Java RMI(远程方法调用)是一种允许Java程序在不同机器上进行远程通信、交换数据和服务的协议。利用Java RMI实现的分布式计算系统可以使多台计算机共同合作完成一个复杂的计算任务。本文将从以下几个方面介绍如何使用Java RMI实现分布式计算系统。

1. Java RMI的基本概念

Java RMI是Java平台的一个标准扩展，它实现了Java方法间的跨进程通信，使得程序员不需要自己实现Socket、TCP等低层通信协议。Java RMI的核心是远程对象(Remote Object)。远程对象是客户端和服务器端代码之间的桥梁，如图1所示。

图1 Java RMI远程对象

远程对象可以在服务器端创建，并通过Java RMI将其代理对象传递给客户端。客户端可以通过代理对象调用远程对象的方法并获取返回值。

2. Java RMI的实现流程

在Java RMI中，客户端和服务器端通常有三个元素：远程对象、远程接口和远程引用。

（1）远程对象

远程对象是指在服务器端存放的对象，它的方法可以供客户端调用。通常，远程对象要继承java.rmi.server.UnicastRemoteObject类，并实现Remote接口。

（2）远程接口

远程接口定义了客户端和服务器端之间通信的方法列表。在Java RMI中，远程接口必须继承Remote接口，并且每个方法都必须声明抛出RemoteException异常。例如：

```

import java.rmi.Remote;

import java.rmi.RemoteException;

public interface Calculator extends Remote {

public int add(int a, int b) throws RemoteException;

}

```

（3）远程引用

远程引用是指客户端通过远程方法调用获取的代理对象。客户端拥有远程引用之后，就可以像使用本地对象一样调用远程对象的方法。在Java RMI中，远程引用可以通过Naming类或者LocateRegistry类创建。例如：

```

Calculator c = (Calculator) Naming.lookup("rmi://127.0.0.1:1099/CalculatorService");

int result = c.add(1, 2);

```

在上面的代码中，客户端通过Naming.lookup方法获取了一个代理对象，该代理对象指向了名字为“CalculatorService”的远程对象。

3. Java RMI的远程调用协议

Java RMI的远程调用协议(Remote Call Protocol)基于Java序列化机制。当客户端调用远程对象的方法时，Java RMI会将方法的参数序列化成一个字节数组并通过TCP传输到服务器端。服务器端将字节数组反序列化成方法参数，并执行方法。方法执行完毕后，将返回值序列化成字节数组并通过TCP传输回客户端。客户端将返回值反序列化成对象并返回。

4. 使用Java RMI实现分布式计算系统

通过Java RMI，可以将一个复杂的计算任务分成多个小任务，每个小任务在不同的计算机上独立运行。利用Java RMI实现的分布式计算系统示意图如图2所示。

图2 Java RMI分布式计算系统

（1）定义远程接口

首先，我们需要定义一个远程接口，该接口包含了待计算的方法。例如：

```

import java.rmi.Remote;

import java.rmi.RemoteException;

public interface Task extends Remote {

public Object compute() throws RemoteException;

}

```

（2）实现远程对象

接着，我们需要实现远程对象，该对象与客户端通信，接收任务并计算。例如：

```

import java.rmi.RemoteException;

import java.rmi.server.UnicastRemoteObject;

public class TaskImpl extends UnicastRemoteObject implements Task {

private int n;

public TaskImpl(int n) throws RemoteException {

this.n = n;

}

public Object compute() throws RemoteException {

// 计算并返回结果

}

}

```

（3）创建服务器端

我们需要创建一个服务器端程序，该程序负责维护远程对象并将其注册到RMI Registry中，以便客户端可以获取该远程对象的引用。例如：

```

import java.rmi.Naming;

import java.rmi.RemoteException;

import java.rmi.registry.LocateRegistry;

import java.rmi.registry.Registry;

public class Server {

public static void main(String[] args) throws Exception {

LocateRegistry.createRegistry(1099); // 创建RMI Registry

Task task = new TaskImpl(10); // 创建远程对象

Naming.rebind("TaskService", task); // 将远程对象注册到RMI Registry中

}

}

```

（4）创建客户端

最后，我们需要创建一个客户端程序，该程序负责向服务器端请求计算任务，并将任务分发给多个远程对象执行。例如：

```

import java.rmi.Naming;

import java.rmi.RemoteException;

public class Client {

public static void main(String[] args) throws Exception {

Task task = (Task) Naming.lookup("rmi://127.0.0.1:1099/TaskService"); // 获取远程对象引用

// 将任务分成多个子任务，交给多个远程对象执行

}

}

```

5. 总结

Java RMI是一种优秀的分布式系统实现方式，它提供了高效、安全、易用的远程对象通信机制，可以实现跨机器的代码调用和数据传输。，可以有效地提升计算效率，提高应用程序的并行处理能力。在实际应用中，需要考虑到数据安全、网络等因素，合理设计和实现分布式计算系统，才能发挥出Java RMI的优秀性能。