專利名稱：基于Java的進(jìn)程間異步通信的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及進(jìn)程間通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，是涉及一種基于Java的進(jìn)程間異步通信的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
進(jìn)程通信的概念最初來(lái)源于單機(jī)系統(tǒng)。由于每個(gè)進(jìn)程都在自己的地址范圍內(nèi)運(yùn)行，為保證兩個(gè)相互通信的進(jìn)程之間既互不干擾又協(xié)調(diào)一致工作，操作系統(tǒng)為進(jìn)程通信提供了相應(yīng)設(shè)施，如UNIX BSD中的管道(pipe)、命名管道(namedpipe)和軟中斷信號(hào)(signal)，UNIX system V的消息(message)、共享存儲(chǔ)區(qū)(shared memory)和信號(hào)量(semaphore)等，但都僅限于用在本機(jī)進(jìn)程之間通信。網(wǎng)間進(jìn)程通信要解決的是不同主機(jī)進(jìn)程間的相互通信問(wèn)題(可把同機(jī)進(jìn)程通信看作是其中的特例)。為此，首先要解決的是網(wǎng)間進(jìn)程標(biāo)識(shí)問(wèn)題。同一主機(jī)上，不同進(jìn)程可用進(jìn)程號(hào)(process ID)唯一標(biāo)識(shí)。但在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，各主機(jī)獨(dú)立分配的進(jìn)程號(hào)不能唯一標(biāo)識(shí)該進(jìn)程。例如，主機(jī)A賦于某進(jìn)程號(hào)5，在B機(jī)中也可以存在5號(hào)進(jìn)程，因此，“5號(hào)進(jìn)程”這句話就沒(méi)有意義了。
其次，操作系統(tǒng)支持的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議眾多，不同協(xié)議的工作方式不同，地址格式也不同。因此，網(wǎng)間進(jìn)程通信還要解決多重協(xié)議的識(shí)別問(wèn)題。
為了解決上述問(wèn)題，TCP/IP協(xié)議引入了下列幾個(gè)概念。
端口網(wǎng)絡(luò)中可以被命名和尋址的通信端口，是操作系統(tǒng)可分配的一種資源。按照OSI七層協(xié)議的描述，傳輸層與網(wǎng)絡(luò)層在功能上的最大區(qū)別是傳輸層提供進(jìn)程通信能力。從這個(gè)意義上講，網(wǎng)絡(luò)通信的最終地址就不僅僅是主機(jī)地址了，還包括可以描述進(jìn)程的某種標(biāo)識(shí)符。為此，TCP/IP協(xié)議提出了協(xié)議端口(protocol port，簡(jiǎn)稱端口)的概念，用于標(biāo)識(shí)通信的進(jìn)程。
端口是一種抽象的軟件結(jié)構(gòu)(包括一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和I/O緩沖區(qū))。應(yīng)用程序(即進(jìn)程)通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用與某端口建立連接(binding)后，傳輸層傳給該端口的數(shù)據(jù)都被相應(yīng)進(jìn)程所接收，相應(yīng)進(jìn)程發(fā)給傳輸層的數(shù)據(jù)都通過(guò)該端口輸出。在TCP/IP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)中，端口操作類似于一般的I/O操作，進(jìn)程獲取一個(gè)端口，相當(dāng)于獲取本地唯一的I/O文件，可以用一般的讀寫(xiě)原語(yǔ)訪問(wèn)之。
類似于文件描述符，每個(gè)端口都擁有一個(gè)叫端口號(hào)(port number)的整數(shù)型標(biāo)識(shí)符，用于區(qū)別不同端口。由于TCP/IP傳輸層的兩個(gè)協(xié)議TCP和UDP是完全獨(dú)立的兩個(gè)軟件模塊，因此各自的端口號(hào)也相互獨(dú)立，如TCP有一個(gè)255號(hào)端口，UDP也可以有一個(gè)255號(hào)端口，二者并不沖突。
