CN109669793A - 中间件进程内对象调用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中间件进程内对象请求调用方法。包括对象实现发布方法、对象引用获取方法，本地对象请求调用机制。本发明通过本地互通信对象协议进行对象实现的发布和对象引用的获取，通过对象管理器和回调方式实现本地对象请求调用机制。当基于中间件的组件部署于相同处理器的同一进程空间时，本发明可以显著地提高对象请求调用的效率，减少对处理器和内存资源的占用。

Description

中间件进程内对象调用方法

技术领域

本发明涉及通用计算、嵌入式计算中间件技术领域，特别涉及部署在通用处理器、数字信号处理器等指令集处理器上的面向对象调用的中间件，在单处理器或共享内存多处理器中同一进程或地址空间内部优化对象调用的功能实现，提高上述场景下对象调用的效率，使中间件软件更好地为上层应用服务。

背景技术

随着计算机通信、移动通信、数字图像处理、软件无线电、认知无线电、软件定义系统等技术的迅速发展，这些领域越来越依赖于基于模型驱动和组件的开发范式，以提高系统开发效率，降低集成、测试、维护成本，并提高软件模块或组件的可重用能力。这种模块化、组件化的系统中，组件之间需要进行大量业务数据及控制信息的相互传递。组件间信息的传输通常通过中间件技术来完成，以提高应用分布式部署能力和可重构水平。部分中间件能够支撑基于模型驱动和组件的系统开发、支持分布式环境中组件间信息的交互及面向对象的对象调用功能。中间件需要支持客户端和服务端的不同部署方式，包括部署在不同处理器、部署在相同处理器不同进程空间，以及部署在相同进程空间等情况。

图1和图2为现有中间件的进程间组件互通信系统模型，客户端进程A的对象引用需要调用服务端进程B上对象实现的方法时，首先调用客户端码根提供的方法，中间件核心将调用请求编组为有序的数据流，通过底层的具体传输机制发送到服务端。服务端进程B得到数据流后，通过中间件核心将数据流解组为对具体对象的调用请求，进行上行调用，并将调用结果编组为数据流返回给客户端进程A。客户端进程A收到返回的数据流后，通过中间件核心解组为调用的结果，对象调用过程结束。如图所示，当一个客户端用户要向服务端组件发起对象方法的调用请求时，需要依次经过桩、报文封装模块、传输机制、报文解析模块及框架的处理才能将客户端用户发起的调用请求信息传递给服务端组件，如图1箭头所示；当服务端组件执行完成客户端组件的调用请求、返回调用结果时，需要依次经过框架、报文封装模块、传输机制、报文解析模块及桩的处理才能将组件执行函数的结果返回给用户，如图2箭头所示。

可见，现有中间件产品存在通信延时大、处理器负荷较重的缺陷。具体体现为以下两点：

1、中间件使用特定协议来封装、解析客户端用户的函数调用请求信息和服务端组件执行函数的返回结果，该协议采用的编码方式较为复杂，增加了处理器负荷及传输延时；

2、中间件没有考虑客户端用户、服务端组件部署在同一地址空间，客户端对象引用可以直接访问服务端对象实现的地址这一情况，增加了通信延时，降低了系统性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种针对客户端、服务端部署在同一进程空间这一情况的对象调用机制，从而优化、提高通用处理器或数字信号处理器上的客户端用户与服务端组件间的通信效率。

本发明提出了一种中间件进程内对象调用方法，包括对象实现发布方法、对象引用获取方法，本地对象请求调用机制。基于本发明进行组件间互通信的系统模型如图3所示，组件间互通信涉及对象引用、对象实现、框架和桩及中间件核心。当同一进程空间中的客户端要通过对象引用调用服务端对象实现的方法时，通过本发明设计的本地对象请求调用机制，客户端通过对象引用发起调用请求，中间件核心执行回调函数，在回调函数中完成对对象实现中方法的调用，然后将调用的结果返回给客户端，本地对象调用结束。

