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2006 年 7 月 17 日

開放服務(wù)網(wǎng)關(guān)協(xié)議 (Open Services Gateway Initiative)，簡(jiǎn)稱 OSGi,為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)定義了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、面向服務(wù)的計(jì)算環(huán)境，為用戶提供了開放的、面向服務(wù)組件的、易于部署的編程模型，這個(gè)編程模型允許用戶將定義好的接口規(guī)范綁定到 OSGi 運(yùn)行環(huán)境中的特定Service，在構(gòu)件 SOA 面向服務(wù)為中心的企業(yè)應(yīng)用的過程中，OSGi 技術(shù)正發(fā)揮越來越重要的作用。在本文中，將介紹 OSGi 的概念和體系結(jié)構(gòu)，并且利用 Eclipse 3.2 開發(fā)一個(gè)基于 OSGi 規(guī)范的服務(wù)應(yīng)用 Bundle。通過學(xué)習(xí)本文，讀者可以了解到如何開發(fā)和部署基于 OSGi 規(guī)范的 Bundle 應(yīng)用。

OSGi 規(guī)范簡(jiǎn)介

OSGi 聯(lián)盟建立于 1999 年，是一個(gè)非贏利機(jī)構(gòu)，旨在建立一個(gè)開放的服務(wù)規(guī)范。OSGi 規(guī)范為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)定義了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、面向組件的計(jì)算環(huán)境，它最初的目的就是為各種嵌入式設(shè)備提供通用的軟件運(yùn)行平臺(tái)，屏蔽設(shè)備操作系統(tǒng)與硬件區(qū)別的中間件平臺(tái)，通過這個(gè)平臺(tái)，可以對(duì)不同軟件商提供的應(yīng)用(OSGi 中稱為 Bundle)進(jìn)行組件的生命周期管理的能力，如應(yīng)用組件可以從運(yùn)行中被安裝、升級(jí)或者移除而不需要中斷設(shè)備的操作，應(yīng)用組件可以動(dòng)態(tài)的發(fā)現(xiàn)和使用其他庫或者應(yīng)用程序。由于 OSGi 技術(shù)具有服務(wù)組件模塊化、動(dòng)態(tài)加載應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，正被越來越多的領(lǐng)域關(guān)注，如嵌入設(shè)備制造業(yè)、汽車制造業(yè)、企業(yè)應(yīng)用等。目前，OSGi 聯(lián)盟發(fā)布的最新的 OSGi 服務(wù)規(guī)范為 4.0，讀者可以查閱參考資料了解詳細(xì)信息。

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OSGi 體系結(jié)構(gòu)

OSGi 的體系架構(gòu)是基于插件式的軟件結(jié)構(gòu)，包括一個(gè) OSGi 框架和一系列插件，在 OSGi中，插件稱為 Bundle，其中，OSGi 框架規(guī)范是 OSGi 規(guī)范的核心部分，它提供了一個(gè)通用的、安全可管理的 Java 框架，通過這個(gè)框架，可以支持 Bundle 服務(wù)應(yīng)用的部署和擴(kuò)展。Bundle 之間可以通過 Import Package 和 Require-Bundle 來共享 Java 類，在 OSGi 服務(wù)平臺(tái)中，用戶通過開發(fā) Bundle 來提供需要的功能，這些 Bundle 可以動(dòng)態(tài)加載和卸載，或者根據(jù)需要遠(yuǎn)程下載和升級(jí)。OSGi 體系結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示：

其中：

Execution Environment：

Bundle 應(yīng)用所倚賴運(yùn)行的 Java 執(zhí)行環(huán)境，如 J2SE-1.4、CDC-1.0 等都是可用的執(zhí)行環(huán)境。

Modules：

模塊層定義了 Bundle 應(yīng)用的加載策略。OSGi 框架是一個(gè)健壯并且嚴(yán)格定義的類加載模型。在大多數(shù) Java 應(yīng)用中，通常只有一個(gè)單獨(dú)的 ClassPath，它包含了所有的 Java 類文件和資源文件，OSGi基于Java技術(shù)，對(duì)于每個(gè)實(shí)現(xiàn)了 BundleActivator 接口的 Bundle 應(yīng)用，為它生成一個(gè)單獨(dú)的 ClassLoader，使得 Bundle 應(yīng)用的組織更加模塊化。

Life Cycle：

生命周期層可以動(dòng)態(tài)地對(duì) Bundle 進(jìn)行安裝、啟動(dòng)、停止、升級(jí)和卸載等操作。該層基于模塊層，提供了一組 API 來控制 Bundle 應(yīng)用的運(yùn)行時(shí)操作。

