拥抱Jini：从Starter Kit 2.0开始（第二部分）

Jini代表着分布式计算技术的深刻革命，其目的是通过对分布式资源的高效处理，将网络逐渐变成一个方便灵活且易于管理的工具， 这样用户或任何其它可计算实体在Jini系统中都能够很方便地发现对其有用的资源，从而完成各种分布式计算。继本文第一部分介绍了Jini的基本概念和实 现原理后，本文第二部分将介绍如何借助Jini Technology Starter Kit v2.0开发基于Jini的软件系统。

怎样开发Jini？

下 面以一个简单的计算器程序为例，讲述如何开发基于Jini的分布式应用。从这个例子可以看出Jini的一些核心思想：如果有人将计算器作为一种服务成功地 加入到Jini网络中，那么所有需要对两个操作数进行加、减、乘、除这类四则运算的硬件设备或者软件组件，就都可以使用这一服务了。或许这个范例本身的功 能还微不足道，但只要稍微类比一下打印服务、购书服务或者订餐服务，就不难体会到Jini的真正强大之处。

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服务接口

Java 语言中的接口（Interface）是实现分布计算的关键，一个类通过共同定义的接口（如计算器接口Calculator），能够调用位于另一台计算机上 的服务。一个实现了Calculator接口的类承诺它的行为是一个计算器，并且清楚如何响应客户端提交的请求。在Jini中，接口可以看成是服务器和客 户端之间的服务合同（contract），因此两者都必须清楚接口的具体细节。下面定义的计算器接口Calculator，无论是服务器还是客户端都需要 用到。

清单8：Calculator.javaimport java.rmi.Remote;import java.rmi.RemoteException;/** * 计算器服务接口 */public interface Calculator extends Remote {    // 加法操作接口    public double add(double firstOperand, double secondOperand)        throws RemoteException;    // 减法操作接口    public double subtract(double firstOperand, double secondOperand)        throws RemoteException;    // 乘法操作接口    public double multiply(double firstOperand, double secondOperand)        throws RemoteException;    // 除法操作接口    public double divide(double firstOperand, double secondOperand)        throws RemoteException;}

需要注意的是，由于Jini在实现远程计算时所使用的底层机制是RMI，因此Calculator接口必须继承java.rmi.Remote，并且接口中的每个方法都必须抛出java.rmi.RemoteException异常。

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服务代理

在Jini 这一分布式环境中，对服务的访问总是通过一个由服务自身所提供的对象，即服务代理（Proxy）来完成的。当一个客户需要使用某个Jini服务时，服务代 理将被下载到客户端，这样客户就可以像调用其他普通对象一样来调用它了，从而达到使用和控制Jini服务的目的。从某种意义上说，Jini的作用就是协助 客户端从网络上下载Java字节码，并且安全地执行它们。

这种可下载的服务代理的思想，是使得Jini在不显示 安装任何驱动程序或者软件的情况下，仍然能够使用服务或者设备的关键原因。例如，一台打印机负责在Jini网络中公布自己的服务代理，并且保证该服务代理 拥有控制这台打印机的能力，这样凡是需要使用打印机的应用程序就只用下载服务代理，就完全能够使用这台打印机了，而不必关心服务代理是如何实现的，也不必 了解它是如何与设备进行交互的。

具体到计算器服务来说，它的服务代理必须能够完成对两个操作数的加、减、乘、除运算，其完整的代码如清单9所示：

清单9：CalculatorProxy.javaimport java.io.Serializable;import java.rmi.RemoteException;import net.jini.core.lookup.ServiceID;import net.jini.lookup.ServiceIDListener;/** * 计算器服务代理 */public class CalculatorProxy    implements Calculator, ServiceIDListener, Serializable {    public CalculatorProxy() throws RemoteException {        super();    }    // 获得服务标识符    public void serviceIDNotify(ServiceID id) {        System.out.println("Service ID is: " + id);    }    // 加法操作    public double add(double firstOperand, double secondOperand)        throws RemoteException {        return firstOperand + secondOperand;    }    // 减法操作    public double subtract(double firstOperand, double secondOperand)        throws RemoteException {        return firstOperand - secondOperand;    }    // 乘法操作    public double multiply(double firstOperand, double secondOperand)        throws RemoteException {        return firstOperand * secondOperand;    }    // 除法操作    public double divide(double firstOperand, double secondOperand)        throws RemoteException {        return firstOperand / secondOperand;    }}