为了实现本发明提出的本地对象请求调用机制，需要解决的关键问题是对象实现的地址公开，对象引用的获取，请求调用的机制设计。具体来说，就是服务端组件如何将对象实现标识为本地对象，客户端如何获得本地对象的引用，中间件核心如何针对本地对象的交互进行调用机制的设计。为了解决这些问题，本发明提出了本地互通信对象协议、互通信对象引用、对象本体、本地对象本体、远程对象本体、调用描述体和对象管理器等概念。本地互通信对象协议中定义了的互通信对象引用，用来标识对象实现在本地。对象实现和对象引用都持有对象本体指针，本地对象本体和远程对象本体都从对象本体派生，客户端从互通信对象引用中获得对象引用时，会根据互通信对象中的协议类型例化不同的对象本体实例，如果互通信对象中的互通信协议是本地互通信协议，则例化本地对象本体。调用描述体是客户端调用本地框架码根时向中间件核心传递的参数，保存了对象调用的调用名、参数、返回值以及本地回调函数，回调函数的功能是根据调用描述体调用对象实现相应的方法，中间件核心判断如果对象引用对应的对象实现在本地，就会直接执行调用描述体中的回调函数，从而实现了进程内对象调用的通信方法。

以下是对发明内容的详细阐述：

1、为了实现本地对象引用和本地对象实现之间的交互，本发明设计了对象实现发布方法，即本地互通信对象协议，用于支持本地对象引用和本地对象实现之间的交互。协议中包括互通信对象引用的数据结构，协议通过互通信对象引用为中间件核心之间的桥接提供以下信息：对象调用支持何种协议，对象实现的地址信息和对象键值。对象引用持有互通信对象引用信息，对象实现提供一个接口以获取对象引用，中间件核心通过“对象-字符串”转换方法将获得的对象引用转换为字符串，实际上就是将对象引用持有的互通信对象引用转换为字符串，通过字符串的形式将对象实现信息进行发布。一般服务端将互通信对象引用存放在客户端可以访问到的存储区域，实现了对象实现的地址公开，对于客户端和服务器在同一进程的情形，只需要用一个都可以访问到的全局字符串保存即可；

2、对象引用获取方法，包括客户端获取对象引用及服务端对象实现，其中：

（1）客户端获取对象引用的方法是，客户端访问互通信对象引用，使用中间件核心提供的“字符串-对象”方法将字符串转换成对象引用。对象引用根据互通信对象引用中的协议和地址信息寻址到对象实现所在的进程，并根据对象键值定位到具体某一个对象实现；

（2）服务端对象实现是通过对象管理器和对象仆从管理对象实现，每一个对象仆从都是一个对象实现，对象管理器具有激活对象实现的功能。每个对象实现可以拥有一个对象管理器，也可以多个对象实现共享相同的对象管理器。通常，服务端只需要例化一个根对象管理器，所有对象实现都共享根对象管理器。对象管理器激活对象实现实际上就是建立对象管理器与对象实现的关联，中间件核心可以通过访问对象管理器而访问到对象实现；

（3）为了区分客户端对象引用和服务端对象实现位于同一进程或进程间，本发明设计了对象本体类，对象本体类为抽象类，有本地对象本体和远程对象本体两种派生类。对象引用持有对象本体指针，客户端获得对象引用的方法是：首先，客户端的中间件核心解析获取到的互通信对象引用；然后，根据解析到的互通信对象引用中的互通信协议类型区分客户端与服务端是否位于同一进程。如果是基于进程间的传输机制的互通信协议，如基于TCP/IP的互通信协议，则例化远程本体的实例。如果是本地互通信协议，则例化本地本体的实例。最后，例化客户端对象引用，对象引用中的对象本体指针指向已经存在的对象本体；

3、所述本地对象请求调用机制具体是：当对象引用中的对象本体为远程本体时，客户端发起下行的请求调用，调用信息封装在一个调用描述体中，中间件核心根据调用描述体和对象引用的信息，将调用请求编组为有序的码流，通过具体的传输机制发送给服务端的中间件核心。服务端的中间件核心将码流解组为调用信息，找到具体的对象实现进行上行调用，把调用结果构造成一个应答报文，编组为应答码流返回给客户端，客户端中间件核心解组后得到调用结果，完成一次远程对象调用的流程。当对象引用中的对象本体为本地本体时，本发明针对本地对象调用，设计了新的调用机制。中间件核心维护一个静态的本地对象本体序列，当服务端激活对象时，会创建一个本地对象本体，本地对象本体持有的对象仆从就是被激活的对象，对象管理器就是根对象管理器。然后将该本地对象本体存入静态序列中。客户端获取对象引用时，如果对象实现在本地，那么会把对象引用中的对象本体指向静态本地对象本体序列中相应的本地对象本体，客户端通过对象引用发起调用请求，中间件核心通过静态本地对象本体访问服务端对象实现，执行回调函数，在回调函数中完成对对象实现中方法的调用，然后将调用的结果返回给客户端，本地对象调用结束。