Service Registry 和 Services：

OSGi 服務(wù)層定義了一個(gè)集成在生命周期層中的動(dòng)態(tài)協(xié)作模型，是一個(gè)發(fā)布、動(dòng)態(tài)尋找、綁定的服務(wù)模型。一個(gè)服務(wù)通常是一個(gè) Java 對(duì)象實(shí)現(xiàn)了特定的服務(wù)接口，并且通過服務(wù)注冊(cè)，被綁定到 OSGi 的運(yùn)行環(huán)境中。Bundle 應(yīng)用可以注冊(cè)發(fā)布服務(wù)，動(dòng)態(tài)綁定服務(wù)，并且在服務(wù)注冊(cè)狀態(tài)改變時(shí)，可以接受到事件消息等。

Security：

OSGi 的安全管理是基于 Java2 安全體系的，貫穿在 OSGi 平臺(tái)的所有層中，它能夠?qū)Σ渴鹪?OSGi 運(yùn)行環(huán)境中的 Bundle 應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的管理控制。

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Bundle 生命周期的狀態(tài)

在一個(gè)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的 OSGi 環(huán)境中，OSGi 框架管理 Bundle 的安裝和更新，同時(shí)也管理 Bundle 和服務(wù)之間的依賴關(guān)系。一個(gè) Bundle 可能處于以下六個(gè)狀態(tài)，如圖 2 所示：

INSTALLED：安裝完成，本地資源成功加載。

RESOLVED：依賴關(guān)系滿足，這個(gè)狀態(tài)意味該Bundle要么已經(jīng)準(zhǔn)備好運(yùn)行，要么是被停止了。

STARTING：Bundle正在被啟動(dòng)，BundleActivator的start()方法已經(jīng)被調(diào)用但是還沒有返回。

STOPPING：Bundle正在被停止，BundleActivator的stop()方法已經(jīng)被調(diào)用但是還沒有返回。

ACTIVE：Bundle 被成功啟動(dòng)并且在運(yùn)行。

UNINSTALLED：bundle被卸載并且無法進(jìn)入其他狀態(tài)。

Bundle接口定義了getState()方法來返回Bundle的狀態(tài)。

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OSGi 標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)

在 OSGi 平臺(tái)之上，OSGi 聯(lián)盟定義了很多服務(wù)。服務(wù)是由一個(gè) Java Interface 來定義的，Bundle 可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)接口并且把服務(wù)注冊(cè)到服務(wù)注冊(cè)表中去，用戶可以從注冊(cè)表中找到需要的服務(wù)來使用，并且可以響應(yīng)特定服務(wù)的狀態(tài)改變，如服務(wù)注冊(cè)和服務(wù)取消。下面簡(jiǎn)單介紹一下 OSGi Release 4 的一些主要服務(wù)。OSGi 框架提供了權(quán)限管理服務(wù)，包管理服務(wù)和最初加載系統(tǒng)服務(wù)。這些服務(wù)是 OSGi 框架的一部分并且管理著 OSGi 框架的運(yùn)作。

Permission Admin Service：權(quán)限管理是指 Bundle 是否許可其他的 Bundle 的代碼。當(dāng)前的或者其他的 Bundle 的權(quán)限可以通過這個(gè)服務(wù)來操作，一旦被設(shè)定權(quán)限，馬上就生效。 Package Admin Service：Bundle 之間可以共享包內(nèi)的 Java 類和資源，bundle 的更新可能需要 OSGi 框架重新解析 Bundle 之間的依賴關(guān)系，這個(gè)服務(wù)提供了 OSGi 服務(wù)平臺(tái)中包的共享狀態(tài)信息。

Start Level Service：Start Level是指一些在特定Bundle起動(dòng)之前必須運(yùn)行或者初始化的一系列 bundle。Start Lever Service 可以設(shè)置當(dāng)前OSGi服務(wù)框架初始的Start Level，并且可以指定和查詢特定Bundle的Start Level。

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使用 Eclipse 開發(fā) Bundle 應(yīng)用

Equinox 框架是 Eclipse 組織基于 OSGi Release 4 的一個(gè)實(shí)現(xiàn)框架，它實(shí)現(xiàn)了 OSGi 規(guī)范的核心框架和許多標(biāo)準(zhǔn)框架服務(wù)的實(shí)現(xiàn)。關(guān)于Equinox項(xiàng)目的詳細(xì)信息，請(qǐng)查閱參考資料信息。在本文中，我們使用 Eclipse 3.2 平臺(tái)開發(fā)兩個(gè)基于 OSGi 的 Bundle 應(yīng)用，其中第一個(gè) Bundle 應(yīng)用聲明、實(shí)現(xiàn)并注冊(cè)了一個(gè)姓名查詢服務(wù)，用于判斷所給姓名是否在已定義的查詢列表中；第二個(gè) Bundle 應(yīng)用查詢并引用第一個(gè) Bundle 應(yīng)用所注冊(cè)的姓名查詢服務(wù)，如果用戶所給的姓名包含在查詢列表中，將返回正確的信息，最后，將開發(fā)的 Bundle應(yīng)用部署的 Equinox OSGi 框架中，用戶可以在 OSGi 控制命令行中輸入命令來查詢關(guān)于框架和 Bundle 應(yīng)用的具體信息。讀者可以從參考資料中獲得本文 Bundle 應(yīng)用的源代碼。