端口號(hào)的分配是一個(gè)重要問(wèn)題。有兩種基本分配方式第一種叫全局分配，這是一種集中控制方式，由一個(gè)公認(rèn)的中央機(jī)構(gòu)根據(jù)用戶需要進(jìn)行統(tǒng)一分配，并將結(jié)果公布于眾。第二種是本地分配，又稱動(dòng)態(tài)連接，即進(jìn)程需要訪問(wèn)傳輸層服務(wù)時(shí)，向本地操作系統(tǒng)提出申請(qǐng)，操作系統(tǒng)返回一個(gè)本地唯一的端口號(hào)，進(jìn)程再通過(guò)合適的系統(tǒng)調(diào)用將自己與該端口號(hào)聯(lián)系起來(lái)(綁扎)。TCP/IP端口號(hào)的分配中綜合了上述兩種方式。TCP/IP將端口號(hào)分為兩部分，少量的作為保留端口，以全局方式分配給服務(wù)進(jìn)程。因此，每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器都擁有一個(gè)全局公認(rèn)的端口(即周知口，well-known port)，即使在不同機(jī)器上，其端口號(hào)也相同。剩余的為自由端口，以本地方式進(jìn)行分配。TCP和UDP均規(guī)定，小于256的端口號(hào)才能作保留端口。
地址網(wǎng)絡(luò)通信中通信的兩個(gè)進(jìn)程分別在不同的機(jī)器上。在互連網(wǎng)絡(luò)中，兩臺(tái)機(jī)器可能位于不同的網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備(網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)橋，路由器等)連接。
連接兩個(gè)進(jìn)程間的通信鏈路稱為連接。連接在內(nèi)部表現(xiàn)為一些緩沖區(qū)和一組協(xié)議機(jī)制，在外部表現(xiàn)出比無(wú)連接高的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于Java的進(jìn)程間異步通信的實(shí)現(xiàn)方法。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
一種基于Java的進(jìn)程間異步通信的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟(1)通信服務(wù)進(jìn)程的實(shí)現(xiàn)通信服務(wù)進(jìn)程是利用Java提供的多線程機(jī)制，維護(hù)三個(gè)核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通信結(jié)構(gòu)表、進(jìn)程組索引表和發(fā)送線程實(shí)例表；通信服務(wù)進(jìn)程包括六個(gè)模塊進(jìn)程注冊(cè)模塊、消息接收模塊、消息分發(fā)模塊、控制模塊、通信結(jié)構(gòu)類和消息發(fā)送模塊；(2)進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程向通信進(jìn)程的上層應(yīng)用提供一個(gè)異步的消息觸發(fā)通信界面，進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程由進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)模塊實(shí)現(xiàn)，它包括發(fā)送模塊、接收模塊、消息觸發(fā)模塊和消息處理模塊；(3)消息的設(shè)計(jì)消息由消息頭和消息體組成，消息頭包括消息的類型和進(jìn)程的尋址信息，消息體包含用戶數(shù)據(jù)；(4)通信過(guò)程①進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程發(fā)送模塊利用Java提供的對(duì)象序列化機(jī)制，直接將以消息對(duì)象封裝的消息發(fā)往網(wǎng)關(guān)；②通信服務(wù)進(jìn)程注冊(cè)模塊由端口監(jiān)聽(tīng)線程和訪問(wèn)控制線程構(gòu)成，端口監(jiān)聽(tīng)線程監(jiān)聽(tīng)來(lái)自于通信進(jìn)程的連接請(qǐng)求，每收到一個(gè)連接請(qǐng)求，啟動(dòng)一個(gè)訪問(wèn)控制線程，檢查連接的合法性如果口令正確，在通信結(jié)構(gòu)類中增加該連接對(duì)應(yīng)的套接字，以及相應(yīng)的對(duì)象輸入和對(duì)象輸出，并為該連接新建消息發(fā)送線程實(shí)例，將其寫(xiě)入消息分發(fā)模塊維護(hù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