用ICE開發(fā)分布式程序

quasiceo 2016-07-14

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用ICE開發(fā)分布式程序 2011-06-09 09:58:23

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ICE是ZeroC公司開發(fā)的一款高效的開源中間件平臺，全稱是Internet Communications Engine。

它的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是：
提供適用于異種環(huán)境的面向?qū)ο笾虚g件平臺。
提供一組完整的特性，支持廣泛的領(lǐng)域中的實(shí)際的分布式應(yīng)用的開發(fā)。
避免不必要的復(fù)雜性，使平臺更易于學(xué)習(xí)和使用。
提供一種在網(wǎng)絡(luò)帶寬、內(nèi)存使用和 CPU 開銷方面都很高效的實(shí)現(xiàn)。
提供一種具有內(nèi)建安全性的實(shí)現(xiàn)，使它適用于不安全的公共網(wǎng)絡(luò)。

ICE支持多種編程語言：C++、Java、C#、VB、Python、Ruby，也就是說使用ICE時我們可以讓這些語言無縫溝通，不過由于ICE是用C++編寫的，不管用什么語言，你都需要先用C++編譯出一個ICE才行（或者下載已編譯的版本）。

本篇文章以C++語言作為演示語言，其它語言除語法不同外，使用方法非常類似。

配置ICE開發(fā)環(huán)境

首先，從http://www./download.html 下載ICE，目前最新版本是Ice-3.3.1。下載頁面里除了ICE的源碼之外，也提供了VC或C++Builder的已編譯安裝包以及各Linux版本的RPM下載。

如果下載的是源碼版本，編譯方法是(以VC2005 Express為例)：

1. ICE需要一些第三方庫，在編譯ICE之前要先編譯第三方庫，清單如下（它們也能在ICE官網(wǎng)上下載）：

Berkeley DB
expat
OpenSSL
bzip2
mcpp

2. 編譯完上面這些庫以后，把它們放到同一個目錄中，然后設(shè)置環(huán)境變量THIRDPARTY_HOME：

set THIRDPARTY_HOME = d:\ice3party

3. 打開$ICE/cpp/Make.rules.mak，找到CPP_COMPILER變量，改成CPP_COMPILER = VC80_EXPRESS
這個依據(jù)你的編譯器決定，可以是VC60, VC80, VC80_EXPRESS, VC90, VC90_EXPRESS, BCC2007, BCC2009

4. 如果想讓編譯的庫能脫離VC運(yùn)行時庫，打開$ICE/cpp/Make.rules.msvc，把CPPFLAGS = $(CPPFLAGS) -MD改成CPPFLAGS = $(CPPFLAGS) -MT。

5. 在命令行下進(jìn)入$ICE/cpp目錄，輸入nmake -f Makefile.mak開始編譯。默認(rèn)是編譯成Debug模式的DLL庫。如果想編譯成靜態(tài)庫，可以設(shè)置變量STATICLIBS=yes；想編譯成Release模式，設(shè)置OPTIMIZE=yes。如

nmake -f Makefile.mak STATICLIBS=yes OPTIMIZE=yes

如果按上面方法設(shè)置，應(yīng)該不會有問題。

6. 最最后，把bin目錄加入path變量，以便讓系統(tǒng)能找到ICE的dll文件(其實(shí)主要是三個dll文件，ice33.dll、iceutil33.dll和bzip2.dll)

以后編譯ICE的程序時，把上面編譯好或直接下載的已編譯版本的ice.lib和iceutil.lib(或Debug版本的iced.lib和iceutild.lib)鏈接入項(xiàng)目即可。

ICE的HelloWorld

跨語言的分布式系統(tǒng)首先要定義一個與編程語言無關(guān)的接口描述語法，用于分布于各處的服務(wù)器與客戶端之間對話。比如DCOM和CORBA使用IDL語法，SOAP使用WSDL語法，當(dāng)然還有時下流行的JSON。

ICE使用的是稱為Slice（Specificatoin Language for Ice）的語法，Slice語法和C++(或Java,C#)比較相近，只要會C++(或Java,C#)很容易就能寫Slice定義了