计 算器的服务代理CalculatorProxy实现了Calculator接口，它给出了加、减、乘、除运算的具体实现。 ServiceIDListener是CalculatorProxy实现的另外一个接口，该接口中的方法serviceIDNotify将在服务成功加 入Jini网络中时被调用，通过它可以获得该服务的唯一标识符，Jini网络中的每个服务都有自己唯一的标识符，查找服务利用它来区分不同的服务。此外， 由于CalculatorProxy对象需要通过网络进行传送，因此CalculatorProxy还必须实现Serializable接口。

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服务发布

当服务接口和服务代理都定义好后，为了使其他硬件设备或者软件组件可以找到并使用该服务，首先需要在Jini网络中发布它，这个过程称为加入。通常的做法是给出一个所谓的"封装"程序（Wrapper），由它来负责定位一个查找服务，并通过查找服务来发布自己的服务代理。

封装程序要做的第一件事就是为这个服务配置一个安全管理器。在运行封装程序时，可以将安全策略文件作为命令行参数传入，但如果用户忘记输入安全策略文件，封装程序应该为他创建一个默认的安全管理器java.rmi.RMISecurityManager：

private void initializeSecurityManager() {    if (System.getSecurityManager() == null) {        System.setSecurityManager(new RMISecurityManager());    }}

接下去封装程序应该在Jini网络中找到一个查找服务，或者说向Jini体系结构请求一个查找服务。定位查找服务比较简单的做法是使用LookupDiscoveryManager类，它可以用来发现附近网络上的查找服务

LookupDiscoveryManager manager = new    LookupDiscoveryManager(LookupDiscovery.ALL_GROUPS, null, null);

LookupDiscoveryManager能驱动多播和单播发现，它的构造函数接受三个参数

  • 一个字符串数组，指明用来驱动多播发现的组；
  • 一个LookupLocator数组，指明用来驱动单播发现的特定查找服务；
  • 一个实现了DiscoveryListener接口的接收器。

最后，封装程序通过JoinManager将服务代理加入到Jini网络中：

JoinManager joinManager =    new JoinManager(proxy, null, (CalculatorProxy) proxy, manager, null);

清单10是封装程序的完整代码：

清单10：CalculatorService.javaimport java.io.IOException;import java.rmi.RMISecurityManager;import net.jini.discovery.LookupDiscovery;import net.jini.discovery.LookupDiscoveryManager;import net.jini.lookup.JoinManager;/** * Jini计算器服务 */public class CalculatorService {    public CalculatorService() throws IOException {        initializeSecurityManager();        initializeJoinManager();    }    // 设置安全管理器    private void initializeSecurityManager() {        if (System.getSecurityManager() == null) {            System.setSecurityManager(new RMISecurityManager());        }    }    // 设置加入管理器    private void initializeJoinManager() {        try {            // 要加入到Jini网络中的服务            CalculatorProxy proxy = new CalculatorProxy();            // 定位Jini查找服务            LookupDiscoveryManager manager =                new LookupDiscoveryManager(LookupDiscovery.ALL_GROUPS, null, null);            // 将服务加入到Jini网络            JoinManager joinManager =                new JoinManager(proxy, null, (CalculatorProxy) proxy, manager, null);        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }    public static void main(String args[]) {        try {            new CalculatorService();            // 确保Jini服务始终有效            Object keepAlive = new Object();            synchronized (keepAlive) {                keepAlive.wait();            }        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }    }}

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服务客户

一旦服务通过某个查找服务成功地加入了Jini网络之后，客户就可以访问它了。对Jini客户来讲，它首先要做的一件事也是配置恰当的安全管理器：

private void initializeSecurityManager() {    if (System.getSecurityManager() == null) {        System.setSecurityManager(new RMISecurityManager());    }}

接下去同样是定位一个查找服务：

private void initializeServiceRegister()    throws MalformedURLException, ClassNotFoundException, IOException {    LookupLocator locator =        new LookupLocator("jini://" + ConfigUtil.getHostName());    serviceRegistrar = locator.getRegistrar();}

