Java RMI技术详解与案例分析

Java RMI（Remote Method Invocation）是一种允许Java虚拟机之间进行通信和交互的技术。它使得远程Java对象能够像本地对象一样被访问和操作，从而简化了分布式应用程序的开发。一些应用依然会使用 RMI 来实现通信和交互，今天的内容我们来聊聊 RMI 的那些事儿。

一、先来了解一下概念

RMI原理

RMI的基本思想是远程方法调用。客户端调用远程方法时，实际上是发送一个调用请求到服务器，由服务器执行该方法，并将结果返回给客户端。RMI通过存根（Stub）和骨架（Skeleton）类来实现远程调用，存根位于客户端，而骨架位于服务器端。

RMI组件

1. 远程接口：必须继承自java.rmi.Remote接口，并声明抛出RemoteException。
2. 远程对象：实现了远程接口的类。
3. RMI服务器：提供远程对象，并处理客户端的调用请求。
4. RMI客户端：发起远程方法调用请求。
5. 注册服务（Registry）：提供服务注册与获取，类似于目录服务。

数据传递

RMI使用Java序列化机制来传递数据。客户端将方法参数序列化后通过网络发送给服务器，服务器反序列化参数并执行远程方法，然后将结果序列化回传给客户端。

RMI案例

以下是一个简单的RMI案例，包括服务器和客户端的实现思路，下文V 将再用代码来解释：

服务器端

1. 实现一个远程接口，例如PersonController，包含一个远程方法queryName。
2. 创建该接口的具体实现类PersonControllerImpl，并在其中实现远程方法。
3. 在服务器的main方法中，实例化远程对象，创建RMI注册表，并使用Naming.rebind将远程对象绑定到指定名称。

客户端

1. 通过Naming.lookup方法，使用RMI注册表提供的名称获取远程对象的存根。
2. 调用存根上的方法，就像调用本地方法一样，实际上是在调用服务器上的远程方法。

RMI的局限性

• 语言限制：RMI是Java特有的技术，不能直接用于非Java应用程序。
• 安全性问题：RMI的序列化机制可能带来安全风险，不建议将1099端口暴露在公网上。
• 性能和扩展性：RMI的性能受网络延迟和带宽影响，且在高并发情况下可能面临扩展性限制。

RMI的应用场景

RMI适用于需要Java程序之间进行远程通信的场景，如分布式银行系统、游戏服务器、股票交易系统和网上商城等。接下来一起看一个简单的案例使用吧。

二、案例使用

先来搞一个简单的Java RMI服务器端和客户端的实现案例。这个案例中，服务器端将提供一个名为HelloWorld的远程服务，客户端将调用这个服务并打印返回的问候语。

服务器端实现

1. 定义远程接口：
   
   服务器和客户端都需要这个接口。它必须继承自java.rmi.Remote接口，并且所有远程方法都要声明抛出RemoteException。

import java.rmi.Remote;
import java.rmi.RemoteException;

public interface HelloWorld extends Remote {
    String sayHello() throws RemoteException;
}

1. 实现远程接口：
   
   创建一个实现了上述接口的类，并实现远程方法。

import java.rmi.server.UnicastRemoteObject;
import java.rmi.RemoteException;

public class HelloWorldImpl extends UnicastRemoteObject implements HelloWorld {
    protected HelloWorldImpl() throws RemoteException {
        super();
    }

    @Override
    public String sayHello() throws RemoteException {
        return "Hello, World!";
    }
}

1. 设置RMI服务器：
   
   创建一个主类来设置RMI服务器，绑定远程对象到RMI注册表。

import java.rmi.Naming;
import java.rmi.RemoteException;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;

public class HelloWorldServer {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建远程对象
            HelloWorld helloWorld = new HelloWorldImpl();
            // 获取RMI注册表的引用，并在指定端口上创建或获取注册表实例
            LocateRegistry.createRegistry(1099);
            // 将远程对象绑定到RMI注册表中，客户端可以通过这个名字访问远程对象
            Naming.bind("rmi://localhost/HelloWorld", helloWorld);
            System.out.println("HelloWorld RMI object bound");
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("Server exception: " + e.toString());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

客户端实现

1. 调用远程服务：
   
   客户端使用RMI注册表的名字来查找远程对象，并调用其方法。

import java.rmi.Naming;
import java.rmi.RemoteException;

public class HelloWorldClient {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 使用RMI注册表的名字查找远程对象
            HelloWorld helloWorld = (HelloWorld) Naming.lookup("rmi://localhost/HelloWorld");
            // 调用远程方法
            String response = helloWorld.sayHello();
            System.out.println("Response: " + response);
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("Client exception: " + e.toString());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