下面是一個簡單的接口的Slice定義:

module Demo { 
    interface Printer { 
        void printString(string s); 
    }; 
};

它定義一個Printer接口(interface)，這個接口只有一個printString方法，輸入?yún)?shù)是一個字符串(string)。最后，這個接口位于Demo模塊(module)之下。

把它保存為Printer.ice后接著我們使用slice2cpp程序依據(jù)這個Slice定義生成C++使用的頭文件和對應(yīng)的代理代碼：

slice2cpp Printer.ice

如果沒提示錯誤，就會生成Printer.h和Printer.cpp，把這兩個文件加入到服務(wù)器端項(xiàng)目和客戶端項(xiàng)目后就可以互相對話了。

下表是Slice與C++的映射關(guān)系

Slice	C++
#include	#include
#ifndef	#ifndef
#define	#define
#endif	#endif
module	namespace
bool	bool
byte	Ice::Byte
short	Ice::Short
int	Ice::Int
long	Ice::Long
float	Ice::Float
double	Ice::Double
string	Ice::string
enum	enum(不支持指定數(shù)字)
struct	struct
class	class(所有方法都是純虛函數(shù))
interface	struct(所有方法都是純虛函數(shù)，沒有成員變量)
sequence	std::vector
dictionary	std::map
exception Err	class Err:public Ice:UserException
nonmutating方法限定符	const方法
idempotent方法限定符	-
out 參數(shù)限定符	引用類型
*	對應(yīng)類型的代理類

參考這個表，可以知道上面的Slice定義對應(yīng)的C++映射如下：

namespace Demo { 
    struct Printer { 
        virtual void printString(string s) = 0; 
    }; 
};

（嚴(yán)格地說，C++中對應(yīng)的Printer類還繼承自IceProxy::Ice::Object，目前我們可以不理這個問題）

我們只要在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)這個printString方法，就可以在客戶端簡單地調(diào)用它了。

編寫服務(wù)器端代碼：

新建一個控制臺項(xiàng)目
將$ICE\include添加到頭文件目錄列表中
將$ICE\lib\ice.lib和iceutil.lib（對應(yīng)的Debug版本是iced.lib和iceutild.lib）鏈接入項(xiàng)目
把生成Printer.cpp加入項(xiàng)目

#include  
#include "printer.h"  //slice2cpp生成的文件 


using namespace std; 
using namespace Demo; 


//實(shí)現(xiàn)printString方法 
struct PrinterImp : Printer{ 
    virtual void printString(const ::std::string& s, 
        const ::Ice::Current& = ::Ice::Current()) 
    { 
        cout << s << endl;    
    } 
}; 


int main(int argc, char* argv[]) 
{ 
    Ice::CommunicatorPtr ic; 


    try{ 
        // 初始化Ice運(yùn)行庫 
        ic = Ice::initialize(argc, argv); 
        // 建立ObjectAdapter，命名為SimplePrinterAdapter 
        // 使用默認(rèn)協(xié)議（一般是tcp）并在10000端口監(jiān)聽。 
        Ice::ObjectAdapterPtr adapter 
            = ic->createObjectAdapterWithEndpoints( 
                "SimplePrinterAdapter", "default -p 10000"); 
        // 把我們實(shí)現(xiàn)的Printer加入ObjectAdapter，并命名為SimplePrinter 
        Ice::ObjectPtr object = new PrinterImp; 
        adapter->add(object, ic->stringToIdentity("SimplePrinter")); 
        adapter->activate(); 
        // 等待直到Communicator關(guān)閉 
        ic->waitForShutdown(); 
    } 
    catch(const Ice::Exception &e){ 
        cerr << e << endl; 
    } 
    catch(const char* msg){ 
        cerr << msg << endl; 
    } 
    // 回收Ice運(yùn)行庫所用的資源 
    if(ic) ic->destroy(); 
    
    return 0; 
}

客戶端代碼：

#include  
#include  


using namespace std; 
using namespace Demo; 