(1)創(chuàng)建 Plug-in Project，在 Eclipse 3.2 開發(fā)環(huán)境中，從菜單欄選擇 File > New > Project... ，打開 New Project 向?qū)?，可以看到有Plug-in Project創(chuàng)建向?qū)В瑒?chuàng)建一個(gè)Plug-in 項(xiàng)目。項(xiàng)目名為 example 的 Bundle 應(yīng)用，該應(yīng)用實(shí)現(xiàn)并注冊(cè)了一個(gè)姓名查詢服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了 BundleActivator 接口。選擇 Equinox 框架作為 Bundle 應(yīng)用運(yùn)行的 OSGi 服務(wù)平臺(tái)。

(2)實(shí)現(xiàn)OSGi服務(wù)通常需要兩個(gè)步驟，首先定義所提供服務(wù)的接口，然后實(shí)現(xiàn)這個(gè)服務(wù)接口。在本例中，我們創(chuàng)建一個(gè)姓名查詢服務(wù)用來查詢所給姓名是否有效。首先定義姓名查詢接口NameService.java。下面是該接口的源代碼：

NameService Interface 源代碼

package example.service; /** * A simple service interface that defines a name service. * A name service simply verifies the existence of a Name. **/ public interface NameService { /** * Check for the existence of a Name. * @param name the Name to be checked. * @return true if the Name is in the list, * false otherwise. **/ public boolean checkName(String name); }

該服務(wù)接口很簡(jiǎn)單，只包含一個(gè)需要實(shí)現(xiàn)的方法。為了將服務(wù)接口和服務(wù)實(shí)現(xiàn)相分離，方便其他 Bundle 引用該服務(wù)，我們通常需要將該服務(wù)接口單獨(dú)放在一個(gè)包內(nèi)，本例中，存放NameService.java 接口的 Java 包為 example.service。接下來，需要實(shí)現(xiàn) NameService 接口，并且注冊(cè)該服務(wù)。在本例中，我們用內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)了該接口，下面是該 Bundle 應(yīng)用的部分源代碼。

Example Bundle部分源代碼

public void start(BundleContext context) throws Exception { Properties props = new Properties(); props.put("ClassRoom", "ClassOne"); context.registerService(NameService.class.getName(), new NameImpl(), props); } private static class NameImpl implements NameService { // The set of names contained in the arrays. String[] m_name = { "Marry", "John", "David", "Rachel", "Ross" }; /** * Implements NameService.checkName(). Determines if the passed name is * contained in the Array. * * @param name * the name to be checked. * @return true if the name is in the Array, false otherwise. */ public boolean checkName(String name) { // This is very inefficient for (int i = 0; i < m_name.length; i++) { if (m_name[i].equals(name)) { return true; } } return false; } }

在start()方法中，利用BundleContext注冊(cè)一個(gè)姓名查詢服務(wù)，并且為該服務(wù)設(shè)置相關(guān)屬性以便服務(wù)查詢。在實(shí)現(xiàn)姓名查詢服務(wù)時(shí)，我們簡(jiǎn)單定義了一個(gè)靜態(tài)數(shù)組用于存放有效的姓名信息。

(3)定義Bundle描述文件MANIFEST.MF，Bundle應(yīng)用example的MANIFEST.MF文件如下：

MANIFEST.MF文件信息

Manifest-Version: 1.0 Bundle-ManifestVersion: 2 Bundle-Name: Example Bundle Bundle-SymbolicName: example Bundle-Version: 1.0.0 Bundle-Activator: example.osgi.Activator Bundle-Localization: plugin Import-Package: org.osgi.framework;version="1.3.0" Export-Package: example.service

其中，Bundle-Activator屬性指明了實(shí)現(xiàn)BundleActivator接口的類，該類用來啟動(dòng)和停止Bundle應(yīng)用。Export-Package屬性指定了該Bundle輸出的共享包，該屬性可以使其他的Bundle應(yīng)用引用我們所定義的服務(wù)接口。

(4)創(chuàng)建項(xiàng)目名為exampleClient的Bundle應(yīng)用，該應(yīng)用在OSGi平臺(tái)上查尋并引用example Bundle應(yīng)用已經(jīng)注冊(cè)的姓名查詢服務(wù)，然后從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀入用戶所輸入的姓名信息，判斷所輸入姓名是否有效。exampleClient應(yīng)用的部分源代碼如下，讀者可從參考資料中獲得完整源代碼。