本发明通过本地互通信对象协议进行对象实现的发布和对象引用的获取，通过对象管理器和回调方式实现本地对象请求调用机制。当基于中间件的组件部署于相同处理器的同一进程空间时，本发明可以显著地提高对象请求调用的效率，减少对处理器和内存资源的占用。

附图说明

图1所示是中间件进程间发起调用的流程图，

图2所示是中间件进程间调用返回的流程图，

图3所示是本发明提出的进程内对象调用的流程图，

图4所示是服务端对象实现例化和互通信对象引用例化的流程图，

图5所示是互通信对象引用报文格式的示意图，

图6所示是服务端使用对象管理器激活对象实现的流程图，

图7所示是客户端根据互通信对象引用获取对象引用的流程图，

图8所示是客户端进程内对象调用的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加明晰，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意实施方式及其说明用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

图4是服务端例化对象实现和生成互通信对象引用的示意图。首先，服务端通过调用伪对象操作例化中间件核心；然后，服务端例化对象仆从，每一个对象实现都是一个对象仆从，服务端调用对象仆从的_this方法获得对象引用；最后服务端通过调用中间件核心的object_to_string方法将一个对象引用转化为互通信对象引用，并将互通信对象引用字符串化。

图5是互通信对象引用的格式，互通信对象引用中可以有一对或多对tag-profile_data信息，其中tag用来标识具体的互通信协议，profile_data用来保存对象实现的信息。以基于TCP/IP的互通信协议IIOP为例，profile_data包括iiop版本、IP地址、端口号、对象object_key和IIOP组件，根据这些信息就可以定位到具体的对象实现。本发明基于通用互通信对象协议提出了本地互通信对象协议，协议的profile_data中包含版本和对象键值信息，如果本地进程内有多个对象实现，则对象实现通过对象键值进行区分。服务端可以根据具体的传输机制生成具体的互通信对象引用，配置方式可以通过配置文件或者命令行参数进行传递。在本地对象调用的情景下，生成的互通信对象引用可以只包含本地互通信协议的profile内容。

图6是服务端例化对象引用，通过对象管理器激活对象引用，并使用对象管理器选择器激活对象管理器的流程图。首先，服务端通过调用中间件核心的解析初始对象引用方法实例一个对象管理器，例化过程中，同时例化出对象管理器持有的对象管理器选择器，再调用对象管理器选择器的获取对象管理器gain_poa方法将对象管理器加入对象管理器选择器的序列中；然后，服务端例化一个对象仆从，每一个对象实现都是一个对象仆从；接下来，服务端通过对象管理器的active_object方法激活对象仆从，第一步，实例化一个对象本体。第二步，通过调用对象本体的set_servant方法建立本地对象本体、对象仆从和对象管理器之间的关联，将本地对象本体保存到全局的本地对象本体序列中。具体就是对象本体持有的对象仆从和对象管理器赋值为待激活的对象仆从和当前的对象管理器，并让全局本地对象本体序列中的一项指向该本地对象本体。第三步，通过调用对象仆从的add_activation方法将对象仆从中持有的本地对象本体赋值为当前的本地对象本体。最后，服务端调用对象管理器管理器的active方法将对象管理器置为激活状态。

图7是客户端获取对象引用的示意图。首先，客户端调用伪对象操作例化中间件核心；然后，客户端通过中间件核心的string_to_object操作将获取到的互通信对象引用转换为对象引用，互通信对象引用一般可以通过文件、命令行参数来获取。对于本地对象调用而言，保存在互通信对象引用中的信息tag可以判断对象实现在本地进程空间内，中间件核心例化对象引用时，会从全局本地对象本体序列中取出相应的本地对象本体，将该本地对象本体赋值给对象引用，从而使客户端的对象引用和服务端的对象实现通过一个全局的本地对象本体建立了关联。