，如果口令不正確，關(guān)閉該連接；③通信服務(wù)進(jìn)程消息接收模塊采用非阻塞方式輪詢通信結(jié)構(gòu)表中所有的套接字，記錄下有消息到達(dá)的套接字，依次從其中讀取消息，每得到一條消息，通過(guò)消息分發(fā)器選擇消息發(fā)送模塊中合適的發(fā)送線程實(shí)例進(jìn)行發(fā)送；④通信服務(wù)進(jìn)程消息分發(fā)模塊根據(jù)消息的組標(biāo)識(shí)查找目的進(jìn)程所在進(jìn)程組的發(fā)送線程實(shí)例表，在發(fā)送線程實(shí)例表中根據(jù)目的進(jìn)程的組內(nèi)標(biāo)識(shí)查找該進(jìn)程對(duì)應(yīng)的發(fā)送線程實(shí)例樹(shù)，將消息傳給樹(shù)上所有的葉子節(jié)點(diǎn)一一發(fā)送線程實(shí)例，由它們負(fù)責(zé)將消息發(fā)送到目的進(jìn)程，發(fā)送線程實(shí)例樹(shù)維護(hù)向同一個(gè)通信進(jìn)程發(fā)送消息的所有的發(fā)送線程實(shí)例；⑤通信服務(wù)進(jìn)程控制模塊保證資源的及時(shí)釋放，檢查發(fā)送線程實(shí)例樹(shù)中發(fā)送線程的狀態(tài)，如果已經(jīng)死掉，釋放指向該線程的句柄，關(guān)閉并刪除相應(yīng)的通信結(jié)構(gòu)；⑥通信服務(wù)進(jìn)程消息發(fā)送模塊負(fù)責(zé)將消息發(fā)往目的進(jìn)程，包括多個(gè)發(fā)送線程實(shí)例，發(fā)送線程維護(hù)一個(gè)私有的消息隊(duì)列，用于保存等待發(fā)送的消息，消息隊(duì)列為空時(shí)線程處于阻塞狀態(tài)，有消息需要發(fā)送時(shí)，消息分發(fā)模塊會(huì)把消息寫(xiě)入消息隊(duì)列并喚醒該線程；⑦進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程接收模塊接收從網(wǎng)關(guān)發(fā)來(lái)的消息，在線程內(nèi)部維護(hù)一個(gè)待處理消息隊(duì)列和消息處理線程池，采用阻塞的通信方式，阻塞監(jiān)聽(tīng)與網(wǎng)關(guān)通信的連接，每當(dāng)有消息到達(dá)時(shí)被喚醒，對(duì)消息進(jìn)行處理；⑧進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)模塊收到一個(gè)消息后，在消息處理線程中首先判斷消息的類型是數(shù)據(jù)報(bào)消息還是應(yīng)答消息，如果是數(shù)據(jù)報(bào)消息，根據(jù)消息源的組標(biāo)識(shí)，調(diào)用消息處理接口實(shí)現(xiàn)樹(shù)中的相應(yīng)的處理方法進(jìn)行處理，如果是應(yīng)答消息，根據(jù)消息序號(hào)在消息配對(duì)隊(duì)列中查找配對(duì)對(duì)象，調(diào)用該對(duì)象提供的對(duì)應(yīng)答消息的處理方法，消息處理接口的實(shí)現(xiàn)和配對(duì)對(duì)象中的應(yīng)答消息處理方法都由上層應(yīng)用實(shí)現(xiàn)；⑨進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程消息接收模塊每收到一條消息，激活消息處理線程池中的一個(gè)空余線程完成消息的處理。
作為一種改進(jìn)，所述的進(jìn)程注冊(cè)模塊控制通信進(jìn)程的連入，保證通信服務(wù)進(jìn)程的安全性；所述的消息接收模塊接收通信進(jìn)程發(fā)來(lái)的消息；所述的消息分發(fā)模塊維護(hù)進(jìn)程組索引表和組內(nèi)進(jìn)程索引表，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)進(jìn)程的尋址和發(fā)送線程實(shí)例的維護(hù)；所述的控制模塊保證資源的及時(shí)釋放；所述的通信結(jié)構(gòu)類維護(hù)通信結(jié)構(gòu)表，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信結(jié)構(gòu)表的增、刪、改方法；所述的消息發(fā)送模塊負(fù)責(zé)將消息發(fā)往目的進(jìn)程。
