Java RMI 简介

Java RMI （Remote Method Invocation）- 远程方法调用，能够让客户端像使用本地调用一样调用服务端 Java 虚拟机中的对象方法。RMI 是面向对象语言领域对 RPC （Remote Procedure Call）的完善，用户无需依靠 IDL 的帮助来完成分布式调用，而是通过依赖接口这种更简单自然的方式。

Java RMI 工作原理

一个典型的 RMI 调用如下图所示：

服务端向 RMI 注册服务绑定自己的地址，
客户端通过 RMI 注册服务获取目标地址，
客户端调用本地的 Stub 对象上的方法，和调用本地对象上的方法一致，
本地存根对象将调用信息打包，通过网络发送到服务端，
服务端的 Skeleton 对象收到网络请求之后，将调用信息解包，
然后找到真正的服务对象发起调用，并将返回结果打包通过网络发送回客户端。

RMI Flow.png | center

(来源：https://www.cs.rutgers.edu/~pxk/417/notes/images/rpc-rmi_flow.png)

Java RMI 基本概念

Java RMI 是 Java 领域创建分布式应用的技术基石。后续的 EJB 技术，以及现代的分布式服务框架，其中的基本理念依旧是 Java RMI 的延续。在 RMI 调用中，有以下几个核心的概念：

通过接口进行远程调用
通过客户端的 Stub 对象和服务端的 Skeleton 对象的帮助将远程调用伪装成本地调用
通过 RMI 注册服务完成服务的注册和发现

对于第一点，客户端需要依赖接口，而服务端需要提供该接口的实现。

对于第二点，在 J2SE 1.5 版本之前需要通过 rmic 预先编译好客户端的 Stub 对象和服务端的 Skeleton 对象。在之后的版本中，不再需要事先生成 Stub 和 Skeleton 对象。

下面通过示例代码简单的展示 RMI 中的服务注册和发现

服务端的服务注册

Hello obj = new HelloImpl(); // #1
Hello stub = (Hello) UnicastRemoteObject.exportObject(obj, 0); // #2
Registry registry = LocateRegistry.createRegistry(1099); // #3
registry.rebind("Hello", stub); // #4

说明：

初始化服务对象实例，
通过 UnicastRemoteObject.exportObject 生成可以与服务端通讯的 Stub 对象，
创建一个本地的 RMI 注册服务，监听端口为 1099。该注册服务运行在服务端，也可以单独启动一个注册服务的进程，
将 Stub 对象绑定到注册服务上，这样，客户端可以通过 Hello 这个名字查找到该远程对象。

客户端的服务发现

Registry registry = LocateRegistry.getRegistry(); // #1
Hello stub = (Hello) registry.lookup("Hello"); // #2
String response = stub.sayHello(); // #3

说明：

获取注册服务实例，在本例中，由于没有传入任何参数，假定要获取的注册服务实例部署在本机，并监听在 1099 端口上，
从注册服务中查找服务名为 Hello 的远程对象，
通过获取的 Stub 对象发起一次 RMI 调用并获得结果。

理解 RMI 的工作原理和基本概念，对掌握现代分布式服务框架很有帮助，建议进一步的阅读 RMI 官方教材 [1]。

Dubbo 基本概念

现代的分布式服务框架的基本概念与 RMI 是类似的，同样是使用 Java 的 Interface 作为服务契约，通过注册中心来完成服务的注册和发现，远程通讯的细节也是通过代理类来屏蔽。具体来说，Dubbo 在工作时有以下四个角色参与：

服务提供者 - 启动时在指定端口上暴露服务，并将服务地址和端口注册到注册中心上
服务消费者 - 启动时向注册中心订阅自己感兴趣的服务，以便获得服务提供方的地址列表
注册中心 - 负责服务的注册和发现，负责保存服务提供方上报的地址信息，并向服务消费方推送
监控中心 - 负责收集服务提供方和消费方的运行状态，比如服务调用次数、延迟等，用于监控
运行容器 - 负责服务提供方的初始化、加载以及运行的生命周期管理

dubbo-architecture.png | left | 827x516

部署阶段

服务提供者在指定端口暴露服务，并向注册中心注册服务信息。
服务消费者向注册中心发起服务地址列表的订阅。

运行阶段

注册中心向服务消费者推送地址列表信息。
服务消费者收到地址列表后，从其中选取一个向目标服务发起调用。
调用过程服务消费者和服务提供者的运行状态上报给监控中心。

基于 API 的 Dubbo 应用

Dubbo 的应用一般都是通过 Spring 来组装的。为了快速获得一个可以工作的 Dubbo 应用，这里的示例摒弃了复杂的配置，而改用面向 Dubbo API 的方式来构建服务提供者和消费者，另外，注册中心和监控中心在本示例中也不需要安装和配置。

