Remote Method Invocation

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Remote Method Invocation
Perché RMI? Lobiettivo è di permettere ad una
applicazione in esecuzione su una macchina locale
di invocare i metodi di un oggetto in esecuzione
su un altro computer remoto. Si colloca quindi
del mondo della programmazione distribuita. Si
definisce client il programma chiamante che
ottiene riferimento alloggetto remoto, server il
programma che crea gli oggetti remoti. Tali
applicazioni sono anche denominate distributed
object application
Nicola Gessa
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Quali vantaggi?

• miglioramento delle prestazione complessive
• semplicità nella gestione delle risorse
  distribuite
• incremento della potenza operativa
• es suddivisione di una computazione pesante in
  sottoroutine più piccole, eseguite tutte su
  macchine diverse diminuendo in tal modo il tempo
  complessivo di esecuzione

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Sistema distribuito.

• . quindi si deve disporre di un meccanismo di
  comunicazione
• Java implementa il meccanismo dei socket in
  maniera semplice e risolve il problema di come
  instaurare la connessione ma coi socket...
• non definisce le modalità di invocazione di
  metodi
• non definisce protocolli per lo scambio di
  informazioni

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Caratteristiche di RMI

• Utilizzando la libreria RMI di Java è possibile
  per un oggetto in esecuzione su una JVM di
  richiedere lesecuzione di un metodo di un
  oggetto in esecuzione su unaltra JVM
• RMI richiede lutilizzo esclusivo di Java come
  linguaggio di sviluppo -gt difficile integrazione
  con altri linguaggi
• semplicità e velocità nello sviluppo
• meno potenzialità e scalabilità
• Dynamic Code Loadingpossibilità di scaricare il
  bytecode di una classe se la classe non è
  definita nella virtual machine del ricevente,
  mantenendo la definizione dei tipi e il loro
  comportamento. In questo modo una applicazione
  può estendere le sue funzionalità ricevendo delle
  nuove classi da utilizzare durante lesecuzione.

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La serializzazione

• Il meccanismo alla base utilizzato da RMI per la
  trasmissione dei dati fra client e server è
  quello della serializzazione che permette il
  flusso di dati complessi allinterno di stream
  (può venir usata indipendentemente da
  applicazioni RMI)
• La serializzazione consiste nella trasformazione
  automatica di oggetti e strutture in sequenze di
  byte manipolabili coi vari stream del package
  java.io
• Gli stream sono associabili sia a socket che a
  file
• es
• Record record new Record()
• ObjectOutputStream oos new ObjectOutputStream(my
  os)
• oos.writeObject(record)

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La serializzazione

• Un oggetto è serializzabile se implementa
  linterfaccia Serializable
• Si possono serializzare oggetti con struttura e
  complessità arbitraria, senza particolari
  differenze, a patto che loggetto si
  serializzabile (implementi linterfaccia
  Serializable)
• es
• public class Record implements Serializable
• private String Nome
• public Record(String Nome)
• this.Nome Nome

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La serializzazione

• La serializzazione è ricorsiva ( un oggetto
  serializzabile deve contenere oggetti
  serializzabili)
• La maggior parte delle classi del JDK è
  serializzabile (eccetto alcune che adottano
  strutture dati binarie dipendenti dall
  piattaforma)

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Architetture di RMI
La struttura di unapplicazione RMI è organizzata
in strati orizzontali sovrapposti
RMI Client
RMI Server
Java Virtual Machine
Oggetto reale eseguito sul server
Simuazione locale sul client
Stubs
Skeleton
Remote Reference Layer
Remote Reference Layer
Connessione virtuale
Transport Layer
Transport Layer
Connessione fisica
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Architetture di RMI

• Lo strato più alto è costituito da applicazioni
  (client e server) eseguite dalla Java Virtual
  Machine
• Lo stub e lo skeleton forniscono la
  rappresentazione delloggetto remoto lo stub
  gestisce la simulazione locale sul client e
  agendo come proxy consente la comunicazione con
  loggetto remoto, lo skeleton ne consente
  lesecuzione sul server
• Il client esegue i metodi delloggetto remoto in
  modo del tutto analogo alla chiamata locale
• ris OggettoRemoto.nomeMetodo(par1, par2,..)
• senza preoccuparsi dei dettagli della
  comunicazione
• Il client ha solo in minima parte la sensazione
  di usare un oggetto remoto

