49.1 Einleitung
  • 49.1.1 Prinzipielle Arbeitsweise
  • 49.1.2 Einzelheiten der Kommunikation

49.1.1 Prinzipielle Arbeitsweise

Im vorigen Kapitel wurde die Netzwerkprogrammierung mit Hilfe von Sockets und URL-Objekten erläutert. Dabei wurden im Wesentlichen Dienste verwendet, deren Aufgabe es war, Daten zwischen zwei Netzwerkknoten zu übertragen. Höhere Anwendungen, wie etwa das Kopieren von Dateien, die Manipulation von Verzeichnissen oder das Starten von Programmen auf dem Server, wurden mit zusätzlichen Anwendungsprotokollen wie FTP oder HTTP realisiert.

Neben der reinen Übertragung von Daten besteht eine weitere wichtige Anwendung von Netzwerkstrukturen darin, Programmcode zu verteilen und von unterschiedlichen Arbeitsplätzen im Netz aufzurufen. Auf diese Weise können spezielle Aufgaben einer Applikation (wie etwa der Datenbankzugriff oder die Kommunikation mit externen Systemen) an geeignete Server delegiert und so die Applikationslast gleichmäßiger verteilt und die Skalierbarkeit des Systems erhöht werden.

Mit RMI (Remote Method Invocation) stellt das JDK seit der Version 1.1 einen Mechanismus zur Verfügung, der es ermöglicht, Objekte auf einfache Weise im Netz zu verteilen und ihre Dienste anderen Arbeitsplätzen zur Verfügung zu stellen. Die prinzipielle Arbeitsweise von RMI lässt sich wie folgt skizzieren (siehe Abbildung 49.1):

• In einem Remote-Interface werden eine oder mehrere Methoden definiert, die als aufrufbare Dienste anderen Arbeitsplätzen zur Verfügung gestellt werden sollen.
• Eine Serverklasse implementiert das Interface und erzeugt eine oder mehrere Instanzen, die als Remote-Objekte bezeichnet werden.
• Die Remote-Objekte werden bei einem Namens-Service registriert, der von potenziellen Clients abgefragt werden kann. Mit der RMI-Registry ist ein einfacher Namens-Service bereits Bestandteil des RMI-Pakets.
• Clients beschaffen mit Hilfe der RMI-Registry Referenzen auf die benötigten Objekte und rufen die gewünschten Methoden auf. Die beim Aufruf übergebenen Parameter werden an das Remote-Objekt übertragen und die passende Methode wird dort ausgeführt. Der Rückgabewert wird an den Client zurückübertragen. Die Referenzen auf die Remote-Objekte werden als Remote-Referenzen bezeichnet.

Abbildung 49.1: Prinzipielle Arbeitsweise von RMI

RMI etabliert also eine Client-Server-Architektur zwischen lokalen Java-Objekten und den von ihnen aufgerufenen Remote-Objekten. Die eigentliche Kommunikation zwischen den Teilnehmern ist fast vollständig unsichtbar.

Die Rollen von Client und Server sind dabei keineswegs statisch festgelegt. So kann ein Client durchaus Server-Funktionalitäten implementieren oder ein Server kann zur Ausführung eines Client-Calls die Hilfe eines anderen Remote-Objekts in Anspruch nehmen. Eine interessante Eigenschaft von RMI besteht auch darin, fehlenden Code dynamisch nachzuladen. Benötigt beispielsweise ein Server zur Ausführung eines Auftrags eine bis dato unbekannte Klasse vom Client (die natürlich ein ihm zur Compile-Zeit bekanntes Interface implementiert), so kann er diese dynamisch vom Client laden und - dank der Plattformunabhängigkeit von Java - auf dem Server ausführen.

49.1.2 Einzelheiten der Kommunikation

Bei der Kommunikation mit RMI hat der Client den Eindruck, Methoden von Objekten aufzurufen, die auf dem Server liegen. In Wirklichkeit liegen die Dinge natürlich etwas komplizierter, denn der Client hat von der RMI-Registry lediglich ein Stub-Objekt erhalten und das Remote-Objekt hat den Server nicht wirklich verlassen. Ein Stub ist eine Klasse, die - wie das implementierende Remote-Objekt - das Remote-Interface implementiert und daher für den Client als Platzhalter für den Zugriff auf das Remote-Objekt dient.

Der Stub kommuniziert über eine TCP-Verbindung mit dem als Skeleton bezeichneten Gegenstück auf der Server-Seite. Das Skeleton kennt das tatsächliche Applikationsobjekt, leitet die Anfragen des Stubs an dieses weiter und gibt den Rückgabewert an ihn zurück. Stub und Skeleton werden während der Entwicklung mit Hilfe eines Tools generiert und verbergen die komplizierten Details der Kommunikation zwischen Server und Client.

Abbildung 49.2: Stubs und Skeletons

RMI verfolgt mit der Verteilung von Objekten im Netz einen ähnlichen Ansatz wie CORBA (die Common Object Request Broker Architecture, siehe beispielsweise http://www.omg.org). Da auch CORBA von Java sehr gut unterstützt wird, muss man sich als Entwickler natürlich die Frage stellen, welche der beiden Architekturen in einem entsprechenden Projekt die bessere Wahl ist. Für CORBA spricht die Vielzahl der verfügbaren Implementierungen, die größere Verbreitung und die Tatsache, dass neben Java auch andere Programmiersprachen unterstützt werden (etwa C++). Es ist daher ideal für heterogene Projekte, deren Größe eine gewisse kritische Masse überschreiten. RMI ist dagegen einfacher zu erlernen, bietet dynamischen Code-Austausch, erfordert keine zusätzlichen Lizenzen und kommt mit insgesamt weniger Aufwand aus. Für reine Java-Projekte könnte es sich daher als geeignete Wahl erweisen. Seit der Version 1.3 unterstützt das JDK die RMI-Kommunikation auch auf der Basis des CORBA-Protokolls IIOP und erleichtert so die Integration von RMI- und CORBA-Anwendungen.

Hinweis

Bei der Kommunikation zwischen Client und Server (wenn also der Client eine Methode auf einem Remote-Objekt aufruft) sind drei Arten von Datentypen zu unterscheiden:

• Werden beim Aufruf einer Methode primitive Datentypen übergeben oder zurückgegeben (int, char, boolean usw.), werden sie wie gewöhnlich per Wert übergeben (call by value). In diesem Fall besteht also überhaupt kein Unterschied zu lokalen Java-Programmen.
• Lokale Objekte können dagegen nur dann als Parameter oder Rückgabewert verwendet werden, wenn sie serialisierbar sind. Sie werden bei der Übertragung kopiert und somit ebenfalls per Wert übergeben (siehe Kapitel 42). Viele Klassen des JDK, wie etwa String, Calendar, die numerischen Wrapper-Klassen oder die Collection-Klassen sind bereits serialisierbar und können direkt verwendet werden. Eigene Klassen müssen das Interface Serializable implementieren.
• Verweise auf Remote-Objekte, wie sie beispielsweise vom Namens-Service zurückgegeben werden, haben dagegen Referenzcharakter und werden wie gewöhnliche Objektreferenzen behandelt.

Objekte, die weder Remote-Referenzen noch serialisierbar sind, können per RMI nicht ausgetauscht werden. Beispiele dafür sind die Klassen Thread, System oder RandomAccessFile. Derartige Objekte haben allerdings auch meist nur lokale Bedeutung und die Übertragung an eine andere virtuelle Maschine ergibt wenig Sinn.

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