Jini客户使用服务模板 ServiceTemplate来描述自己感兴趣的服务，这是向查找服务提交查询请求的一种常用方法。服务模板的作用就像是数据库中的SQL语句，它是查 找服务进行搜索时的依据。当Jini客户提交一个服务模板之后，查找服务就会搜索它所有已经注册的服务，找到一个与之配置的服务。下面的代码创建了一个根 据服务类型进行搜索的模板：

private void initializeServiceTemplate() {    Class[] types = new Class[] { Calculator.class };    serviceTemplate = new ServiceTemplate(null, types, null);}

实际的搜索是通过代表一个查找服务的ServiceRegistrar对象上的lookup方法来完成的，该方法连接查找服务并执行搜索，如果找到一个匹配的服务，查找服务就把该服务的服务代理传递给Jini客户：

private void searchServiceItem() throws RemoteException {    serviceItem = (Calculator) serviceRegistrar.lookup(serviceTemplate);}

Jini客户通过服务代理可以获得该服务提供的所有功能，清单11是客户程序的完整代码：

清单11：CalculatorClient.javaimport java.awt.Container;import java.awt.event.ActionEvent;import java.awt.event.ActionListener;import java.io.IOException;import java.net.MalformedURLException;import java.rmi.RMISecurityManager;import java.rmi.RemoteException;import javax.swing.JButton;import javax.swing.JComboBox;import javax.swing.JFrame;import javax.swing.JLabel;import javax.swing.JTextField;import javax.swing.SwingConstants;import com.sun.jini.config.ConfigUtil;import net.jini.core.discovery.LookupLocator;import net.jini.core.lookup.ServiceRegistrar;import net.jini.core.lookup.ServiceTemplate;/** * Jini计算器客户 */public class CalculatorClient {    private ServiceTemplate serviceTemplate;    private ServiceRegistrar serviceRegistrar;    private Calculator serviceItem;    public CalculatorClient() throws IOException {        try {            initializeSecurityManager();            initializeServiceRegister();            initializeServiceTemplate();            searchServiceItem();        } catch (ClassNotFoundException e) {            e.printStackTrace();        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }    // 设置安全管理器    private void initializeSecurityManager() {        if (System.getSecurityManager() == null) {            System.setSecurityManager(new RMISecurityManager());        }    }    // 定位Jini查找服务    private void initializeServiceRegister()        throws MalformedURLException, ClassNotFoundException, IOException {        LookupLocator locator =            new LookupLocator("jini://" + ConfigUtil.getHostName());        serviceRegistrar = locator.getRegistrar();    }    // 设置服务搜索模板     private void initializeServiceTemplate() {        Class[] types = new Class[] { Calculator.class };        serviceTemplate = new ServiceTemplate(null, types, null);    }    // 搜索服务     private void searchServiceItem() throws RemoteException {        serviceItem = (Calculator) serviceRegistrar.lookup(serviceTemplate);    }    public static void main(String[] args) {        try {            CalculatorClient calculator = new CalculatorClient();            CalculatorFrame frame = calculator.new CalculatorFrame();            frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);            frame.show();        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }    class CalculatorFrame extends JFrame {        public static final int WIDTH = 350;        public static final int HEIGHT = 200;        public static final String TITLE = "Jini Calculator";        private JLabel operand1Label;        private JLabel operand2Label;        private JLabel operatorLabel;        private JLabel resultLabel;        private JTextField operand1TextField;        private JTextField operand2TextField;        private JTextField resultTextField;        private JComboBox operatorComboBox;        private JButton calculateButton;        public CalculatorFrame() {            initializeUI();        }        // 构造用户界面        private void initializeUI() {            setTitle(TITLE);            setSize(WIDTH, HEIGHT);            Container contentPane = getContentPane();            contentPane.setLayout(null);            operand1Label = new JLabel("Operand 1", SwingConstants.CENTER);            operand1Label.setBounds(20, 20, 100, 20);            operand1TextField = new JTextField("", 1);            operand1TextField.setBounds(20, 50, 100, 20);            operatorLabel = new JLabel("Operator", SwingConstants.CENTER);            operatorLabel.setBounds(120, 20, 100, 20);            operatorComboBox = new JComboBox();            operatorComboBox.addItem("  + ");            operatorComboBox.addItem("  - ");            operatorComboBox.addItem("  * ");            operatorComboBox.addItem("  / ");            operatorComboBox.setBounds(145, 50, 50, 20);            operand2Label = new JLabel("Operand 2", SwingConstants.CENTER);            operand2Label.setBounds(220, 20, 100, 20);            operand2TextField = new JTextField("", 1);            operand2TextField.setBounds(220, 50, 100, 20);            calculateButton = new JButton("Calculate");            calculateButton.setBounds(20, 100, 100, 20);            calculateButton.addActionListener(new ActionListener() {                public void actionPerformed(ActionEvent e) {                    compute();                }            });            resultLabel = new JLabel("Result:", SwingConstants.CENTER);            resultLabel.setBounds(120, 100, 100, 20);            resultTextField = new JTextField("", 1);            resultTextField.setBounds(220, 100, 100, 20);            resultTextField.setEditable(false);            contentPane.add(operand1Label);            contentPane.add(operand1TextField);            contentPane.add(operatorLabel);            contentPane.add(operatorComboBox);            contentPane.add(operand2Label);            contentPane.add(operand2TextField);            contentPane.add(calculateButton);            contentPane.add(resultLabel);            contentPane.add(resultTextField);        }        // 调用Jini服务完成计算        private void compute() {            double operand1, operand2, result;            if (operand1TextField.getText().length() > 0) {                operand1 = Double.parseDouble(operand1TextField.getText());            } else {                operand1 = 0.0;            }            if (operand2TextField.getText().length() > 0) {                operand2 = Double.parseDouble(operand2TextField.getText());            } else {                operand2 = 0.0;            }            try {                switch (operatorComboBox.getSelectedIndex()) {                    case 0 :                        result = serviceItem.add(operand1, operand2);                        resultTextField.setText(String.valueOf(result));                        break;                    case 1 :                        result = serviceItem.subtract(operand1, operand2);                        resultTextField.setText(String.valueOf(result));                        break;                    case 2 :                        result = serviceItem.multiply(operand1, operand2);                        resultTextField.setText(String.valueOf(result));                        break;                    case 3 :                        result = serviceItem.divide(operand1, operand2);                        resultTextField.setText(String.valueOf(result));                        break;                }            } catch (RemoteException ex) {                ex.printStackTrace();            }        }    }}