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Passaggio di parametri

• Percorso dei parametri
• Serializzati dalla Virtual Machine
• Inviati sotto forma di stream al server
• Deserializzati del server che li utilizza
  allinterno del corpo del metodo invocato
• Il risultato segue il percorso inverso fino ad
  arrivare al client

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Gli strati RRL e TL
Si occupano della gestione a basso livello (
allinterno dellarchitettura RMI) della
comunicazione

• Il Remote Reference Layer (RRL) ha il compito di
  instaurare un connessione virtuale fra il client
  e il server ( esegue operazioni di codifica e
  decodifica dei dati). Questo adotta un protocollo
  generico e indipendente dal tipo di stub o
  skeleton utilizzato
• Il Transport Layer esegue la connessione vera e
  propria tra le macchine utilizzando le specifiche
  standard di networking di Java, e quindi i socket
  con il protocollo TCP/IP

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Il Transport Layer

• Il TL è responsabile del controllo dello stato
  delle vari connessioni
• I dati vengono visti come sequenze di byte da
  inviare o da leggere
• IL TL si incarica di localizzare il server RMI
  relativo alloggetto remoto richiesto
• Esegue la connessione per mezzo di un socket

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Security manager

• La possibilità di scaricare codice è controllata
  e regolata da un security manager che opera in
  accordo ad una policy
• Il client e il server devono essere eseguiti con
  una policy adeguata alle loro esigenze e alle
  esigenze di sicurezza del sistema specificando il
  parametro
• Djava.security.policyjava.policy
• al momento del lancio dellesecuzione.
  Java.policy è il nome del file dove viene
  specificata la politica di sicurezza.

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I file java.policy

• Esempi di tali file possono essere

grant permission java.security.AllPermis
sion
grant permission java.net.SocketPermission
1024-65535, connect,accept permission
java.net.SocketPermission 80, connect
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Programmare con RMI

• Le classi e i metodi sono contenuti nei package
  java.rmi e java.rmi.server
• Si definisce oggetto remoto un oggetto che
  implementi linterfaccia Remote i cui metodi
  possono essere eseguiti da unapplicazione client
  posta su unaltra macchina virtuale
• Un oggetto diventa remoto se implementa
  uninterfaccia remota, ossia uninterfaccia che
  estende linterfaccia java.rmi.Remote

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Le classi di oggetti remoti

• Una classe può implementare un numero a piacere
  di interfacce remote.
• Una classe può estendere una classe che
  implementa una interfaccia remota.
• Una classe può definire anche dei metodi che non
  fanno parte delle interfacce remote e che
  pertanto sono chiamabili solo in locale
• La classe deve supportare accessi concorrenti
  perché più client potrebbero usarla
  contemporaneamente. (Bisogna usare metodi/blocchi
  synchronized dove serve)

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Client e server in RMI?

• Sia il client che il server di una
  applicazione possono allocare degli oggetti
  remoti ed esportarli con un nome sul registry
  oppure possono passarli come parametri di altri
  oggetti remoti.
• Dal punto di vista del singolo oggetto remoto il
  server è chi lo alloca e lo esporta mentre il
  client è chi richiede un riferimento ad un
  oggetto remoto.
• In definitiva quindi con RMI tutte le parti di
  una applicazione distribuita possono agire sia
  come client che come server.