在生产环境，Dubbo 的服务需要一个分布式的服务注册中心与之配合，比如，ZooKeeper。为了方便开发，Dubbo 提供了直连[2]以及组播[3]两种方式，从而避免额外搭建注册中心的工作。在本例中，将使用组播的方式来完成服务的注册和发现。

定义服务契约

public interface GreetingsService {
    String sayHi(String name); // #1
}

说明：

定义了一个简单的服务契约 GreetingsService，其中只有一个方法 sayHi 可供调用，入参是 String 类型，返回值也是 String 类型。

提供契约的实现

public class GreetingsServiceImpl implements GreetingsService { // #1
    @Override
    public String sayHi(String name) {
        return "hi, " + name; // #2
    }
}

说明：

服务提供者需要实现服务契约 GreetingsService 接口。
该实现简单的返回一个欢迎信息，如果入参是 dubbo，则返回 hi, dubbo。

实现 Dubbo 服务提供方

public class Application {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServiceConfig<GreetingsService> service = new ServiceConfig<>(); // #1
        service.setApplication(new ApplicationConfig("first-dubbo-provider")); // #2
        service.setRegistry(new RegistryConfig("multicast://224.5.6.7:1234")); // #3
        service.setInterface(GreetingsService.class); // #4
        service.setRef(new GreetingsServiceImpl()); // #5
        service.export(); // #6
        System.in.read(); // #7
    }
}

说明：

创建一个 ServiceConfig 的实例，泛型参数信息是服务接口类型，即 GreetingsService。
生成一个 AplicatonConfig 的实例，并将其装配进 ServiceConfig。
生成一个 RegistryConfig 实例，并将其装配进 ServiceConfig，这里使用的是组播方式，参数是 multicast://224.5.6.7:1234。合法的组播地址范围为：224.0.0.0 - 239.255.255.255
将服务契约 GreetingsService 装配进 ServiceConfig。
将服务提供者提供的实现 GreetingsServiceImpl 的实例装配进 ServiceConfig。
ServiceConfig 已经具备足够的信息，开始对外暴露服务，默认监听端口是 20880。
为了防止服务端退出，按任意键或者 ctrl-c 退出。

实现 Dubbo 服务调用方

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        ReferenceConfig<GreetingsService> reference = new ReferenceConfig<>(); // #1
        reference.setApplication(new ApplicationConfig("first-dubbo-client")); // #2
        reference.setRegistry(new RegistryConfig("multicast://224.5.6.7:1234")); // #3
        reference.setInterface(GreetingsService.class); // #4
        GreetingsService greetingsService = reference.get(); // #5
        String message = greetingsService.sayHi("dubbo"); // #6
        System.out.println(message); // #7
    }
}

说明：

创建一个 ReferenceConfig 的实例，同样，泛型参数信息是服务接口类型，即 GreetingService。
生成一个 AplicatonConfig 的实例，并将其装配进 ReferenceConfig。
生成一个 RegistryConfig 实例，并将其装配进 ReferenceConfig，注意这里的组播地址信息需要与服务提供方的相同。
将服务契约 GreetingsService 装配进 ReferenceConfig。
从 ReferenceConfig 中获取到 GreetingService 的代理。
通过 GreetingService 的代理发起远程调用，传入的参数为 dubbo。
打印返回结果 hi, dubbo。

运行

完整的示例在 https://github.com/dubbo/dubbo-samples/tree/master/dubbo-samples-api 上提供。在完整的示例中，由于配置了 exec-maven-plugin，可以很方便的在命令行下通过 maven 的方式执行。当然，您也可以在 IDE 里直接执行，但是需要注意的是，由于使用了组播的方式来发现服务，运行时需要指定 -Djava.net.preferIPv4Stack=true。

