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用JAVA和XML構建分散式系統

←手機掃碼閱讀     火星人 @ 2014-03-10 , reply:0

可擴展標記語言(XML)作為一種簡單的、中性的、易讀的數據表示形式已經變得越來越流行,許多軟體廠商宣布的「支持XML",意味著他們的產品將能生成或處理XML數據.XML也被看作再企業間交換數據最佳格式.它允許企業在所交換的數據的XML的文檔類型定義(Document Type Definitions,DTDs)或模式(Schema)上取得一致.這些DTDs或Schema是獨立於企業使用的資料庫模式的.

本文將用研究在不同計算機之間通訊與處理XML數據的分散式系統的構建方法,主要是運行在不同的虛擬機上的JAVA應用之間的XML通訊.

XML通訊

萬維網協會(World Wide Web Consortium, W3C)在XML規範中定義了XML的語法和語義.為了處理XML數據,XML文檔必須經過解析.W3C定義了文檔對象模型(DOM),它是應用程序員處理XML數據的介面.DOM已經有包括JAVA在內的許多語言的實現.JAVA應用程序可以通過DOM API來訪問XML數據.XML解析器將產生XML文檔的DOM表示.

圖1說明了處理XML文檔的JAVA分散式應用的簡單模型.這個模型假設數據可以從諸如關係資料庫之類的數據源得到.JAVA代碼處理數據並最終產生DOM表示,這些代碼表示為圖中的處理器.

處理器代碼將DOM代表的XML數據傳給發送者.發送者是與接收者進行XML數據通訊的JAVA代碼.接收者JAVA代碼來接受XML數據,產生DOM表示的數據並把它傳送給另一個處理器.簡而言之,發送者和接收者抽象了DOM表示的XML數據的通訊.

發送者和接收者不是在同一個JAVA虛擬機上執行的.他們是通過分散式系統的構件來相連的.無論是接收者還是發送者都既是客戶端又是伺服器端,兩者的數據傳輸都是雙向的.

Xbeans

就像將要看到的一樣,在本文中描述的發送者和接收者的三種實現方法都都是通過Xbeans來實現.Xbeans是一種接受XML數據作為輸入,處理這個輸入然後向下一個Xbeans輸出XML結果的軟體構件.Xbeans的輸入輸出都是XML的DOM文檔,亦即傳送給Xbeans的不是需要XML解析器解析的字元串,而是通過W3C的標準DOM API解析成了文檔對象.圖2說明了一個Xbeans.

Xbeans是JavaBeans,支持封裝、重用、連接和客戶化Java代碼.通過適當的一些Xbeans和JavaBeans的設計工具,我們就能編很少的代碼構建非常有用的分散式應用. Xbeans從IBM的XML的JAVA開發工具包而來,在其上作了少量修改以便更適合分散式的應用.Xbeans能夠從www.Xbeans.org的開放源碼項目中免費獲得.



實現發送方和接收方

下面將介紹用JAVA實現發送者和接收者的三種不同的方法.然後對每種方法作一個簡單的分析.

方法一:用標準的web 伺服器

這種方法將只是簡單的將XML作為文本發送給遠程計算機上的web伺服器.發送方必須將DOM表示的XML轉化為文本來與接收方進行通訊.然後,接受方必須將文本還原為DOM表示,如圖3:

以下代碼段用HTTP來實現發送者.這裡用到了IBM Java開發包中的DOMWriter類來實現DOM表示到文本XML表示的轉換.

public void documentReady(DOMEvent evt)     throws XbeansException {    try {    URL receiver = new URL (getRemoteURL ());    URLConnection receiverConnection = receiver.openConnection();    receiverConnection.setDoOutput(true);     //向發送者打開一個輸出流然後發送文本形式的XML數據    OutputStream out = receiverConnection.getOutputStream();    DOMWriter writer = new DOMWriter();    writer.setPrintWriter(new PrintWriter(out));    writer.documentReady(     new com.ibm.xml.xpk4j.dom.DOMEvent( this,evt.getDocument()));    out.close(); // 為結果打開一個輸入流    BufferedReader in = New BufferedReader(    new InputStreamReader(receiverConnection.getInputStream()));    // 處理結果:"OK" 表示成功;"Exception" 表示輸入流串列化異常    ...    in.close();    } catch (Throwable e) {    e.printStackTrace(System.err);    }    }                            

注意到以上的documentReady()方法用remoteURL屬性得到伺服器上的CGI腳本的URL.為了與HTTP兼容,CGI腳本類用字元串」Content-type: text/html"封裝接收者的輸出.這個腳本然後調用伺服器上的the receiverMain()方法. Main()函數只是簡單的實例化接收者然後調用其receiveDocument()方法.

import org.xbeans.communication.stdio.receiver.*;    public class receiverMain {    static Bean theReceiver = new Bean();    public static void main(String[] args) {    theReceiver.receiveDocument();    }    }                            

receiveDocument()方法的代碼段將重新生成DOM表示以便進一步處理.這裡用到了IBM的XML解析器.

