Middleware in Java: Leitfaden zum Entwurf verteilter Anwendungen — Implementierung von verteilten Systemen über JMS — Verteilte Objekte über RMI und CORBA

295 Pages·2005·22.27 MB·German

by  Steffen Heinzl

,,1 ... 1
eine sehr gute Einfuhrung in relevante Techniken zur Ent
wicklung verteilter Anwendungen unter Nutzung verfugbarer
Middleware-Technologien 1. .. 1 Durch die Fragenkataloge, Bei
spiel programme und die detaillierte Diskussion der relevanten
Konzepte vermittelt das Buch ein tiefes Verstandnis der Materie.
Verschiedene Leserkreise werden von dem Buch profitieren:
Lehrende und Studierende mit Vorkenntnissen in java sowie
industrielle Softwareentwickler und Enscheider mit program
miertechnischem Hintergrund, die sich fur die Programmie
rung verteilter Systeme interessieren."
Prof. Dr. Bernd Freisleben, Philipps-Universitiit Marburg
"Middleware in java ist ein Muss fur jeden Informatiker. Das
Lehrbuch ist eine sehr gelungene Mischung aus Theorie und
praktischen Anwendungen. Mit Hilfe der Vielzahl von typi
schen Beispielen, die vollstandig dargestellt sind, findet man
den Einstieg in das komplexe Thema uberraschend schnell. Fur
die Programmiersprache java gibt es bisher nichts Vergleich-
bares." Prof. Dr. Helmut Dohmann, FH Fulda
hrsg. von Helmut Dohmann, Gerhard Fuchs und Karim Khakzar
Die Reihe bietet aktuelle IT-Themen in TuchfOhlung mit den
Erfordernissen der Praxis. Kompetent und losungsorientiert
richtet sie sich an IT-Spezialisten und Entscheider, die Ihr
Unternehmen durch effizienten IT-Einsatz strategisch voran
bringen wollen. Die Herausgeber sind selbst als engagierte
FH-Professoren an der Schnittstelle von IT-Wissen und IT-Praxis
tatig. Die Autoren stellen durchweg konkrete Projekterfahrung
unter Beweis.
In der Reihe sind bereits erschienen:
Nachhaltig erfolgreiches E-Marketing
von Volker Warschburger und Christian Jost
-+--------~------~
Die Praxis des Knowledge Managements
von Andreas Heck
Die Praxis des E-Business
-+-----+------l von Helmut Dohmann, Gerhard Fuchs und Karim Khakzar
Produktionscontrolling mit SAp®-Systemen
von JOrgen Bauer
Controlling von Softwareprojekten
-+-----+------l von Katrin Gruner, Christian Jost und Frank Spiegel
Middleware in Java
von Steffen Heinzl und Markus Mathes
www.vieweg-it.de
Steffen Heinzl
Markus Mathes
Middleware
in Java
Leitfaden zum Entwurf verteilter
Anwendungen - Implementierung von
verteilten Systemen uber JMS - Verteilte
Objekte uber RMI und CORBA
Mit 50 Abbildungen
I I
vleweg
Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek
Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie;
detaillierte bibliografische Daten sind im Internet uber <http://dnb.ddb.de> abrufbar.
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk
berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solchen Namen im Sinne
von Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von
jedermann benutzt werden durfen.
H6chste inhaltliche und technische Qualitat unserer Produkte ist unser liel. Bei der Produktion und
Auslieferung unserer Bucher wollen wir die Umwelt schonen: Dieses Buch ist auf saurefreiem und
chlorfrei gebleichten Papier gedruckt. Die EinschweiBfolie besteht aus Polyathylen und damit aus
organischen Grundstoffen, die weder bei der Herstellung noch bei der Verbrennung Schadstoffe
freisetzen.
1. Auflage Juli 2005
Aile Rechte vorbehalten
© Friedr. Vieweg & Sohn Verlag/GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2005
Lektorat: Dr. Reinald Klockenbusch / Andrea BroBler
Der Vieweg Verlag ist ein Unternehmen von Springer Science+Business Media.
www.vieweg.de
Das Werk einschlieBlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschutzt. Jede
Verwertung auBerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist
ohne lustimmung des Verlags unzulassig und strafbar. Das gilt insbesondere
fUr Vervielfaltigungen, Obersetzungen, Mikroverfilmungen und die Ein
speicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.
Umschlaggestaltung: Ulrike Weigel, www.CorporateDesignGroup.de
Druck und buchbinderische Verarbeitung: MercedesDruck, Berlin
Gedruckt auf saurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier.
ISBN-13: 978-3-528-05912-5 e-ISBN-13: 978-3-322-80262-0
001: 10.1007/978-3-322-80262-0
Ich widme dieses Buch meinen Eltem Hubert und Ingrid Mathes.