作為一種改進(jìn)，所述的通信結(jié)構(gòu)表記錄連入網(wǎng)關(guān)的所有套接字以及建立在其上的對(duì)象輸入和對(duì)象輸出，所述的進(jìn)程組索引表是以目標(biāo)進(jìn)程組標(biāo)識(shí)為關(guān)鍵字，以指向發(fā)送線程實(shí)例表的句柄為值的哈希表，所述的發(fā)送線程實(shí)例表是以目標(biāo)進(jìn)程的組內(nèi)標(biāo)識(shí)為關(guān)鍵宇，指向該進(jìn)程對(duì)應(yīng)的發(fā)送線程實(shí)例樹(shù)的句柄為值的哈希表。
作為一種改進(jìn)，所述的發(fā)送模塊利用Java提供的對(duì)象序列化機(jī)制，直接將以消息對(duì)象封裝的消息發(fā)往網(wǎng)關(guān)；所述的接收模塊接收從網(wǎng)關(guān)發(fā)來(lái)的消息；所述的消息觸發(fā)模塊維護(hù)消息處理接口的實(shí)現(xiàn)，將其組織成樹(shù)狀結(jié)構(gòu)——消息接口實(shí)現(xiàn)樹(shù)；所述的消息處理模塊由消息處理線程構(gòu)成，該模塊完成對(duì)消息的處理。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明采用了集中式的通信方式，并且在與上層應(yīng)用的交互中引入了消息觸發(fā)機(jī)制，對(duì)收到的消息由通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)用回調(diào)函數(shù)進(jìn)行處理。同時(shí)，將消息封裝成對(duì)象，利用Java的序列化機(jī)制直接傳送對(duì)象，簡(jiǎn)化上層應(yīng)用對(duì)消息的封裝與解析。進(jìn)程只和服務(wù)程序通信，進(jìn)程間以服務(wù)程序作為中介交換信息。進(jìn)程了解服務(wù)程序的位置，服務(wù)程序保留所有進(jìn)程的信息。本發(fā)明中的方法適用于各種進(jìn)程分布模型，不受遷移的影響。


圖1是本發(fā)明的原理框圖；圖2是通信服務(wù)進(jìn)程的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖，下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
一種基于Java的進(jìn)程間異步通信的實(shí)現(xiàn)方法，其具體實(shí)施方法如下(1)通信服務(wù)進(jìn)程的實(shí)現(xiàn)通信服務(wù)進(jìn)程是通信的中轉(zhuǎn)站，設(shè)計(jì)上采用了“慢收”“快發(fā)”的策略，并充分利用Java提供的多線程機(jī)制，是一個(gè)包含多個(gè)線程的進(jìn)程，維護(hù)三個(gè)核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通信結(jié)構(gòu)表、進(jìn)程組索引表和發(fā)送線程實(shí)例表；通信結(jié)構(gòu)表記錄連入網(wǎng)關(guān)的所有套接字以及建立在其上的對(duì)象輸入(ObjectInput)和對(duì)象輸出(Object Out)，進(jìn)程組索引表是以目標(biāo)進(jìn)程組標(biāo)識(shí)為關(guān)鍵字，以指向發(fā)送線程實(shí)例表的句柄為值的哈希表，發(fā)送線程實(shí)例表是以目標(biāo)進(jìn)程的組內(nèi)標(biāo)識(shí)為關(guān)鍵宇，指向該進(jìn)程對(duì)應(yīng)的發(fā)送線程實(shí)例樹(shù)的句柄為值的哈希表；通信服務(wù)進(jìn)程由六個(gè)模塊構(gòu)成·進(jìn)程注冊(cè)模塊控制通信進(jìn)程的連入，保證通信服務(wù)進(jìn)程的安全性；·消息接收模塊接收通信進(jìn)程發(fā)來(lái)的消息；·消息分發(fā)模塊是通信服務(wù)進(jìn)程的核心部件，維護(hù)進(jìn)程組索引表和組內(nèi)進(jìn)程索引表，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)進(jìn)程的尋址和發(fā)送線程實(shí)例的維護(hù)；·控制模塊保證資源的及時(shí)釋放；·通信結(jié)構(gòu)類維護(hù)通信結(jié)構(gòu)表，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信結(jié)構(gòu)表的增、刪、改方法；
