JAVA基于JMX框架的JMS服务器的设计和实现(硕士论文).doc
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1、分类号 TP31 密级 公开 UDC 编号 硕士研究生学位论文题 目 基于JMX框架的JMS服务器 的设计和实现学院(所、中心) 软件学院 专业名称 软件工程 研究生姓名 陈冬 学号 1200400668导师姓名 周华 职称 研究员 2007年 4月声 明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得云南大学或其他教育机构的学位或证明而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名: 日 期: 论文使用和授
2、权说明本人完全了解云南大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文和论文电子版;允许论文被查阅或借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文;授权学校将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。 (保密的论文在解密后应遵循此规定)研究生签名: 导师签名: 日 期: 摘 要随着世界经济的全球化进程,电子商务的蓬勃发展以及网络应用的日益普及,对于分布式应用和计算的要求越来越高。如何高效,安全,准确地进行分布式系统间的通信已经成为了目前网络应用和分布式计算所迫切需要解决的关键问题之一。消息中间件为应用系统之间提供了可靠
3、,高效,跨平台的消息传递服务,有利于应用之间的数据交换,是解决如上问题有效方案。虽然消息中间件实现的目标和功能大同小异,但是在具体的实现上有很大的差异,不同的厂商基于各自的开发标准和接口,因而不同系统之间兼容性不好,这样不利于降低企业的成本,同时也加重了应用开发者和系统维护的负担。因此,作为消息中间件的一个规范接口标准,JMS规范已经被各大厂商所接受。论文正是基于以上目的设计了一个遵从JMS1.1规范的基于JMX技术的消息中间件。论文首先对中间件技术及其分类做了综述,介绍了与消息中间件相关的一些概念和模型。其次,对Sun公司提出的JMS API接口规范进行分析,解决了JMS实现的关键问题,并且
4、将JMX技术引入到消息中间件的管理中,提出了JMS消息中间件的设计和实现的思路。论文给出了系统整体构架的分析和设计,对其中的关键技术进行了深入分析,提出了相应的解决方案,并实现了系统的各个主要功能模块。最后,论文指出了存在的问题和下一步的改进工作。关键词 消息中间件; JMS规范; JMX分布式管理框架.ABSTRACTAlong with the economy globalities and the progress of e-commerce application, these applications become the challenge of todays web and di
5、stributed systems. How to provide the efficacious, reliable and safe communication service of distributed systems is the key of these applications.Message oriented middleware(MOM) which is widely applied can provide reliable and efficacious message deliver service and avail data exchange among appli
6、cations. Although the goal and function of most message oriented middleware is very common, the implements of MOM varies with the different MOM provider and each provider has its own development standard and interface. Therefore, the compatibility among providers is very weak, which will confine the
7、 choice of enterprise and increase the overload of developer. Obviously, it is very significative to pursuit a open and universal MOM service interface, JMS API specification, which is accepted by most companies, caters for the demand. This thesis summerises the technology and category of middleware
