基於總線的消息服務(BBMS)的設計與實現

前言

異步事件的通知機制在比較有規模的軟件設計中必然會有涉及，比如GUI程序中的事件監聽器，應用程序模塊之間的通信，以及分佈式應用中的消息機制等。如果使用語言原生的對象註冊通信，則耦合度不可避免的會增大，也就是說，當時間發生時，A要通知B，則A必須知道B的存在。耦合度的增大在一定程度上必然會影響靈活性。所以，另一種模式就是今天要說的總線模式(BUS Based),即所有的監聽器將自己掛在總線上，這些監聽器互相之間是無法直接通信的，它們可以向總線上push消息，或者從總線上得到消息，從而實現相互間的通信，當然，這種模式會在性能上有一定的額外開銷。

BBMS的主頁在google code上：http://code.google.com/p/bbms/

總線機制

bbms的客戶端程序通過將自己註冊在BUS Server上來等待異步事件，這個過程可以是本地的，也可以是遠程的。本地的BUS可以作爲GUI框架中的事件分發者(dispatcher).JMS(Java Message Service)提供企業級的軟件模塊之間的通信機制，可以使得多個不同的應用集成爲一個大型的應用。通過使用BBMS的遠程接口，同樣可以達到這樣的效果。

BBMS的API

 

/**
 * 
 * @author juntao.qiu
 *
 */
public class Test{
    public static void main(String[] args) throws RemoteException{
        /*
         * create a notifiable entry, declare that it's care of
         * TIMEOUT, CLOSE, and READY event.
         */
        Configuration config = new RMIServerConfiguration(null, 0);
        CommonNotifiableEntry entry1 = 
            new CommonNotifiableEntry(config, "client1", 
                MessageTypes.MESSAGE_TIMEOUT | 
                MessageTypes.MESSAGE_CLOSE | 
                MessageTypes.MESSAGE_READY);
        
        /*
         * create another notifiable entry, declare that it's care of
         * OPEN, CLOSE, and TIMEOUT event.
         */
        CommonNotifiableEntry entry2 = 
            new CommonNotifiableEntry(config, "client2", 
                MessageTypes.MESSAGE_OPEN | 
                MessageTypes.MESSAGE_CLOSE | 
                MessageTypes.MESSAGE_TIMEOUT);
        
        // register them to the remote Message BUS to listener events
        entry1.register();
        entry2.register();
        
        // new a message, of type MESSAGE_OPEN.
        Message msg = new CommonMessage(
                entry1.getId(),
                entry2.getId(),
                MessageTypes.MESSAGE_OPEN,
                "busying now");
        
        // deliver it to entry2, which is from entry1
        entry1.post(msg);
        
        // create a message, of type MESSAGE_CLICKED, the entry2
        // does not handle this type, it'll not be deliver to entry2
        Message msgCannotBeReceived = new CommonMessage(
                entry1.getId(),
                entry2.getId(),
                MessageTypes.MESSAGE_CLICKED,
                "cliked evnet");
        entry1.post(msgCannotBeReceived);
        
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        // re use the message object to send another message entry
        msg.setSource(entry2.getId());
        msg.setTarget(entry1.getId());
        msg.setType(MessageTypes.MESSAGE_READY);
        msg.setBody("okay now");
        entry2.post(msg);
        
        // unregister self when all works are done or 
        // don't want to listen any more
        entry1.unregister();
        entry2.unregister();
    }
}

API的設計，最好可以做到簡單，易用。BBMS也盡力要做到這一點，每一個notifiable(可別通知的)的對象，可以將自己註冊到BUS上，當消息抵達時，BUS管理器會調用這個對象上的update方法，進行通知。

This is client2, get message from : client1, it said that : busying now
This is client1, get message from : client2, it said that : okay now

這個是MS運行的一個簡單流程圖。

BUS的實現

BUS接口的定義，可以向BUS上註冊一個notifiableEntry(可被通知的對象)，或者卸載這個對象，同時，可以向BUS中post一條消息。

package bbms.framework;

/**
 * @author juntao.qiu
 */
public interface Bus extends java.rmi.Remote{
    /**
     * mount an notifiable entry on bus
     * @param entry
     */
    public void mount(NotifiableEntry entry) throws java.rmi.RemoteException;
    
    /**
     * unmount the notifiable entry on bus
     * @param entry
     */
    public void unmount(NotifiableEntry entry) throws java.rmi.RemoteException;
    
    /**
     * post a new message to Message Bus
     * @param message
     */
    public void post(Message message) throws java.rmi.RemoteException;
}

BUS的實現比較有意思，其中維護兩個鏈表，一個是監聽器鏈表，一個是消息鏈表，掛載在總線上的實體向BUS發送一條消息，這個過程會立即返回。因爲發送消息的過程可能由於網絡原因或其他原因而延遲，而消息的發送者沒有必要等待消息的傳遞，所以BUS中有一個主動線程，這個線程在BUS中放入新的消息時被喚醒，並對監聽器鏈表進行遍歷，將消息分發出去。由於BUS是一個服務級的程序，所以這個主動線程被設計成爲一個daemon線程，除非顯式的退出或者出錯，否則BUS將會一直運行。

    /**
     * 
     * @author juntao.qiu
     * worker thread, dispatch message to appropriate listener
     *
     */
    private class Daemon implements Runnable{
        private boolean loop = true;
        public void run(){
            while(loop){
                if(messages.size() == 0){
                    synchronized(messages){
                        try {messages.wait();} 
                        catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
                processIncomingMessage();
            }
        }
    }

BUS中的內部工作者線程。它被作爲一個Daemon線程：

    private MessageBus() throws RemoteException{
        listeners = new LinkedList<NotifiableEntry>();
        messages = new LinkedList<Message>();
        Daemon daemon = new Daemon();
        daemonThread = new Thread(daemon);
        daemonThread.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY + 3);
        daemonThread.setDaemon(true);
        daemonThread.start();
        
        while(!daemonThread.isAlive());
    }

消息的定義

 

public interface Message{
    public int getType();
    public void setType(int type);
    
    public String getTarget();
    public void setTarget(String target);
    
    public String getSource();
    public void setSource(String source);
    
    public Object getBody();
    public void setBody(Object body);
}

爲了更通用起見，消息體部分可以包含任何對象。消息類型參考了windows的消息機制，可以將消息進行復合：

    /*
     * 0x8000 = 1000 0000 0000 0000
     * 0x4000 = 0100 0000 0000 0000
     * 0x2000 = 0010 0000 0000 0000
     * 0x1000 = 0001 0000 0000 0000
     * 
     * it's very useful when you want to combine some messages
     * together, and the user can simply determine what exactly
     * what you want. Refer the implementation of MessageBus.java
     * for more details.
     */
    public static final int MESSAGE_TIMEOUT = 0x8000;
    public static final int MESSAGE_CLICKED = 0x4000;
    public static final int MESSAGE_CLOSE = 0x2000;
    public static final int MESSAGE_OPEN = 0x1000;
    
    public static final int MESSAGE_READY = 0x0800;
    public static final int MESSAGE_BUSY = 0x0400;
    public static final int MESSAGE_WAIT = 0x0200;
    public static final int MESSAGE_OKAY = 0x0100;

總結

BBMS如果進行適當的擴展，可以完全實現JMS規範中涉及到的所有主題，如訂閱模式(BBMS現在的實現中只有PTP模式，及點對點的模式，發送消息和接受消息的實體都必須同時在線)。BBMS主要面向的是輕量級的消息傳遞，比如GUI,分佈式的GUI等。如果有興趣，可以到BBMS的頁面上看一看：http://code.google.com/p/bbms/