·消息發(fā)送模塊負(fù)責(zé)將消息發(fā)往目的進(jìn)程；(2)進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程向通信進(jìn)程的上層應(yīng)用提供一個(gè)異步的消息觸發(fā)通信界面，進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程由進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)模塊實(shí)現(xiàn)，它包括發(fā)送模塊、接收模塊、消息觸發(fā)模塊和消息處理模塊；·發(fā)送模塊利用Java提供的對(duì)象序列化機(jī)制，直接將以Message對(duì)象(消息對(duì)象)封裝的消息發(fā)往網(wǎng)關(guān)；·接收模塊接收從網(wǎng)關(guān)發(fā)來(lái)的消息；·消息觸發(fā)模塊維護(hù)消息處理接口的實(shí)現(xiàn)，將其組織成樹(shù)狀結(jié)構(gòu)——消息接口實(shí)現(xiàn)樹(shù)；·消息處理模塊由消息處理線程構(gòu)成，該模塊完成對(duì)消息的處理；(3)消息的設(shè)計(jì)消息采用對(duì)象方式實(shí)現(xiàn)，主要支持3種類型的消息數(shù)據(jù)報(bào)消息、請(qǐng)求消息和應(yīng)答消息，消息由消息頭和消息體組成，消息頭包括消息的類型和進(jìn)程的尋址信息，消息體包含用戶數(shù)據(jù)；(4)通信過(guò)程①進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程發(fā)送模塊利用Java提供的對(duì)象序列化機(jī)制，直接將以Message對(duì)象(消息對(duì)象)封裝的消息發(fā)往網(wǎng)關(guān)；②通信服務(wù)進(jìn)程注冊(cè)模塊由端口監(jiān)聽(tīng)線程和訪問(wèn)控制線程構(gòu)成，端口監(jiān)聽(tīng)線程在通信服務(wù)進(jìn)程啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)，監(jiān)聽(tīng)來(lái)自于通信進(jìn)程的連接請(qǐng)求，每收到一個(gè)連接請(qǐng)求，啟動(dòng)一個(gè)訪問(wèn)控制線程，檢查連接的合法性要求連入的通信進(jìn)程在發(fā)送連接請(qǐng)求后的規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)送注冊(cè)消息，注冊(cè)消息中包含該進(jìn)程的標(biāo)識(shí)和注冊(cè)口令，如果口令正確，在通信結(jié)構(gòu)類中增加該連接對(duì)應(yīng)的套接字，以及相應(yīng)的對(duì)象輸入和對(duì)象輸出，并為該連接新建消息發(fā)送線程實(shí)例，將其寫(xiě)入消息分發(fā)模塊維護(hù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，如果口令不正確，關(guān)閉該連接；③通信服務(wù)進(jìn)程消息接收模塊在通信服務(wù)進(jìn)程初始化的時(shí)候啟動(dòng)，通信服務(wù)進(jìn)程關(guān)閉時(shí)停止，在通信服務(wù)進(jìn)程的生存期始終處于可調(diào)度狀態(tài)，消息接收模塊采用非阻塞方式輪詢通信結(jié)構(gòu)表中所有的套接字，記錄下有消息到達(dá)的套接字，依次從其中讀取消息，每得到一條消息，通過(guò)消息分發(fā)器選擇消息發(fā)送模塊中合適的發(fā)送線程實(shí)例進(jìn)行發(fā)送；
④每當(dāng)有消息到達(dá)，通信服務(wù)進(jìn)程消息分發(fā)模塊根據(jù)消息的組標(biāo)識(shí)查找目的進(jìn)程所在進(jìn)程組的發(fā)送線程實(shí)例表，在發(fā)送線程實(shí)例表中根據(jù)目的進(jìn)程的組內(nèi)標(biāo)識(shí)查找該進(jìn)程對(duì)應(yīng)的發(fā)送線程實(shí)例樹(shù)，將消息傳給樹(shù)上所有的葉子節(jié)點(diǎn)——發(fā)送線程實(shí)例，由它們負(fù)責(zé)將消息發(fā)送到目的進(jìn)程，發(fā)送線程實(shí)例樹(shù)維護(hù)向同一個(gè)通信進(jìn)程發(fā)送消息的所有的發(fā)送線程實(shí)例；⑤由于通信網(wǎng)關(guān)同時(shí)要和多個(gè)通信進(jìn)程保持聯(lián)接，內(nèi)部有多個(gè)通信線程，線程的狀態(tài)都在動(dòng)態