8、 firstly, and introduce some general concept and message model on message oriented middleware. Then, JMS API specification of Sun Microsystem Incorpration is analyzed. In the rest part, the thesis takes JMX technology into the design of the JMS and discusses the design and implementation of JMS mess
9、age oriented middleware and. This thesis discusses the system architecture and the design of imported parts. And some key technologies, such as thread pool and work queue, thread synchronization, is illustrated in detail. Finally, the existing problem and future step are pointed out. KEYWORDS Messag
10、e-oriented middleware(MOM); JMS API specification; Java Management Extensions(JMX).目 录摘 要IABSTRACTII目 录III第一章 引言11.1 研究目的及问题概述11.2 研究范围及创新11.3 论文结构2第二章 分布式应用的挑战32.1 网络应用模式的发展32.2 分布式网络通讯面临的挑战4第三章 消息中间件和JMS规范概述53.1 中间件的概述53.1.1 中间件的发展53.1.2 中间件的作用和特点63.1.3 主要中间件的分类63.2 消息中间件的概述93.2.1 消息中间件的由来93.2.2 消
11、息中间件的定义103.2.3 消息中间件的关键技术103.2.4 SUN对消息中间件的贡献 JMS113.3 JMS简介113.3.1 JMS概述113.3.2 JMS的目标113.3.3 JMS的体系结构123.3.4 JMS的基本概念123.3.5 JMS的API153.3.6 利用JMS进行客户端开发的主要步骤163.4 小结18第四章 JMS关键技术研究194.1 消息队列的设计194.1.1 消息队列的工作方式194.1.2 消息队列的实现原理204.2 JMS接口的封装和实现244.2.1 JMS接口的实现策略244.2.2 为Connection对象建立对象池254.3 XML技
12、术在XMB中的应用314.3.1 XML技术概述314.3.2 利用XML实现消息的持久化存储324.3.3 利用XML实现JMS服务器的启动配置354.4 JMX技术在XMB中的应用364.4.1 JMX技术概述364.4.2 利用JMX实现JMS服务器的管理384.5 小结41第五章 XMB的设计425.1 设计思想和系统目标425.1.1 系统构思425.1.2 系统所需的java技术425.2 系统的基本处理流程435.3 系统架构445.3.1 XMB的体系结构445.3.2 JMS 实现模块详解455.4 接口实现部件的设计465.4.1 模块上下文环境465.4.2 模块的内部交
13、互475.4.3 模块的内部结构495.5 对象传输层的设计525.5.1 模块上下文环境525.5.2 模块的内部交互535.5.3 模块的内部结构555.6 系统中的XML处理部件的设计565.6.1 系统的启动配置575.6.3 持久化JMS受管对象595.7 管理框架的设计595.7.1 管理框架的上下文595.7.2 管理框架的内部交互605.7.3 管理框架的内部结构625.8 小结65第六章 总结与展望666.1 总结666.2 进一步工作66参考文献68致 谢70第一章 引言1.1 研究目的及问题概述回顾互联网的发展轨迹,我们可以看到互联网的面貌正在迅速发生变化,互联网所能传递
14、、共享的各种信息呈现出不同的形态,使得互联网能够提供越来越丰富的应用。可以看到,从通信方式、娱乐方式到商业模式,互联网应用在多个领域实现着对传统模式的颠覆。随着互联网的发展,网络应用经历了从简单到复杂,从集中到分布的演变。大型分布式应用程序的构建和维护却成了一个复杂的事情,尤其是不同应用程序之间的通信问题。伴随着网络环境的日益复杂,网络中的通信问题也日趋严重。主要表现在两个方面1:首先,在大型的分布式网络应用中,不同的应用运行在不同的进程中,分布在不同的计算机上,甚至是跨系统,跨平台的,如何将这些应用有效的集成,使不同的应用之间能保持良好的通信,使其发挥分布式应用的真正的巨大优势已经成为衡量一
15、个分布式应用是否可靠,是否稳定的重要标准。其次,大多数传统的通信技术要求发送和接收方必须遵循两个条件:1)双方通讯是同步的;2)双方必须同时知道相互程序之间的调用接口。然而,在分布式环境中,应用并不总是同时运行的;而且网络并不总是可用和可靠的;数据的流量具有突发性,并可能造成网络的拥塞,这样一来分布式应用之间的异步通信问题就变得非常突出了。这些问题的提出对大型分布式应用程序提出了挑战,如何解决这些问题,使分布式应用程序能高效,稳定和安全的运行,降低开发的成本并提高应用的投资回报率,成为了开发人员急需解决的问题。1.2 研究范围及创新消息中间件无疑是解决分布式应用程序之间通信的核心技术之一。消息