ExampleClient Bundle部分源代碼

public void start(BundleContext context) throws Exception { ServiceReference[] refs = context.getServiceReferences( NameService.class.getName(), "(ClassRoom=*)"); if (refs != null) { try { System.out.println("Enter a blank line to exit."); BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader( System.in)); String name = ""; // Loop endlessly. while (true) { // Ask the user to enter a name. System.out.print("Enter a Name: "); name = in.readLine(); // If the user entered a blank line, then // exit the loop. if (name.length() == 0) { break; } // First, get a name service and then check // if the name is correct. NameService nameservice = (NameService) context .getService(refs[0]); if (nameservice.checkName(name)) { System.out.println("The Name is Correct."); } else { System.out.println("The Name is Incorrect."); } // Unget the name service. context.ungetService(refs[0]); } } catch (IOException ex) { } } else { System.out.println("Couldn‘t find any name service..."); } }

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Bundle的部署及運(yùn)行

在Eclipse平臺(tái)中，選擇File-->Export...菜單，將開發(fā)的example和exampleClient兩個(gè)Bundle應(yīng)用導(dǎo)出成Jar文件，以便將它們部署到OSGi服務(wù)平臺(tái)中。選擇將要運(yùn)行的Bundle應(yīng)用，鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊，在彈出菜單中，選擇Run AS-->Equinox FrameWork來啟動(dòng)OSGi服務(wù)平臺(tái)。在Equinox啟動(dòng)配置控制臺(tái)中，可以為Bundle應(yīng)用設(shè)置默認(rèn)的Start Level和Bundle應(yīng)用是否需要自動(dòng)啟動(dòng)等選項(xiàng)。在本例中，為了講解如何安裝及啟動(dòng)Bundle應(yīng)用，只將example Bundle應(yīng)用設(shè)為自動(dòng)啟動(dòng)，而exampleClient Bundle應(yīng)用需要我們用命令安裝及啟動(dòng)。

當(dāng)OSGi Equinox FrameWork啟動(dòng)后，在OSGi控制命令臺(tái)中輸入ss命令，可以查看OSGi服務(wù)平臺(tái)中已經(jīng)安裝的Bundle應(yīng)用信息及其狀態(tài)。如圖4所示，可以看到當(dāng)前OSGi服務(wù)平臺(tái)中有兩個(gè)Bundle處于Active狀態(tài)，其中，system.bundle_3.2.0.v20060328為OSGi框架的系統(tǒng)Bundle，而example_1.0.0為注冊(cè)姓名查詢服務(wù)的Bundle應(yīng)用，1.0.0為Bundle應(yīng)用的版本號(hào)。

圖示4 Bundle信息查詢

在OSGi控制命令臺(tái)中利用install命令安裝exampleClient Bundle應(yīng)用，用ss命令查看安裝后的Bundle應(yīng)用信息及其狀態(tài)。如圖5所示：

圖示5 安裝Bundle

在OSGi控制命令臺(tái)中利用start命令安裝exampleClient Bundle應(yīng)用，用戶可輸入姓名，利用姓名查詢服務(wù)來判斷所輸入姓名是否有效，用ss命令查看啟動(dòng)后的Bundle應(yīng)用信息及其狀態(tài)。如圖6所示：

圖示6 啟動(dòng)Bundle

用戶在在OSGi控制命令臺(tái)中，可利用stop命令來停止指定的Bundle應(yīng)用，close命令用來停止并退出OSGi控制命令臺(tái)。關(guān)于OSGi Equinox FrameWork控制臺(tái)命令的詳細(xì)信息，可查看參考資料。

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總結(jié)

OSGi服務(wù)框架提供了開放的、面向服務(wù)的、易于部署的編程模型，在構(gòu)件面向服務(wù)為中心的企業(yè)應(yīng)用的過程中，OSGi 技術(shù)正發(fā)揮越來越重要的作用。目前，Eclipse 3.2 體系架構(gòu)是參照OSGi實(shí)現(xiàn)的，Equinox框架是 Eclipse 組織基于OSGi Release 4 的一個(gè)實(shí)現(xiàn)框架，它實(shí)現(xiàn)了OSGi 規(guī)范的核心框架和許多標(biāo)準(zhǔn)框架服務(wù)。在本文中，我們利用Eclipse 平臺(tái)開發(fā)了兩個(gè)Bundle應(yīng)用，并且在Bundle應(yīng)用中，聲明、實(shí)現(xiàn)、注冊(cè)并引用了一個(gè)簡(jiǎn)單的服務(wù)，最后，將Bundle應(yīng)用部署到Equinox OSGi服務(wù)框架中。通過本文，讀者可以了解如何開發(fā)和部署基于OSGi規(guī)范的Bundle應(yīng)用。