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Come trasformare un oggetto in un oggetto remoto?
Oggetto classico
public class MyServer public String
concat(String a, String b) return ab
Corrispettiva implementazione remota
public interface MyServerInterface extend
Remote public String concat (String a, String
b)throws RemoteException
public class MyServerImpl implements
MyServerInterface extends UnicastRemoteObject
public MyServerImpl() throws RemoteException
public String concat (String a, String
b)throws RemoteException return ab
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Hello World con RMI

• Scrivere lintefaccia delloggetto remoto
  Hello.java
• Scrivere il client che richiede laccesso
  alloggetto remoto HelloClient.java
• Scrivere il server che implementa linterfaccia e
  la rende accessibile HelloImpl.java da cui in
  seguito generare stub e skeleton

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Hello World con RMI - linterfaccia

• Linterfaccia remota deve dichiarare tutti i
  metodi che si vuole poter richiamare in maniera
  remota
• deve essere dichiarata public
• deve estendere linterfaccia java.rmi.Remote
• ogni metodo deve dichiarare java.rmi.RemoteExcept
  ion nella sezione throws per proteggere
  lapplicazione da anomalie derivanti
  dallutilizzo di risorse remote

//linterfaccia delloggetto remoto package
hello import java.rmi.Remote import
java.rmi.RemoteException public interface Hello
extends Remote String sayHello() throws
RemoteException
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Implementazione delloggetto remoto

• deve implementare almeno uninterfaccia remota
• deve definire i costruttori delloggetto remoto
• deve fornire limplementazione dei metodi
  invocati da remoto
• creare e installare il security manager
• creare una o più istanza delloggetto
• identificare e registrare listanza delloggetto
  con un nome nel rmiregistry

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Implementare linterfaccia remota
public class HelloImpl extends UnicastRemoteObject
implements Hello

• dichiara che implementa lintefaccia Hello ( con
  tutti i sui metodi)
• estende la classe UnicastRemoteObject per
  consentire la creazione di un oggetto remoto che
• adotta i protocolli di comunicazione di default
  di RMI basata sui socket e TCP
• rimane costantemente attivo

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Definire i costruttori
public HelloImpl()throws RemoteException super(
)

• il metodo super() chiama il costruttore della
  classe UnicastRemoteObject che esegue le
  inizializzazioni necessarie per consentire di
  rimanere in attesa (listen) di richieste remote
  su una porta e poterle gestire (accept)
• potrebbe generare leccezione RemoteException se
  la connessione non fosse possibile

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Implementazione dei metodi remoti
public String sayHello() return "Hello
World"

• devono essere implementati tutti i metodi
  dellinterfaccia
• gli argomenti dei metodi e i risultati restituiti
  devono essere oggetti serializzabili

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Il security manager
Chi garantisce che il codice scaricato da remoto
non esegua operazioni pericolose?
if(System.getSecurityManager()
null) System.setSecurityManager(new
RMISecurityManager())

• Il metodo main deve creare e installare un
  security manager, che può essere il
  RMISecurityManager o definito in altro modo
• Il S.M. garantisce che le classi che vengono
  caricate non eseguano operazioni per le quali non
  siano abilitate
• se il S.M non è specificato non è permesso nessun
  caricamento di classi da parte sia del client (
  stub ) che del server

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Istanziare gli oggetti remoti
HelloImpl obj new HelloImpl()

• Nel metodo main si devono creare una o più
  istanze delloggetto che fornisce il servizio
• Una volta creato, loggetto è pronto per
  accettare richieste remote

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Registrare loggetto remoto

• Naming.rebind("//localhost/HelloServer",obj)
• Il client deve poter ottenere un riferimento
  alloggetto remoto
• RMI fornisce un registry degli oggetti per creare
  unassociazione (bind) fra un nome URL-formatted
  e un oggetto
• lRMI registry è un name-service che consente ai
  client di ottenere riferimenti agli oggetti una
  volta registrato loggetto i client possono farne
  richiesta attraverso il nome e invocarne i metodi
• nessun protocollo deve essere specificato nel
  primo argomento
• la porta di default su cui risponde il
  RMIregistry è la 1099, ma può essere cambiata

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Registrare loggetto remoto

• Un applicazione puo creare unassociazione solo
  sul RMIregistry del host locale
• I client possono invece eseguire la propria
  ricerca di oggetti su qualunque host
• Loperazione di registrazione può generare varie
  eccezioni
• AlreadyBoundException, se il nome logico è gia
  utilizzato
• MalformedURLException, per errori nella sintassi
  dellURL
• RemoteException negli altri casi