Markus Mathes
FUr meine Eltem Doris und Georg Heinzl
Steffen Heinzl
Ober die Autoren
Steffen Heinzl
Steffen Heinzl studierte an der Fachhochschule Fulda Infonnatik
mit dem Schwerpunkt Telekommunikation. Seine Diplomarbeit
"Entwicklung einer Administrationsbibliothek fur Java Threads"
verfasste er bei der Engineering + Design AG (EDAG). Derzeit
promoviert er im Fachbereich Mathematik und Infonnatik an der
Philipps-Universitat Marburg in der Arbeitsgruppe von Herm
Prof. Dr. Freisleben. Themenschwerpunkt in der Forschung sind
innovative Konzepte verteilter Systeme.
Markus Mathes
Markus Mathes studierte ebenfalls an der Fachhochschule Fulda
im Fachbereich Angewandte Infonnatik mit der Spezialisierung
auf Telekommunikation. In seiner Diplomarbeit beschaftigte er
sich mit dem Einsatz von nachrichtenorientierter Middleware in
der Industrieautmation. Derzeit promoviert er im Fachbereich
Mathematik und Informatik an der Philipps-Universitat Marburg
in der Arbeitsgruppe von Herm Prof. Dr. Freisleben. Seine For
schungsinteressen sind innovative Konzepte verteilter Systeme.
Geleitwort Herr Prof. Dr. Freisleben
Die Entwicklung verteilter Softwareanwendungen, die auf ver
netzten Rechnem innerhalb des Intemets ablaufen, zahlt heutzu
tage zu den Kernkompetenzen von Informatikem in Forschung,
Lehre und Industrie. Der Programmiersprache Java kommt in
diesem Zusammenhang wegen ihrer Portabilitat und darnit we
gen der M6glichkeit ihres Einsatzes in heterogenen Umgebungen
eine hohe Bedeutung zu.
Das Buch von Markus Mathes und Steffen Heinzl gibt eine sehr
gute Einfuhrung in relevante Techniken zur Entwicklung verteil
ter Anwendungen unter Nutzung verfugbarer Middleware
Technologien. Inhaltlich geht es in dem Buch zu einem groBen
Tell urn fortgeschrittene Konzepte der Java-Programmierung.
Ausfliige in die aktuelle Version von Java sind enthalten, und
wesentliche Themen verteilter Java-Programmierung wie etwa
Sychronisation, Serialisierung, Java Stream Handling oder JMS
werden behandelt.
Durch die Fragenkataloge, Beispielprogramme und die detaillier
te Diskussion der relevanten Konzepte vermittelt das Buch ein
tiefes Verstandnis der Materie. Verschiedene Leserkreise werden
von dem Buch profitieren: Lehrende und Studierende mit Vor
kenntnissen in Java sowie industrielle Softwareentwickler und
Enscheider mit programmiertechnischem Hintergrund, die sich
fur die Programmierung verteilter Systeme interessieren.
Marburg, im Mai 2005
Prof Dr. Bernd Freis/eben,
Philipps-Universitat Marburg
Vorwort
Die Entwicklung verteilter Anwendungen auf Basis der Pro Verteilte Systeme
gramrniersprache Java ist eine der wichtigsten Schlusselqualifi sind uberall
kationen heutiger Infonnatiker. Zunehmend dringen Vertei
lungstechnologien auch in diejenigen industriellen Bereiche vor,
die bisher anderen Verfahren vorbehalten waren. Beispielsweise
werden im Bereich der Automatisierungstechnik zunehmend
Technologien eingesetzt, die auch bei der Entwicklung "klassi
scher" verteilter Systeme zum Einsatz kommen. Von besonderer
Bedeutung fUr die Praxis ist in diesem Zusammenhang die Ent
wicklung verteilter Anwendungen auf Basis von Sockets, RMI,
CORBA und JMS. Sockets, die in den letzten 15-20 Jahren nie
wirklich an Aktualitat verloren haben, bieten eine Schnittstelle
zum Protokoll-Stack und erlauben dadurch die Entwicklung be
liebiger verteilter Anwendungen. RMI ist das objektorientierte
Pendant zum RPC und verbirgt die Details der Socket
Kommunikation. CORBA ist eine Middleware-Spezifikation, die
von vielen Untemehmen eingesetzt wird, auch aufgrund der
Moglichkeit bestehende Altsysteme (legacy systems) einzubin
den. Zu guter letzt bietet JMS die Moglichkeit eine nachrichten
basierte Middleware anzusprechen und asynchrone Kommunika
tion zu realisieren. Obige Technologien sind zur Entwicklung
verteilter Anwendungen zwar notwendig aber nicht hinreichend.