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编译运行

假设所有源代码都放在d:\jini2_0\calculator\目录下，首先在命令行方面下用javac将它们编译成Java字节码：

D:\jini2_0\calculator> javac  -classpath d:\jini2_0\lib\jini-core.jar;d:\jini2_0\lib\jini-ext.jar;d:\jini2_0\lib\sun-util.jar *.java

由于CalculatorProxy需要在网络中通过RMI进行传输，因此要用rmic命令为它生成相应的存根代码（stub）和框架代码（skelecton）：

D:\jini2_0\calculator> rmic -classpath d:\jini2_0\lib\jini-core.jar;d:\jini2_0\lib\jini-ext.jar;. CalculatorProxy

接着将编译好的Java字节码打包成calculator.jar，并复制到d:\jini2_0\lib\目录下：

D:\jini2_0\calculator> jar cvf calculator.jar *.classD:\jini2_0\calculator> copy calculator.jar d:\jini2_0\lib\

如果此时HTTP服务器、RMI激活守护进程和Reggie查找服务都已经正常运行起来了，那么就可以在命令行方式下执行下面的命令来启动Calculator服务：

D:\jini2_0> java -cp lib\jini-core.jar;lib\jini-ext.jar;lib\calculator.jar-Djava.security.policy=config\all.policy -Djava.rmi.server.codebase=http://%computername%:8080/calculator.jarCalculatorServiceService ID is: 45f2798b-bf05-428f-8377-0c620e0916b1

而要启动Calculator客户端程序，则应该使用下面的命令：

D:\jini2_0> java -cp lib\jini-core.jar;lib\jini-ext.jar;lib\sun-util.jar;lib\calculator.jar        -Djava.security.policy=config\all.policy CalculatorClient

虽然此处为了简化问题，是在同一台计算机上运行Jini的服务端和客户端，但在实际运用时是可以在一台计算机上运行CalculatorService，而在另一台计算机器运行CalculatorClient的。图8是计算器客户端程序运行时的效果：

图8 基于Jini的计算器

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小结

Jini 在很大程度上改变了人们对网络的看法，它以Java技术为依托，把网络上的各种硬件设备和软件组件联合成单一的、动态的分布式系统，从而使网络更易于操纵 和管理，并具有更高的可配置性。Jini的目标是将所有可以联网的软硬件资源组织成一个完全自发的网络，使网络中不再需要手工的设备配制、驱动安装等专业 性较强的工作。

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