(tài)的變化中，通信服務(wù)進(jìn)程控制模塊保證資源的及時(shí)釋放，它是一個(gè)后臺(tái)線程，定時(shí)啟動(dòng)，檢查發(fā)送線程實(shí)例樹(shù)中發(fā)送線程的狀態(tài)，如果已經(jīng)死掉，釋放指向該線程的句柄，關(guān)閉并刪除相應(yīng)的通信結(jié)構(gòu)；⑥通信服務(wù)進(jìn)程消息發(fā)送模塊負(fù)責(zé)將消息發(fā)往目的進(jìn)程，包括多個(gè)發(fā)送線程實(shí)例(每個(gè)通信連接對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)送線程實(shí)例)，發(fā)送線程維護(hù)一個(gè)私有的消息隊(duì)列，用于保存等待發(fā)送的消息，消息隊(duì)列為空時(shí)線程處于阻塞狀態(tài)，有消息需要發(fā)送時(shí)，消息分發(fā)模塊會(huì)把消息寫(xiě)入消息隊(duì)列并喚醒該線程；⑦進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程接收模塊接收從網(wǎng)關(guān)發(fā)來(lái)的消息，在線程內(nèi)部維護(hù)一個(gè)待處理消息隊(duì)列和消息處理線程池，采用阻塞的通信方式，阻塞監(jiān)聽(tīng)與網(wǎng)關(guān)通信的連接，每當(dāng)有消息到達(dá)時(shí)被喚醒，對(duì)消息進(jìn)行處理；⑧進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)模塊收到一個(gè)消息后，在消息處理線程中首先判斷消息的類型是數(shù)據(jù)報(bào)消息還是應(yīng)答消息，如果是數(shù)據(jù)報(bào)消息，根據(jù)消息源的組標(biāo)識(shí)，調(diào)用消息處理接口實(shí)現(xiàn)樹(shù)中的相應(yīng)的處理方法進(jìn)行處理，如果是應(yīng)答消息，根據(jù)消息序號(hào)在消息配對(duì)隊(duì)列中查找配對(duì)對(duì)象，調(diào)用該對(duì)象提供的對(duì)應(yīng)答消息的處理方法，消息處理接口的實(shí)現(xiàn)和配對(duì)對(duì)象中的應(yīng)答消息處理方法都由上層應(yīng)用實(shí)現(xiàn)；⑨進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程消息接收模塊每收到一條消息，激活消息處理線程池中的一個(gè)空余線程完成消息的處理。
通過(guò)以上步驟實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的異步通信。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實(shí)用新型公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于Java的進(jìn)程間異步通信的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟(1)通信服務(wù)進(jìn)程的實(shí)現(xiàn)通信服務(wù)進(jìn)程是利用Java提供的多線程機(jī)制，維護(hù)三個(gè)核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通信結(jié)構(gòu)表、進(jìn)程組索引表和發(fā)送線程實(shí)例表；通信服務(wù)進(jìn)程包括六個(gè)模塊進(jìn)程注冊(cè)模塊、消息接收模塊、消息分發(fā)模塊、控制模塊、通信結(jié)構(gòu)類和消息發(fā)送模塊；(2)進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程向通信進(jìn)程的上層應(yīng)用提供一個(gè)異步的消息觸發(fā)通信界面，進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程由進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)模塊實(shí)現(xiàn)，它包括發(fā)送模塊、接收模塊、消息觸發(fā)模塊和消息處理模塊；(3)消息的設(shè)計(jì)消息由消息頭和消息體組成，消息頭包括消息的類型和進(jìn)程的尋址信息，消息體包含用戶數(shù)據(jù)；(4)通信過(guò)程①進