Java RMIの核心！java.rmi.serverパッケージ徹底解説

Java RMI (Remote Method Invocation) は、あるJava仮想マシン（JVM）上で実行されているオブジェクトが、別のJVM上にあるオブジェクトのメソッドを呼び出すことを可能にするメカニズムです。 これにより、ネットワークをまたいだ分散アプリケーションの構築が容易になります。 RMIは、`java.rmi`パッケージ群で提供されています。

RMIは、手続きをリモートで呼び出すRPC（Remote Procedure Call）の考え方を、Javaのオブジェクト指向モデルに適用したものです。 RPCが手続き（関数）の呼び出しに焦点を当てるのに対し、RMIはオブジェクトとそのメソッドに焦点を当てています。これにより、開発者はネットワーク通信の詳細を意識することなく、あたかもローカルのオブジェクトを操作するかのようにリモートのオブジェクトを扱うことができます。

RMIのアーキテクチャ

RMIのアーキテクチャは、一般的に以下の3つの層で構成されています。

重要なキーワード

リモートオブジェクト (Remote Object)

他のJVMからメソッド呼び出しが可能なオブジェクト。`java.rmi.Remote`インタフェースを実装したクラスのインスタンスです。

スタブ (Stub)

クライアント側に存在するリモートオブジェクトの代理（プロキシ）です。 クライアントはスタブを通じてリモートメソッドを呼び出します。

RMIレジストリ (RMI Registry)

リモートオブジェクトを名前と関連付けて登録するための、簡易的なネームサービスです。 サーバーはリモートオブジェクトをレジストリに登録し、クライアントはレジストリを検索して目的のオブジェクトのスタブを取得します。

`java.rmi.server`パッケージは、RMIアプリケーションのサーバーサイドを構築するためのクラスとインタフェースを提供します。 このパッケージは、リモートオブジェクトの作成、エクスポート、および管理の根幹を担います。開発者はこのパッケージのクラスを利用して、クライアントからのリモート呼び出しを受け付けるサーバープログラムを実装します。

主要なクラスとインタフェース

以下に`java.rmi.server`パッケージに含まれる主要なクラスとインタフェースの役割をまとめます。

ここでは、簡単な計算機サービスを例に、RMIサーバーアプリケーションを構築する手順をステップバイステップで解説します。

Step 1: リモートインタフェースの定義

最初に、クライアントから呼び出されるメソッドを定義する「リモートインタフェース」を作成します。

<!-- Calculator.java -->
package example.calculator;
import java.rmi.Remote;
import java.rmi.RemoteException;
public interface Calculator extends Remote { /** * 二つの数値を加算するリモートメソッド * @param a 最初の数値 * @param b ２番目の数値 * @return 加算結果 * @throws RemoteException リモート通信中にエラーが発生した場合 */ int add(int a, int b) throws RemoteException;
}

Step 2: リモートオブジェクトの実装

次に、定義したリモートインタフェースを実装するクラスを作成します。 このクラスが、実際にサーバー上で処理を行うリモートオブジェクトとなります。

最も簡単な方法は、`java.rmi.server.UnicastRemoteObject`を継承することです。 このクラスを継承すると、オブジェクトのコンストラクタが呼ばれる際に、自動的にそのオブジェクトがRMIランタイムに「エクスポート」され、リモートからの呼び出しを受け付けられる状態になります。

<!-- CalculatorImpl.java -->
package example.calculator;
import java.rmi.RemoteException;
import java.rmi.server.UnicastRemoteObject;
public class CalculatorImpl extends UnicastRemoteObject implements Calculator { // スーパークラスのコンストラクタがRemoteExceptionをスローするため、 // デフォルトコンストラクタでも同様にスローする必要がある。 protected CalculatorImpl() throws RemoteException { super(); } @Override public int add(int a, int b) throws RemoteException { System.out.println("クライアントから add(" + a + ", " + b + ") の呼び出しを受け付けました。"); return a + b; }
}

Step 3: サーバーの作成とリモートオブジェクトの登録

最後に、実装したリモートオブジェクトのインスタンスを作成し、クライアントが見つけられるようにRMIレジストリに登録するサーバープログラムを作成します。

<!-- Server.java -->
package example.calculator;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;
import java.rmi.registry.Registry;
public class Server { public static void main(String[] args) { try { // 1. リモートオブジェクトの実装インスタンスを生成 CalculatorImpl calculator = new CalculatorImpl(); // 2. RMIレジストリを取得（なければ作成） // デフォルトポートは1099 Registry registry = LocateRegistry.createRegistry(1099); // 3. レジストリにリモートオブジェクトを "CalculatorService" という名前でバインドする // これによりクライアントはこの名前でオブジェクトを検索できる registry.rebind("CalculatorService", calculator); System.out.println("サーバーの準備が完了しました。"); } catch (Exception e) { System.err.println("サーバー例外: " + e.toString()); e.printStackTrace(); } }
}