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// implementazione delloggetto remoto package
hello import java.rmi.RemoteException import
java.rmi.Naming import java.rmi.server.UnicastRem
oteObject import java.rmi.RMISecurityManager pu
blic class HelloImpl extends UnicastRemoteObject
implements Hello public HelloImpl()throws
RemoteException super() public String
sayHello() return "Hello World" public
static void main(String args) if(System.getSe
curityManager() null) System.setSecurityMan
ager(new RMISecurityManager()) try
HelloImpl obj new HelloImpl() Naming.re
bind("//localhost/HelloServer",obj) System.out
.println("Hello Server bound in
registry") catch(Exception e) System.out.p
rintln("HelloImpl err "e.getMessage())
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Un client per richiamare gli oggetti remoti

• Deve ottenere un riferimento alloggetto remoto
  che vuole richiamare dal RMIregistry eseguito sul
  server, utilizzando unistanza dello stub a cui
  passare hostname ( ed eventualmente porta) e nome
  delloggetto
• obj (Hello)Naming.lookup("//localhost/HelloServer
  ")
• Richiama i metodi delloggetto secondo la
  sintassi solita
• message obj.sayHello()

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// il client per richiamare loggetto remoto
Hello import java.rmi.Naming import
java.rmi.RemoteException import
java.rmi.RMISecurityManager public class
HelloClient public static void main(String
args)
String message"" Hello objnull
if (System.getSecurityManager()
null)
System.setSecurityManager(new RMISecurit
yManager())
try

obj (Hello)Naming.lookup(
"//localhost/HelloServer")
message obj.sayHello()
System.out.println(message)
catch (Exception e)

System.err.println("Hello Server exception "
e.getMessage())
e.printStackTrace()


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Compilazione ed esecuzione

• Compilare i file .java col javac per creare i
  file .class
• Generare stub e skeleton col comando rmic sul
  file che contiene limplementazione delloggetto
  remoto (HelloImpl.class)
• rmic hello.HelloImpl
• questo genera i file HelloImpl_Stub.class e
  HelloImpl_Skel.class
• Lanciare in background sul server lRMIregistry
  col comando rmiregistry . Questo utilizza per
  default la porta 1099 per utilizzarne unaltra
  specificarla come parametro (es. rmiregistry 2001
  ). Ogni volta che viene modificata
  uninterfaccia remota deve essere rieseguito
• Lanciare il server
• Lanciare il client

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Compilazione ed esecuzione
javac hello\Hello.java javac HelloClient.java java
c hello\HelloImpl.java rmic hello.HelloImpl rmir
egistry java -Djava.security.policyjava.policy
hello.HelloImpl java -Djava.security.policyjav
a.policy HelloClient localhost

• Compilare i file .java col javac per creare i
  file .class
• Generare stub e skeleton col comando rmic sul
  file che contiene limplementazione delloggetto
  remoto (HelloImpl.class)
• rmic hello.HelloImpl
• questo genera i file HelloImpl_Stub.class e
  HelloImpl_Skel.class
• Lanciare in background sul server lRMIregistry
  col comando rmiregistry . Questo utilizza per
  default la porta 1099 per utilizzarne unaltra
  specificarla come parametro (es. rmiregistry 2001
  ). Ogni volta che viene modificata
  uninterfaccia remota deve essere rieseguito
• Lanciare il server
• Lanciare il client

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Esempio sulla concorrenzaloggetto remoto

• Creiamo uninterfaccia remota che consenta di
  incrementare un valore è proviamo a chiamarla da
  client diversi. Cosa succede? Se vogliamo
  proteggere parti di codice dei metodi degli
  oggetti remoti da accessi concorrenti pericolosi
  dobbiamo definire questo codice allinterno di
  blocchi synchronized

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Esempio sulla concorrenzaloggetto remoto
package ValNumero import java.rmi.Remote impor
t java.rmi.RemoteException public interface
newValNumero extends Remote int getValore()
throws RemoteException int setValore(int i)
throws RemoteException int incValore() throws
RemoteException
Implementazione del metodo che incrementa il
valore
synchronized public int incValore() int
j //val funziona senza gestire la
concorrenza con synchronozed! jthis.getValore()
this.setValore(j1) return 1