Zusatzlich benotigt man Wissen tiber die Parallelisierung und
Synchronisation von Ablaufen. Deshalb finden Sie in diesem
Buch das notwendige Know-how zur Entwicklung paralleler
Programme und zu deren Synchronisation.
Die Programmiersprache Java bietet fUr die Entwicklung verteil Java ist die Pro
ter Anwendungen einen zusatzlichen Vorteil: Plattform grammiersprache
unabhiingigkeit. Da verteilte Systeme oftmals heterogen sind, fur verteilte Anwen
ergibt sich hieraus ein echter Vorteil. Anders als beispielsweise in dungen
der Programrniersprache C muss (so gut wie gar) nicht auf die
Plattfonn geachtet werden, auf der entwickelt wird. In anderen
Programmiersprachen muss jedes Programm fur jede Plattfonn
einzeln durch plattfonnspezifischen Code angepasst werden.
Daher ist Java die Sprache der Wahl fur die Entwicklung ver
teilter Anwendungen.
Dieses Buch bietet Ihnen also einen urnfassenden, detaillierten Fur Studenten und
und praxisorientierten Einblick in die Entwicklung verteilter Sys Praktiker
teme mit obigen Technologien. Dabei wurde darauf geachtet,
dass die vorgestellten Verfahren fur ein Selbststudium sowohl fur
IT-Professionals im Berufsleben als auch fur Studenten geeignet
sind. Wichtig war fur uns, ein Buch zu schaffen, welches nicht
nur Konzepte vorstellt, sondem auch die praktische Umsetzung
der dargestellten theoretischen Zusammenhange erklart und
XII Vorwort
somit einen echten Know-how Vorsprung schafft. Deshalb wer
den nach der Eriauterung der theoretischen Zusammenhange
immer vollstiindige, Iauffiihige Beispielprogramme vorge
stellt und diskutiert.
Struktur dieses Buches
Das vor Ihnen liegende Buch gliedert sich in acht Kapitel. Jedes
dieser Kapitei behandeit einen anderen Schwerpunkt aus dem
Bereich der verteilten Systeme. Die Kapitel bauen nicht zwin
gend aufeinander auf. Aus didaktischen Grunden ist jedoch ein
"sequentielles" Durcharbeiten empfehlenswert. So erschlieBen
sich das Gesamtbild und die Zusammenhange leichter. Innerhalb
der Kapitel werden die vorgestellten Themen anhand konkreter
Beispielsprogramme verdeutlicht. Es handelt sich urn vollstandi
ge, lauffahige Programme, die sie testen, modifizieren und natur
lich auch optimieren konnen. Am Ende jedes Kapitels finden Sie
eine Aufgabensammlung, die aus Wiederholungs-, Vertiefungs
und Implementierungsaufgaben besteht. Es wird empfohlen,
diese Aufgabensammlung zur Festigung des vermittelten Stoffs
durchzuarbeiten.
Kapitell In diesem Kapitel erhalten Sie einen ersten Dberblick uber den
Aufbau und die Arbeitsweise eines verteilten Systems. Insbeson
dere werden verschiedene Programmier- und Verteilungspara
digmen vorgestellt und Transparenzarten eriautert.
Kapitel2 Die Programmiersprache Java bietet durch die Integration von
Threads die Moglichkeit zur (quasi-)paralleien Verarbeitung. In
diesem Kapitei erfahren Sie, wie man mit Java parallel program
mieren kann.
KapitelJ Arbeiten mehrere Threads Cquasi-)parallel auf gemeinsamen
Daten, konnen Anderungen der Daten veri oren gehen und somit
Inkonsistenzen entstehen. Diese Probleme lost man durch Syn
chronisation. Die dazu notwendigen Sprachmittel werden in
diesem Kapitei vorgestellt.
Kapitel4 Das Client/Server-Modell spielt eine wichtige Rolle beim Entwurf
verteilter Systeme. Zum Entwurf effektiver Clients und Server
diskutiert dieses Kapitel verschiedene Entwurfsaspekte und ver
deutlicht sie an Beispieien.
Kapitel5 Zur Dbertragung von Objekten in einem verteilten System mus
sen Mechanismen zur Umwandlung der Objekte in ubertragbare
Daten existieren. Dieser Mechanismus wird in Java als Serialisie
rung bezeichnet und in diesem Kapitel detailliert vorgestellt.
Kapitel6 Ein weiterer Ansatz zur Entwicklung verteilter Anwendungen ist
der Aufruf entfernter Methoden. Dieses Verfahren wir in Java als
RMI bezeichnet und im Kapitei 6 vorgestellt.