图8是客户端一次本地对象调用的流程图。客户端调用桩中的对象方法，首先，桩的实现中例化一个调用描述体，调用描述体中保存调用的方法名、参数、返回值和函数指针，函数指针指向的函数接收调用描述体作为参数，功能是根据调用描述体中的信息完成对对象实现中相应方法的调用，通过设置调用描述体中的返回值返回。然后，桩的实现中调用对象引用的invoke方法，对象引用调用持有的本地对象本体的dispatch方法，本地对象本体调用对象管理器的dispatch方法，对象管理器进行调用描述体中的回调。最后，调用描述体执行保存的回调函数，通过回调函数完成对象实现中的方法调用，本地对象调用的过程结束。以上所有过程都属于本地函数调用，不涉及进程间的传输机制以及报文的封装和解析，显著地提高了对象调用的效率，适用于组件在进程空间内的部署。

Claims (7)

1.中间件进程内对象调用方法，针对客户端、服务端部署在同一进程空间的对象调用机制，包括对象实现发布方法、对象引用获取方法，本地对象请求调用机制，其特征在于，

所述对象实现发布方法，即本地互通信对象协议，协议中包括互通信对象引用的数据结构，协议通过互通信对象引用为中间件核心之间的桥接提供以下信息：对象调用支持何种协议，对象实现的地址信息和对象键值；对象引用持有互通信对象引用信息，对象实现提供一个接口以获取对象引用，中间件核心通过“对象-字符串”转换方法获得的对象引用转换为字符串，通过字符串的形式将对象实现信息进行发布；服务端将互通信对象引用存放在客户端能访问到的存储区域，实现了对象实现的地址公开，对于客户端和服务器在同一进程的情形，只需要用一个都能访问到的全局字符串保存即可；

所述对象引用获取方法，包括客户端获取对象引用及服务端对象实现，其中：

（1）客户端获取对象引用的方法是，客户端访问互通信对象引用，使用中间件核心提供的“字符串-对象”方法将字符串转换成对象引用，对象引用根据互通信对象引用中的协议和地址信息寻址到对象实现所在的进程，并根据对象键值定位到具体某一个对象实现；

（2）服务端对象实现是通过对象管理器和对象仆从管理对象实现，每一个对象仆从都是一个对象实现，对象管理器具有激活对象实现的功能，每个对象实现拥有一个对象管理器，或者多个对象实现共享相同的对象管理器；通常，服务端只需要例化一个根对象管理器，所有对象实现都共享根对象管理器；对象管理器激活对象实现实际上就是建立对象管理器与对象实现的关联，中间件核心通过访问对象管理器而访问到对象实现；

所述本地对象请求调用机制具体是：当对象引用中的对象本体为远程本体时，客户端发起下行的请求调用，调用信息封装在一个调用描述体中，中间件核心根据调用描述体和对象引用的信息，将调用请求编组为有序的码流，通过传输机制发送给服务端的中间件核心，服务端的中间件核心将码流解组为调用信息，找到具体的对象实现进行上行调用，把调用结果构造成一个应答报文，编组为应答码流返回给客户端，客户端中间件核心解组后得到调用结果，完成一次远程对象调用的流程；当对象引用中的对象本体为本地本体时，中间件核心维护一个静态的本地对象本体序列，当服务端激活对象时，会创建一个本地对象本体，本地对象本体持有的对象仆从是被激活的对象，对象管理器是根对象管理器，然后将该本地对象本体存入静态序列中，客户端获取对象引用时，如果对象实现在本地，那么把对象引用中的对象本体指向静态本地对象本体序列中相应的本地对象本体，客户端通过对象引用发起调用请求，中间件核心通过静态本地对象本体访问服务端对象实现，执行回调函数，在回调函数中完成对对象实现中方法的调用，然后将调用的结果返回给客户端，本地对象调用结束。