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程發(fā)送模塊利用Java提供的對(duì)象序列化機(jī)制，直接將以消息對(duì)象封裝的消息發(fā)往網(wǎng)關(guān)；②通信服務(wù)進(jìn)程注冊(cè)模塊由端口監(jiān)聽(tīng)線程和訪問(wèn)控制線程構(gòu)成，端口監(jiān)聽(tīng)線程監(jiān)聽(tīng)來(lái)自于通信進(jìn)程的連接請(qǐng)求，每收到一個(gè)連接請(qǐng)求，啟動(dòng)一個(gè)訪問(wèn)控制線程，檢查連接的合法性如果口令正確，在通信結(jié)構(gòu)類中增加該連接對(duì)應(yīng)的套接字，以及相應(yīng)的對(duì)象輸入和對(duì)象輸出，并為該連接新建消息發(fā)送線程實(shí)例，將其寫(xiě)入消息分發(fā)模塊維護(hù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，如果口令不正確，關(guān)閉該連接；③通信服務(wù)進(jìn)程消息接收模塊采用非阻塞方式輪詢通信結(jié)構(gòu)表中所有的套接字，記錄下有消息到達(dá)的套接字，依次從其中讀取消息，每得到一條消息，通過(guò)消息分發(fā)器選擇消息發(fā)送模塊中合適的發(fā)送線程實(shí)例進(jìn)行發(fā)送；④通信服務(wù)進(jìn)程消息分發(fā)模塊根據(jù)消息的組標(biāo)識(shí)查找目的進(jìn)程所在進(jìn)程組的發(fā)送線程實(shí)例表，在發(fā)送線程實(shí)例表中根據(jù)目的進(jìn)程的組內(nèi)標(biāo)識(shí)查找該進(jìn)程對(duì)應(yīng)的發(fā)送線程實(shí)例樹(shù)，將消息傳給樹(shù)上所有的葉子節(jié)點(diǎn)一一發(fā)送線程實(shí)例，由它們負(fù)責(zé)將消息發(fā)送到目的進(jìn)程，發(fā)送線程實(shí)例樹(shù)維護(hù)向同一個(gè)通信進(jìn)程發(fā)送消息的所有的發(fā)送線程實(shí)例；⑤通信服務(wù)進(jìn)程控制模塊保證資源的及時(shí)釋放，檢查發(fā)送線程實(shí)例樹(shù)中發(fā)送線程的狀態(tài)，如果已經(jīng)死掉，釋放指向該線程的句柄，關(guān)閉并刪除相應(yīng)的通信結(jié)構(gòu)；⑥通信服務(wù)進(jìn)程消息發(fā)送模塊負(fù)責(zé)將消息發(fā)往目的進(jìn)程，包括多個(gè)發(fā)送線程實(shí)例，發(fā)送線程維護(hù)一個(gè)私有的消息隊(duì)列，用于保存等待發(fā)送的消息，消息隊(duì)列為空時(shí)線程處于阻塞狀態(tài)，有消息需要發(fā)送時(shí)，消息分發(fā)模塊會(huì)把消息寫(xiě)入消息隊(duì)列并喚醒該線程；⑦進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程接收模塊接收從網(wǎng)關(guān)發(fā)來(lái)的消息，在線程內(nèi)部維護(hù)一個(gè)待處理消息隊(duì)列和消息處理線程池，采用阻塞的通信方式，阻塞監(jiān)聽(tīng)與網(wǎng)關(guān)通信的連接，每當(dāng)有消息到達(dá)時(shí)被喚醒，對(duì)消息進(jìn)行處理；⑧進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)模塊收到一個(gè)消息后，在消息處理線程中首先判斷消息的類型是數(shù)據(jù)報(bào)消息還是應(yīng)答消息，如果是數(shù)據(jù)報(bào)消息，根據(jù)消息源的組標(biāo)識(shí)，調(diào)用消息處理接口實(shí)現(xiàn)樹(shù)中的相應(yīng)的處理方法進(jìn)行處理，如果是應(yīng)答消息，根據(jù)消息序號(hào)在消息配對(duì)隊(duì)列中查找配對(duì)對(duì)象，調(diào)用該對(duì)象提供的對(duì)應(yīng)答消息的處理方法，消息處理接口的實(shí)現(xiàn)和配對(duì)對(duì)象中的應(yīng)答消息處理方法都由上層應(yīng)用實(shí)現(xiàn)；⑨進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程消息接收模塊每收到一條消息，激活消息處理線程池中的一個(gè)空余線程完成消息的處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