このサーバープログラムを実行すると、`CalculatorImpl`のインスタンスが生成され、RMIレジストリの1099番ポートに`CalculatorService`という名前で登録されます。 これでクライアントからの要求を待つ状態になります。

`UnicastRemoteObject`は、RMIサーバー実装において中心的な役割を果たすクラスです。 この章では、その機能と使い方をさらに詳しく掘り下げます。

エクスポート処理の本質

「リモートオブジェクトをエクスポートする」とは、具体的には、そのオブジェクトをRMIランタイムシステムに登録し、特定のTCPポートでクライアントからの接続を待ち受け、リモート呼び出しを受け取れるようにするプロセスを指します。 `UnicastRemoteObject`を継承すると、このエクスポート処理がコンストラクタ内で自動的に行われるため、非常に便利です。

`UnicastRemoteObject`を継承しない実装

何らかの理由で他のクラスを継承する必要があり、`UnicastRemoteObject`を継承できない場合でも、リモートオブジェクトを実装することは可能です。その場合は、`UnicastRemoteObject.exportObject()`静的メソッドを明示的に呼び出して、手動でオブジェクトをエクスポートする必要があります。

<!-- NonInheritanceCalculatorImpl.java -->
package example.calculator;
import java.rmi.RemoteException;
// UnicastRemoteObjectを継承しない
public class NonInheritanceCalculatorImpl implements Calculator { // コンストラクタでRemoteExceptionをスローする必要はない public NonInheritanceCalculatorImpl() { super(); } @Override public int add(int a, int b) throws RemoteException { System.out.println("クライアントから add(" + a + ", " + b + ") の呼び出しを受け付けました。"); return a + b; }
}
<!-- ServerWithExport.java -->
package example.calculator;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;
import java.rmi.registry.Registry;
import java.rmi.server.UnicastRemoteObject;
public class ServerWithExport { public static void main(String[] args) { try { // 1. 実装インスタンスを生成 NonInheritanceCalculatorImpl calculatorImpl = new NonInheritanceCalculatorImpl(); // 2. UnicastRemoteObject.exportObject() を使って手動でエクスポート // 第2引数にポート番号(0は匿名ポート)を指定 Calculator stub = (Calculator) UnicastRemoteObject.exportObject(calculatorImpl, 0); // 3. レジストリを取得 Registry registry = LocateRegistry.createRegistry(1099); // 4. エクスポートして得られたスタブをレジストリにバインド registry.rebind("CalculatorService", stub); System.out.println("サーバーの準備が完了しました。(継承なしパターン)"); } catch (Exception e) { System.err.println("サーバー例外: " + e.toString()); e.printStackTrace(); } }
}

また、`exportObject`メソッドには、特定のポート番号を指定するオーバーロード版もあります。 これにより、ファイアウォールの設定などで特定のポートを開放する必要がある場合に柔軟に対応できます。

// 10990番ポートを指定してエクスポート
Calculator stub = (Calculator) UnicastRemoteObject.exportObject(calculatorImpl, 10990);

アンエクスポート

サーバーアプリケーションの終了時など、リモートオブジェクトがリモート呼び出しを受け付けるのをやめさせたい場合は、`UnicastRemoteObject.unexportObject()`メソッドを使用します。 これにより、オブジェクトにバインドされていたポートが解放されます。

// 第2引数の`force`がtrueの場合、進行中の呼び出しがあっても強制的にアンエクスポートする
boolean success = UnicastRemoteObject.unexportObject(calculatorImpl, true);
if (success) { System.out.println("オブジェクトは正常にアンエクスポートされました。");
}

RMI、特にリモートからクラスをダウンロードする機能を持つ場合、セキュリティは非常に重要な考慮事項です。 悪意のあるコードがサーバーやクライアントで実行されるのを防ぐために、Javaはセキュリティマネージャという仕組みを提供していました。

セキュリティマネージャとポリシーファイルの役割

セキュリティマネージャを有効にしてRMIプログラムを実行すると、RMIはリモートからダウンロードしたコードに対して厳しい制限を課します。 どのような操作（ファイルの読み書き、ネットワーク接続など）を許可するかは、ポリシーファイルによって定義します。

以下は、特定のコードベース（クラスファイルが置かれている場所）に対して全ての権限を許可するポリシーファイルの例です。

<!-- server.policy -->
grant codeBase "file:/path/to/your/server/classes/" { permission java.security.AllPermission;
};

サーバーを起動する際には、このポリシーファイルをJavaVMの引数で指定します。

java -Djava.security.manager -Djava.security.policy=server.policy example.calculator.Server

サーバー側の仕組みを理解するために、クライアントがどのようにリモートオブジェクトを利用するのかを見てみましょう。クライアントは以下の手順でサーバーの機能を利用します。