构建示例

通过以下的命令来同步示例代码并完成构建：

同步代码：git clone https://github.com/dubbo/dubbo-samples.git
构建：mvn clean package

$ git clone https://github.com/dubbo/dubbo-samples.git
$ cd dubbo-samples/dubbo-samples-api/
$ mvn clean package
INFO] Scanning for projects...
[INFO]
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] Building dubbo-samples-api 1.0-SNAPSHOT
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO]
[INFO] --- maven-clean-plugin:2.5:clean (default-clean) @ dubbo-samples-api ---
...
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] BUILD SUCCESS
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] Total time: 2.182 s
[INFO] Finished at: 2018-05-28T14:56:08+08:00
[INFO] Final Memory: 20M/353M
[INFO] ------------------------------------------------------------------------

当看到 BUILD SUCCESS 的时候表明构建完成，下面就可以开始进入运行阶段了。

运行服务端

通过运行以下的 maven 命令来启动服务提供者：

$ mvn -Djava.net.preferIPv4Stack=true -Dexec.mainClass=com.alibaba.dubbo.samples.server.Application exec:java
[INFO] Scanning for projects...
[INFO]                                                                         
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] Building dubbo-samples-api 1.0-SNAPSHOT
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] 
[INFO] --- exec-maven-plugin:1.6.0:java (default-cli) @ dubbo-samples-api ---
log4j:WARN No appenders could be found for logger (com.alibaba.dubbo.common.logger.LoggerFactory).
log4j:WARN Please initialize the log4j system properly.
log4j:WARN See http://logging.apache.org/log4j/1.2/faq.html#noconfig for more info.
first-dubbo-provider is running.

当 first-dubbo-provider is running. 出现时，代表服务提供者已经启动就绪，等待客户端的调用。

运行客户端

通过运行以下的 maven 命令来调用服务：

$ mvn -Djava.net.preferIPv4Stack=true -Dexec.mainClass=com.alibaba.dubbo.samples.client.Application exec:java
[INFO] Scanning for projects...
[INFO]                                                                         
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] Building dubbo-samples-api 1.0-SNAPSHOT
[INFO] ------------------------------------------------------------------------
[INFO] 
[INFO] --- exec-maven-plugin:1.6.0:java (default-cli) @ dubbo-samples-api ---
log4j:WARN No appenders could be found for logger (com.alibaba.dubbo.common.logger.LoggerFactory).
log4j:WARN Please initialize the log4j system properly.
log4j:WARN See http://logging.apache.org/log4j/1.2/faq.html#noconfig for more info.
hi, dubbo

可以看到， hi, dubbo 是从服务提供者返回的执行结果。

快速生成 Dubbo 应用

Dubbo 还提供了一个公共服务快速搭建基于 Spring Boot 的 Dubbo 应用。访问 http://start.dubbo.io 并按照下图所示来生成示例工程：

dubbo initializr.png | left | 827x835

说明：

在 Group 中提供 maven groupId，默认值是 com.example。
在 Artifact 中提供 maven artifactId，默认值是 demo。
在 DubboServiceName 中提供服务名，默认值是 com.example.HelloService。
在 DubboServiceVersion 中提供服务的版本，默认值是 1.0.0。
在 Client/Server 中选取本次构建的工程是服务提供者 (Server) 还是服务消费者 (Client)，默认值是 server。
使用 embeddedZookeeper 作为服务注册发现，默认为勾选。
是否激活 qos 端口，默认为不勾选，如果勾选可以通过 22222 端口访问。
点击 Generate Project 即可下载生成好的工程。

在本例中展示的是服务提供者，同样的，通过在生成界面选取 client 来生成对应的服务消费者。

运行

用 IDE 打开生成好的工程，可以发现应用是一个典型的 Spring Boot 应用。程序的入口如下所示：

@SpringBootApplication
public class DemoApplication {
	public static void main(String[] args) {
		new EmbeddedZooKeeper(2181, false).start();  // #1
		SpringApplication.run(DemoApplication.class, args); // #2
	}
}

说明：

在 2181 端口上启动嵌入式 ZooKeeper。
启动 Spring Boot 上下文。

可以直接在 IDE 中运行，输出结果如下：

   bash
2018-05-28 16:59:38.072  INFO 59943 --- [           main] a.b.d.c.e.WelcomeLogoApplicationListener : 