中步驟(1)所述的基于Java的進(jìn)程間異步通信的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述的進(jìn)程注冊(cè)模塊控制通信進(jìn)程的連入，保證通信服務(wù)進(jìn)程的安全性；所述的消息接收模塊接收通信進(jìn)程發(fā)來(lái)的消息；所述的消息分發(fā)模塊維護(hù)進(jìn)程組索引表和組內(nèi)進(jìn)程索引表，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)進(jìn)程的尋址和發(fā)送線程實(shí)例的維護(hù)；所述的控制模塊保證資源的及時(shí)釋放；所述的通信結(jié)構(gòu)類維護(hù)通信結(jié)構(gòu)表，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信結(jié)構(gòu)表的增、刪、改方法；所述的消息發(fā)送模塊負(fù)責(zé)將消息發(fā)往目的進(jìn)程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Java的進(jìn)程間異步通信的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述的通信結(jié)構(gòu)表記錄連入網(wǎng)關(guān)的所有套接字以及建立在其上的對(duì)象輸入和對(duì)象輸出，所述的進(jìn)程組索引表是以目標(biāo)進(jìn)程組標(biāo)識(shí)為關(guān)鍵字，以指向發(fā)送線程實(shí)例表的句柄為值的哈希表，所述的發(fā)送線程實(shí)例表是以目標(biāo)進(jìn)程的組內(nèi)標(biāo)識(shí)為關(guān)鍵宇，指向該進(jìn)程對(duì)應(yīng)的發(fā)送線程實(shí)例樹(shù)的句柄為值的哈希表。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Java的進(jìn)程間異步通信的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述的發(fā)送模塊利用Java提供的對(duì)象序列化機(jī)制，直接將以消息對(duì)象封裝的消息發(fā)往網(wǎng)關(guān)；所述的接收模塊接收從網(wǎng)關(guān)發(fā)來(lái)的消息；所述的消息觸發(fā)模塊維護(hù)消息處理接口的實(shí)現(xiàn)，將其組織成樹(shù)狀結(jié)構(gòu)——消息接口實(shí)現(xiàn)樹(shù)；所述的消息處理模塊由消息處理線程構(gòu)成，該模塊完成對(duì)消息的處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及進(jìn)程間通信技術(shù)領(lǐng)域，旨在提供一種基于Java的進(jìn)程間異步通信的實(shí)現(xiàn)方法。該方法包括以下步驟(1)通信服務(wù)進(jìn)程的實(shí)現(xiàn)；(2)進(jìn)程內(nèi)通信服務(wù)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)；(3)消息的設(shè)計(jì)；(4)通信過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明采用了集中式的通信方式，并且在與上層應(yīng)用的交互中引入了消息觸發(fā)機(jī)制，對(duì)收到的消息由通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)用回調(diào)函數(shù)進(jìn)行處理。同時(shí)，將消息封裝成對(duì)象，利用Java的序列化機(jī)制直接傳送對(duì)象，簡(jiǎn)化上層應(yīng)用對(duì)消息的封裝與解析；進(jìn)程只和服務(wù)程序通信，進(jìn)程間以服務(wù)程序作為中介交換信息；進(jìn)程了解服務(wù)程序的位置，服務(wù)程序保留所有進(jìn)程的信息。本發(fā)明中的方法適用于各種進(jìn)程分布模型，不受遷移的影響。
文檔編號(hào)H04L29/06GK1975680SQ20061015479
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月27日
發(fā)明者胡威, 陳天洲, 謝斌, 楊揚(yáng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)