1. RMIレジストリに接続する。
2. 登録されている名前（この例では “CalculatorService”）をキーにして、リモートオブジェクトのスタブを検索（ルックアップ）する。
3. 取得したスタブを通じて、あたかもローカルオブジェクトであるかのようにメソッドを呼び出す。

<!-- Client.java -->
package example.calculator;
import java.rmi.registry.LocateRegistry;
import java.rmi.registry.Registry;
public class Client { public static void main(String[] args) { // サーバーが動作しているホスト名を指定。nullの場合はローカルホスト。 String host = (args.length < 1) ? null : args; try { // 1. サーバーのRMIレジストリを取得 Registry registry = LocateRegistry.getRegistry(host, 1099); // 2. レジストリから "CalculatorService" という名前でスタブを検索 Calculator stub = (Calculator) registry.lookup("CalculatorService"); // 3. 取得したスタブを使ってリモートメソッドを呼び出す int result = stub.add(10, 20); System.out.println("サーバーからの応答: " + result); } catch (Exception e) { System.err.println("クライアント例外: " + e.toString()); e.printStackTrace(); } }
}

クライアントのコードには、`java.rmi.server`パッケージは直接登場しません。クライアントが必要とするのは、リモートインタフェース (`Calculator`) と、レジストリを操作するための`java.rmi.registry`パッケージ、そしてRMIの汎用クラス（`Naming`や`RemoteException`など）です。通信の裏側では、スタブが`java.rmi.server`の機能と連携して動作しています。

動的クラスローディング

RMIの強力な機能の一つが、動的クラスローディングです。 これは、クライアントやサーバーが、自身のクラスパスに存在しないクラスを、ネットワーク経由で動的にロードする仕組みです。この機能は`java.rmi.server.RMIClassLoader`によって実現されます。

この機能を有効にするには、サーバー（またはクラスを提供する側）が、自身のクラスファイルの場所（URL）をシステムプロパティ `java.rmi.server.codebase` で指定する必要があります。

java -Djava.rmi.server.codebase=http://my-server-host/my-classes/ example.calculator.Server

これにより、クライアントは`CalculatorImpl`のスタブを受け取った際、もし`Calculator`インタフェースの定義を知らなくても、`codebase`で指定されたURLからクラスファイルをダウンロードして利用することができます。

分散ガベージコレクション (DGC)

Javaの自動メモリ管理（ガベージコレクション）は、RMIでは分散環境に拡張されます。これを分散ガベージコレクション（DGC: Distributed Garbage Collection）と呼びます。 DGCは、どのクライアントからも参照されなくなったリモートオブジェクトを、サーバーサイドで自動的にクリーンアップする仕組みです。これにより、サーバー側でのメモリリークを防ぎます。

非推奨・削除された機能

Javaの進化とともに、RMIの一部の機能は時代遅れとなり、非推奨または削除されています。

• RMI Activation (`java.rmi.activation`): 1998年のJDK 1.2で導入された、リモートオブジェクトを必要になったときに初めて起動（アクティベート）する仕組みでした。 しかし、その複雑さから広く利用されることはなく、2020年のJava 15で非推奨となり、Java 17で完全に削除されました。 RMIの他の機能は影響を受けません。
• 静的スタブ (`rmic`): かつては`rmic`コマンドで事前にスタブクラスを生成する必要がありましたが、Java 5.0以降は動的プロキシによるスタブの自動生成が主流となり、静的スタブのサポートはJava 8で非推奨になりました。
• セキュリティマネージャ: 前述の通り、Java 17で非推奨となり、将来的に削除されます。

現代におけるRMIの位置づけ

RMIはJavaの分散コンピューティングの基礎を築いた重要な技術ですが、現代のマイクロサービスアーキテクチャでは、より言語に依存せず、Web標準との親和性が高い技術が好まれる傾向にあります。

RMIは新規開発で積極的に採用されることは減りましたが、その内部アーキテクチャや分散オブジェクトの概念を学ぶことは、gRPCのような現代のRPCフレームワークを深く理解する上で依然として非常に有益です。

この記事では、Javaの`java.rmi.server`パッケージを中心に、RMIのサーバーサイド実装について深く掘り下げてきました。RMIは、異なるJVM間でオブジェクトが通信するための強力な仕組みであり、その核心にはリモートオブジェクトのエクスポート、RMIレジストリへの登録、そしてクライアントからの呼び出しの受付という一連のプロセスがあります。

`UnicastRemoteObject`を始めとする`java.rmi.server`のクラス群は、これらの複雑な処理を抽象化し、開発者が分散アプリケーションのビジネスロジックに集中できるように支援します。セキュリティマネージャやRMI Activationのように時代とともに変化した部分もありますが、RMIがJavaの分散技術の歴史において果たした役割と、その根底にある概念は、現代の技術を学ぶ上でも重要な知識となります。