来详细解释吧

• 远程接口 (HelloWorld): 这是服务器和客户端之间通信的协议。它定义了可以被远程调用的方法。
• 远程对象实现 (HelloWorldImpl): 这是远程接口的一个实现。RMI调用实际上会调用这个实现中的方法。
• 服务器 (HelloWorldServer): 负责创建远程对象的实例，并将这个实例绑定到RMI注册表中。这样客户端就可以通过注册表的名字来访问这个对象。
• 客户端 (HelloWorldClient): 使用RMI注册表的名字来查找服务器上的远程对象，并调用其方法。

接下来就可以编译所有类文件，运行服务器端程序，确保RMI注册表已经启动（在某些Java版本中会自动启动），再运行客户端程序，搞定。注意一下哈，由于RMI使用Java序列化机制，因此客户端和服务器的类路径必须一致或兼容。

三、RMI 在分布式银行系统中的应用

接下来V哥要介绍业务场景下的应用了，拿在分布式银行系统中来说，我们可以使用RMI来实现不同银行分行之间的通信，例如，实现账户信息的查询、转账等操作。以下是一个简化的示例，其中包括两个基本操作：查询账户余额和执行转账，按步骤一步一步来吧。

步骤1: 定义远程接口

首先，定义一个远程接口BankService，它将被各个分行实现以提供银行服务。

import java.rmi.Remote;
import java.rmi.RemoteException;

public interface BankService extends Remote {
    double getAccountBalance(String accountNumber) throws RemoteException;
    boolean transferFunds(String fromAccount, String toAccount, double amount) throws RemoteException;
}

步骤2: 实现远程接口

接下来，实现这个接口来创建远程对象，这个对象将提供实际的银行服务。

import java.rmi.server.UnicastRemoteObject;
import java.rmi.RemoteException;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class BankServiceImpl extends UnicastRemoteObject implements BankService {
    private Map<String, Double> accounts = new HashMap<>();

    protected BankServiceImpl() throws RemoteException {
        super();
        // 初始化一些账户信息
        accounts.put("123456789", 5000.00);
        accounts.put("987654321", 1000.00);
    }

    @Override
    public double getAccountBalance(String accountNumber) throws RemoteException {
        return accounts.getOrDefault(accountNumber, 0.00);
    }

    @Override
    public boolean transferFunds(String fromAccount, String toAccount, double amount) throws RemoteException {
        if (accounts.containsKey(fromAccount) && accounts.get(fromAccount) >= amount) {
            accounts.put(fromAccount, accounts.get(fromAccount) - amount);
            accounts.merge(toAccount, amount, Double::sum);
            return true;
        }
        return false;
    }
}

步骤3: 设置RMI服务器

服务器端将创建BankService的远程对象实例，并将其绑定到RMI注册表中。

import java.rmi.Naming;
import java.rmi.RemoteException;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;

public class BankServer {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            LocateRegistry.createRegistry(1099); // 创建RMI注册表
            BankService bankService = new BankServiceImpl();
            Naming.rebind("//localhost/BankService", bankService); // 绑定远程对象
            System.out.println("BankService is ready for use.");
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("Server exception: " + e.toString());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

步骤4: 实现RMI客户端

客户端将使用RMI注册表的名字来查找远程对象，并调用其方法。

import java.rmi.Naming;
import java.rmi.NotBoundException;
import java.rmi.RemoteException;

public class BankClient {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            BankService bankService = (BankService) Naming.lookup("//localhost/BankService");
            System.out.println("Account balance: " + bankService.getAccountBalance("123456789"));

            // 执行转账操作
            boolean isTransferSuccess = bankService.transferFunds("123456789", "987654321", 200.00);
            if (isTransferSuccess) {
                System.out.println("Transfer successful.");
            } else {
                System.out.println("Transfer failed.");
            }

            // 再次查询余额
            System.out.println("New account balance: " + bankService.getAccountBalance("123456789"));
        } catch (RemoteException | NotBoundException e) {
            System.err.println("Client exception: " + e.toString());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

来详细解释一下

• 远程接口 (BankService): 定义了两个方法：getAccountBalance用于查询账户余额，transferFunds用于执行转账操作。
• 远程对象实现 (BankServiceImpl): 实现了BankService接口。它使用一个HashMap来模拟账户和余额信息。
• 服务器 (BankServer): 设置了RMI服务器，将BankService的实现绑定到RMI注册表中，供客户端访问。
• 客户端 (BankClient): 查找RMI注册表中的BankService服务，并调用其方法来查询余额和执行转账。

撸完代码后，编译所有类文件，运行服务器端程序BankServer，再运行客户端程序BankClient，测试效果吧。

最后

最后V哥要提醒一下，在实际的银行系统中，当然还需要考虑安全性、事务性、持久性以及错误处理等多方面的因素，RMI的网络通信也需要在安全的网络环境下进行，以防止数据泄露或被篡改。你在应用中是怎么使用 RMI 的，欢迎关注威哥爱编程，一起交流一下哈。