16、中间件可利用高效,可靠的消息传输机制进行平台无关的数据传输,并基于消息的通信进行分布式系统的集成3。它适用于任何需要进行网络通信的系统,负责建立网络通信的通道,进行数据或文件发送。消息中间件可以跨平台操作,为不同操作系统上的应用软件集成提供方便,从而满足企业对系统伸缩性和可扩展性的要求。在此背景下,本论文设计了基于JMX框架的JMS服务器 (下文称为JMX-oriented Message Bus Server,简称为XMB服务器)系统。XMB是一个遵从JMS1.1规范的基于JMX管理框架的消息中间件实现。该中间件从逻辑上分为两大部分:一部分是客户端编程接口;另一部分则实现一个基于JMS规范的
17、消息中间件服务器6。本论文首先对中间件技术及其分类做了综述,介绍了与消息中间件相关的一些概念和模型,然后讨论了设计一个JMS实现的关键技术并给出了相应的解决方案,最后论文从XMB系统的体系结构入手,分别设计了XMB系统中的各个关键模块和重要部件。XMB符合JMS1.1规范的相应要求,支持两种消息通讯模式,支持消息的异步通讯,支持消息的持久化和消息消费者的持久化。同时,本论文通过JMX技术的引入填补了JMS规范在服务器管理方面的空白。由于JMX技术可以跨越一系列异构操作系统平台、系统体系结构和网络传输协议,灵活的开发无缝集成的系统、网络和服务管理应用15。系统通过JMX技术的引入大大简化JMS服
18、务器的管理工作,并为整个XMB系统提供了极具伸缩性和可扩展性的体系结构。1.3 论文结构本论文组织结构如下:第一章介绍了本论文的研究目的,研究范围以及论文的创新点;第二章简单介绍了网络应用模式的发展以及分布式应用面临的问题;第三章介绍了消息中间件技术的发展和特点,并重点介绍了JMS技术规范以及相关的概念和特点;第四章讨论了设计一个JMS实现可能遇到的关键技术问题,并给出了相应的一些解决方案;第五章从XMB系统的架构入手,分别讨论了该系统各个关键模块和主要部件的设计;第六章对论文进行了总结并对后续研究提出了展望。第二章 分布式应用的挑战2.1 网络应用模式的发展回顾互联网的发展轨迹,我们可以看到
19、互联网的面貌正在迅速发生变化,互联网所能传递、共享的各种信息呈现出不同的形态,使得互联网能够提供越来越丰富的应用。可以看到,从通信方式、娱乐方式到商业模式,互联网应用在多个领域实现着对传统模式的颠覆。例如在商业领域,互联网可以支持更加个性化、定制化的服务,赋予了客户更多的自由度和选择空间。可以说,互联网应用的丰富不仅体现在数量的增多,而且针对不同领域提供的服务的满足度正在不断提高,由此带动了互联网本身的社会和经济价值不断提升,并且对传统的社会和经济形态形成了强有力的冲击。但是不管互联网的内容和形式发生的多少变化,迄今为止,网络应用模式的发展大致经历了四个阶段4:1. 以大型机为中心的分时共享模
20、式,它是采用大型机为中心,并配备了多个终端所组成的一个系统。这种模式是利用主机的超强处理能力,主机是整个系统的核心,但是一旦主机出现故障,那么整个系统就将瘫痪。2. 以服务器为中心的资源共享模式,它通过网络将多台计算机连接,以实现资源的共享。这种模式从分利用了各个站点的计算能力,应用开始出现了真正意义上的位置的分布式。3. Client/Server计算模式是目前仍在大量使用中的计算模式。在基于C/S模式的应用中,数据一般统一存放在数据服务器上,而有关的业务逻辑一般都在客户端实现,这就是所谓的胖客户端解决方方案。但是随着C/S模式的发展,许多应用开始体现出它的局限性:1)应用的层次一般比较混乱
21、,不能或者难以划分应用逻辑;2)应用的安全性比较差;3)应用的可扩展性比较差;4) 应用的维护工作量比较大。4. 为了改进Client/Server的计算模式,使之更能适应当今的网络和分布式应用的需求,网络应用的计算模式正在向两个方向发展。首先中间件的出现为C/S模式带来了一次革新。在原来的两层结构中,现在可以利用中间件实现多层结构。而且中间件提供了从消息处理,网络通讯到数据处理等多方位的底层服务功能,使得应用系统的开发从技术细节的实现中解放出来,能更多的投入业务逻辑的处理当中。而业务逻辑也逐渐开始从客户端慢慢向服务器端转移,这就是所谓的瘦客户端。但是客户端的维护问题仍然存在,为了完全解决这个
22、问题,Brower/Server计算模式从而应运而生。但是B/S计算模式同样存在自己的一些局限性:1)单一的基于HTTP的通讯,效率不高;2)客户端的表现能力不强;3)同样存在浏览器的类型和版本问题。在目前的网络应用中,主要以B/S结构和多层C/S结构的应用为主,而大量的中间件产品正在为这些应用提供引擎动力。中间件技术涉及到了网络应用中的各个方面,提供了最核心的底层技术支持,已经发展成为网络应用中不可替代的关键技术。2.2 分布式网络通讯面临的挑战网络应用经历了从简单到复杂,从集中到分布的演变。大型分布式应用程序的构建和维护却是一个十分复杂的事情,尤其是不同应用程序之间的通信。伴随着网络环境的
23、日益复杂,网络中的通信问题也日趋严重。主要表现在两个方面1:1. 在大型的分布式网络应用中,不同的应用运行在不同的进程中,分布在不同的计算机上,甚至是跨系统,跨平台的,如何将这些应用有效的集成,使不同的应用之间能保持良好的通信,使其发挥分布式应用的真正的巨大优势。这已经成为衡量一个分布式应用是否可靠,是否稳定的重要标准。2. 大多数传统的通信技术要求发送和接收方必须遵循两个条件:1)双方必须同时在线,即通讯是同步的;2)双方必须同时知道相互程序之间的调用接口。这样就要求一旦一个应用程序有任何接口的变化,就必须通知其他的应用程序。同时为了保持数据的完整性,发送和接收在实际的实现中可能必须使用分布
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