DOMParser parser = new DOMParser(); // 構造解析器    try { // 調用解析器    parser.parse(new InputSource(System.in));    } catch (Throwable e) {    throw new XbeansException("","receiver","io error parsing incoming document",    "io error parsing incoming document " e);    }    //將文檔傳向下一個bean    DOMListener.documentReady(new DOMEvent(this,parser.getDocument()));                            

方法二:通過JAVA遠程方法調用串列化文檔

這個方法通過JAVA遠程方法調用(JAVA RMI)和DOM串列化(serialization)來從發送者向接收者傳輸XML DOM 文檔.如圖4:

public void documentReady(DOMEvent evt) throws XbeansException {    if (DOMListener==null) {    try {    DOMListener = (DOMListener)Naming.lookup(getReceiverName());    } catch (Exception e) {    throw new XbeansException( evt.getDocument().getNodeName(),    "sender", "error obtaining remote receiver",    "The name may be wrong or the network may be down.");    }    }    DOMListener.documentReady(evt); }                            

以下是接受方的JAVA 遠程方法調用的實現.setName()方法將接受這傳送給RMI註冊(registry),documentReady()方法僅僅將接收到的文檔傳送給下一個組件.

public void setReceiverName(String newName) {    try {    if (receiverName!=null) Naming.unbind(receiverName);    receiverName = newName;    Naming.rebind(receiverName, this );    } catch( Exception e ) {    System.out.println( e );    }    }    public void documentReady(Document incomingDocument)     throws RemoteException, XbeansException {    if (DOMListener==null) {    throw new XbeansException(incomingDocument.getNodeName(),"rmiReceiver",    "next component not established", "The component needs to be configured.");    }    DOMListener.documentReady(new DOMEvent(this,incomingDocument));    }                            

方法三:CORBA-IIOP

第三方法用CORBA-IIOP(CORBA over Internet Inter-ORB Protocol)來傳輸數據.對象管理組織(OMG)正在建議擴展介面定義語言(IDL)將XML數據類型包括進去.這樣,將來CORBA產品將能傳輸XML數據.如圖5所示:

以下的OMG IDL給出了發送者和接收者CORBA實現的介面.

exception RemoteReceiverException {    string remoteIdentifier;    string documentName;    string componentName;    string message;    string moreMessage;    };    typedef sequence byteArray;    interface XMLReceiver {    void documentReady(in byteArray serializedDocument)    raises(RemoteReceiverException);    };                            

以下代碼用JAVA串列化DOM和CORBA實現發送者.

public void documentReady(DOMEvent evt) throws XbeansException {    Document documentToSend = evt.getDocument();    try {    ByteArrayOutputStream bastream = new ByteArrayOutputStream();    ObjectOutputStream p = new ObjectOutputStream(bastream);    p.writeObject(documentToSend);    p.flush();    org.omg.CORBA.ORB orb = org.omg.CORBA.ORB.init( new String[0],    System.getProperties());    XMLReceiver receiver = urlToObject(orb,getReceiverURL());    receiver.documentReady(bastream.toByteArray());    } catch (RemoteReceiverException rre) {    throw new XbeansException(rre.remoteIdentifier, rre.documentName,    rre.componentName, rre.message,rre.moreMessage);    } catch (Throwable e) {    throw new XbeansException("","sender", "error sending document " e,    "error sending document " e);    }    }                            

以下代碼用JAVA串列化DOM和CORBA實現接收者.

public void documentReady(byte[] serializedDocument)throws RemoteReceiverException {    // 反串列化位元組流    ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(serializedDocument);    Document theDocument;    try {    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bais);    theDocument = (Document)ois.readObject();    } catch(Throwable e) {    throw new RemoteReceiverException(corbaName,"incoming document","receiver",    "error deserializing document","error deserializing document" e);    }    try { //將文檔傳向監聽者    local.DOMListener.documentReady(new DOMEvent(this,theDocument));    } catch (XbeansException xbe) {    throw new RemoteReceiverException( xbe.remoteIdentifier(),    xbe.documentName(),xbe.componentName(),    xbe.message(),xbe.moreMessage());    }    }                            

分析:

測試表明,純文本表示的XML要比DOM串列化表示性能更好.同時,解析DOM和文本所用的時間也要比用JAVA直接串列化和法串列化所用的時間少.

標準的web伺服器方式的優勢是其應用基礎要廣泛許多.CGI腳本能夠在絕大多數web伺服器上運行,,接受方能夠很容易的通過URL標識.而對於RMI,則需要RMI註冊.CORBA的解決辦法則需要在伺服器上安裝對象請求代理(Object Request Broker,ORB ),,CORBA發送者的實現使用的是一個URL的命名模式而不是接收者的CORBA對象引用,用一個字元串與一個URL相聯繫,然後在客戶端轉化.

CORBA 和RMI支持JAVA 客戶端到JAVA伺服器的解決方案.沒有CGI腳本也不需要從標準輸入中讀取編碼異常.,不需要在發送者每次用XML通訊時都啟動一個JAVA虛擬機.他們兩則均支持接收者的自動激活.

JAVA RMI方式只能在JAVA代碼之間工作,對於web伺服器包括CORBA理論上能在任何編程語言之間通訊.對於JAVA串列化的DOM來說,即便是客戶端和伺服器端均需要是JAVA代碼的要求不是問題,它還存在另外一個困難,即JAVA串列化要求客戶端和伺服器運行的是相同的DOM實現.

結論

正如上面所述,有許多方法可以實現在JAVA分散式應用中發送XML數據,每一種方法的性能和互操作性都是不同的.重要的是應該把XML通訊從分散式應用邏輯中抽取出來.也就是,實現發送和接受XML的代碼應和應用邏輯的代碼中分離出來.通過把代碼打包成軟體組件,就能夠改變發送方和接受方的代碼而不會影響到應用其餘實現.


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