2.根据权利要求1所述的中间件进程内对象调用方法，其特征在于，所述对象引用获取方法，还包括如何区分客户端对象引用和服务端对象实现位于同一进程或进程间，设计对象本体类，有本地对象本体和远程对象本体两种派生类，对象引用持有对象本体指针，客户端获得对象引用的方法是：首先，客户端的中间件核心解析获取到的互通信对象引用；然后，根据解析到的互通信对象引用中的互通信协议类型区分客户端与服务端是否位于同一进程，如果是基于进程间的传输机制的互通信协议，例化远程本体的实例，如果是本地互通信协议，则例化本地本体的实例，最后，例化客户端对象引用，对象引用中的对象本体指针指向已经存在的对象本体。

3.根据权利要求1所述的中间件进程内对象调用方法，其特征在于，

所述对象实现发布方法具体处理过程包括：

首先，服务端通过调用伪对象操作例化中间件核心；然后，服务端例化对象仆从，每一个对象实现都是一个对象仆从，服务端调用对象仆从的_this方法获得对象引用；最后服务端通过调用中间件核心的object_to_string方法一个对象引用转化为互通信对象引用，并将互通信对象引用字符串化。

4.根据权利要求1所述的中间件进程内对象调用方法，其特征在于，所述客户端获取对象引用具体处理过程包括：

首先，客户端调用伪对象操作例化中间件核心；然后，客户端通过中间件核心的string_to_object方法操作将获取到的互通信对象引用转换为对象引用，互通信对象引用通过文件、命令行参数来获取，对于本地对象调用而言，保存在互通信对象引用中的信息tag判断对象实现在本地进程空间内，中间件核心例化对象引用时，会从全局本地对象本体序列中取出相应的本地对象本体，将该本地对象本体赋值给对象引用，从而使客户端的对象引用和服务端的对象实现通过一个全局的本地对象本体建立关联。

5.根据权利要求1所述的中间件进程内对象调用方法，其特征在于，所述服务端对象实现具体处理过程包括：

首先，服务端通过调用中间件核心的解析初始对象引用方法实例一个对象管理器，例化过程中，同时例化出对象管理器持有的对象管理器选择器，再调用对象管理器选择器的获取对象管理器gain_poa方法将对象管理器加入对象管理器选择器的序列中；然后，服务端例化一个对象仆从，在通用对象调用体系架构中，每一个对象实现都是一个对象仆从；接下来，服务端通过对象管理器的active_object方法激活对象仆从，第一步，实例化一个对象本体，第二步，通过调用对象本体的set_servant方法建立本地对象本体、对象仆从和对象管理器之间的关联，将本地对象本体保存到全局的本地对象本体序列中；具体就是对象本体持有的对象仆从和对象管理器赋值为待激活的对象仆从和当前的对象管理器，并让全局本地对象本体序列中的一项指向该本地对象本体，第三步，通过调用对象仆从的add_activation方法将对象仆从中持有的本地对象本体赋值为当前的本地对象本体，最后，服务端调用对象管理器选择器的active方法将对象管理器置为激活状态。

6.根据权利要求2所述的中间件进程内对象调用方法，其特征在于，所述如何区分客户端对象引用和服务端对象实现位于同一进程或进程间具体处理过程包括：

首先，客户端调用伪对象操作例化中间件核心；然后，客户端通过中间件核心的string_to_object操作将获取到的互通信对象引用转换为对象引用，互通信对象引用一般可以通过文件、命令行参数来获取，对于本地对象调用而言，保存在互通信对象引用中的信息tag可以判断对象实现在本地进程空间内，中间件核心例化对象引用时，会从全局本地对象本体序列中取出相应的本地对象本体，将该本地对象本体赋值给对象引用，从而使客户端的对象引用和服务端的对象实现通过一个全局的本地对象本体建立了关联。

7.根据权利要求1所述的中间件进程内对象调用方法，其特征在于，所述本地对象请求调用机制具体处理过程包括：

首先，桩的实现中例化一个调用描述体，调用描述体中保存调用的方法名、参数、返回值和函数指针，函数指针指向的函数接收调用描述体作为参数，功能是根据调用描述体中的信息完成对对象实现中相应方法的调用，通过设置调用描述体中的返回值返回，然后，桩的实现中调用对象引用的invoke方法，对象引用调用持有的本地对象本体的dispatch方法，本地对象本体调用对象管理器的dispatch方法，对象管理器进行调用描述体中的回调，最后，调用描述体执行保存的回调函数，通过回调函数完成对象实现中的方法调用，本地对象调用的过程结束。