int main(int argc, char* argv[]) 
{ 
    Ice::CommunicatorPtr ic; 
    try{ 
        // 初始化Ice運(yùn)行庫 
        ic = Ice::initialize(argc, argv); 
        // 在10000端口取得SimplePrinter代理對象 
        Ice::ObjectPrx base = ic->stringToProxy("SimplePrinter:default -p 10000"); 
        // 把對象轉(zhuǎn)換成Printer代理 
        PrinterPrx printer =  PrinterPrx::checkedCast(base); 
        if(!printer) throw "Invalid Proxy!"; 
        // 能過這個代碼調(diào)用printString方法 
        printer->printString("Hello World!"); 
    } 
    catch(const Ice::Exception &e){ 
        cerr << e << endl; 
    } 
    catch(const char* msg){ 
        cerr << msg << endl; 
    } 
    // 回收Ice運(yùn)行庫所用的資源 
    if(ic) ic->destroy(); 
    
    return 0; 
}

編譯服務(wù)器端和客戶端，然后啟動一個服務(wù)器端，每次調(diào)用客戶端后服務(wù)器端會顯示一行Hello world!

你也可以把服務(wù)器端放到別的電腦上，客戶端代碼改成：Ice::ObjectPrx base = ic->stringToProxy("SimplePrinter:default -h 服務(wù)端IP -p 10000");即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)用。

看上去我們寫一個Helloworld的程序要弄這么一大堆的東西，不過實(shí)際上只要我們修改Slice定義，我們就可實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的功能，而代碼并不需要多大變化。

使用Ice::Application簡化代碼的編寫

對比上例中的服務(wù)端和客戶端代碼，可以發(fā)現(xiàn)占很大比例的代碼都是初始化、異常捕捉、回收資源這樣的“樣板”代碼。ICE針對這些“樣板”代碼提供了Ice::Application類來封裝它們（而且它做得更多），通過它我們就可以簡化上例中了代碼了。

Ice::Application中有一個純虛函數(shù)

virtual int run(int, char*[]) = 0;

我們只要實(shí)現(xiàn)這個run方法，其它的一切都由Application完成：

服務(wù)器端：

#include  
#include "printer.h" 


using namespace std; 
using namespace Demo; 


struct PrinterImp : Printer{ 
    virtual void printString(const ::std::string& s, const ::Ice::Current& = ::Ice::Current()) 
    { 
        cout << s << endl;    
    } 
}; 


class MyApp : public Ice::Application{ 
public: 
    virtual int run(int, char*[]){ 
        Ice::CommunicatorPtr& ic = communicator(); 
        Ice::ObjectAdapterPtr adapter 
            = ic->createObjectAdapterWithEndpoints( 
                "SimplePrinterAdapter", "default -p 10000"); 
        Ice::ObjectPtr object = new PrinterImp; 
        adapter->add(object, ic->stringToIdentity("SimplePrinter")); 
        adapter->activate(); 
        ic->waitForShutdown(); 
        return 0; 
    } 
}; 


int main(int argc, char* argv[]) 
{ 
    MyApp app; 
    return app.main(argc, argv); 
}

原來的版本我們的退出方法只能使用很野蠻的強(qiáng)行退出，現(xiàn)在，服務(wù)端可以檢測到Ctrl+C這樣的退出信號了。

客戶端:

#include  
#include  


using namespace std; 
using namespace Demo; 


class MyApp: public Ice::Application{ 
public: 
    virtual int run(int, char*[]) 
    { 
        Ice::CommunicatorPtr ic = communicator(); 
        Ice::ObjectPrx base = ic->stringToProxy("SimplePrinter:default -p 10000"); 
        PrinterPrx printer =  PrinterPrx::checkedCast(base); 
        if(!printer) throw "Invalid Proxy!"; 
        printer->printString("Hello World!"); 
    } 
}; 


int main(int argc, char* argv[]) 
{ 
    MyApp app; 
    return app.main(argc,argv); 
}

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