  ████████▄  ███    █▄  ▀█████████▄  ▀█████████▄   ▄██████▄  
  ███   ▀███ ███    ███   ███    ███   ███    ███ ███    ███ 
  ███    ███ ███    ███   ███    ███   ███    ███ ███    ███ 
  ███    ███ ███    ███  ▄███▄▄▄██▀   ▄███▄▄▄██▀  ███    ███ 
  ███    ███ ███    ███ ▀▀███▀▀▀██▄  ▀▀███▀▀▀██▄  ███    ███ 
  ███    ███ ███    ███   ███    ██▄   ███    ██▄ ███    ███ 
  ███   ▄███ ███    ███   ███    ███   ███    ███ ███    ███ 
  ████████▀  ████████▀  ▄█████████▀  ▄█████████▀   ▀██████▀  


 :: Dubbo Spring Boot (v0.1.0) : https://github.com/dubbo/dubbo-spring-boot-project
 :: Dubbo (v2.0.1) : https://github.com/alibaba/dubbo
 :: Google group : http://groups.google.com/group/dubbo

2018-05-28 16:59:38.079  INFO 59943 --- [           main] e.OverrideDubboConfigApplicationListener : Dubbo Config was overridden by externalized configuration {dubbo.application.name=dubbo-demo-server, dubbo.application.qosAcceptForeignIp=false, dubbo.application.qosEnable=true, dubbo.application.qosPort=22222, dubbo.registry.address=zookeeper://localhost:2181?client=curator, dubbo.registry.id=my-registry, dubbo.scan.basePackages=com.example} #1

...

2018-05-28 16:59:39.624  INFO 59943 --- [           main] com.example.demo.DemoApplication         : Started DemoApplication in 1.746 seconds (JVM running for 2.963)

说明：

输出中打印的以 dubbo. 开头的配置信息，定义在 main/resources/application.properties 中。

通过 Telnet 管理服务

生成工程的时候如果选择了激活 qos 的话，就可以通过 telnet 或者 nc 来管理服务、查看服务状态。

   bash
$ telnet localhost 22222
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
  ████████▄  ███    █▄  ▀█████████▄  ▀█████████▄   ▄██████▄  
  ███   ▀███ ███    ███   ███    ███   ███    ███ ███    ███ 
  ███    ███ ███    ███   ███    ███   ███    ███ ███    ███ 
  ███    ███ ███    ███  ▄███▄▄▄██▀   ▄███▄▄▄██▀  ███    ███ 
  ███    ███ ███    ███ ▀▀███▀▀▀██▄  ▀▀███▀▀▀██▄  ███    ███ 
  ███    ███ ███    ███   ███    ██▄   ███    ██▄ ███    ███ 
  ███   ▄███ ███    ███   ███    ███   ███    ███ ███    ███ 
  ████████▀  ████████▀  ▄█████████▀  ▄█████████▀   ▀██████▀  


dubbo>
dubbo>ls
As Provider side:
+------------------------------+---+
|     Provider Service Name    |PUB|
+------------------------------+---+
|com.example.HelloService:1.0.0| Y |
+------------------------------+---+
As Consumer side:
+---------------------+---+
|Consumer Service Name|NUM|
+---------------------+---+

目前 qos 支持以下几个命令，更详细的信息请查阅官方文档[4]：

ls：列出消费者、提供者信息
online：上线服务
offline：下线服务
help：联机帮助

总结

在本文中，从 RMI 开始，介绍了 Java 领域分布式调用的基本概念，也就是基于接口编程、通过代理将远程调用伪装成本地、通过注册中心完成服务的注册和发现。

然后为了简单起见，使用简单的组播注册方式和直接面向 Dubbo API 编程的方式介绍了如何开发一个 Dubbo 的完整应用。深入的了解 ServiceConfig 和 ReferenceConfig 的用法，对于进一步的使用 Spring XML 配置、乃至 Spring Boot 的编程方式有这很大的帮助。

最后，简单的介绍了如何通过 Dubbo 团队提供的公共服务 start.dubbo.io 快速搭建基于 Spring Boot 的 Dubbo 应用，并通过 qos 来做 Dubbo 服务的简单运维。

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