OSGi 架構(gòu)研究

OSGi 概述

?????? OSGi 是 Open Service Gateway Initiative 的簡(jiǎn)稱，該組織建立于 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，為通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向設(shè)備提供服務(wù)建立開放的標(biāo)準(zhǔn)。 OSGi 并不是專為家庭網(wǎng)絡(luò)而制定的，除了住宅網(wǎng)關(guān)，像車載電腦等其他移動(dòng)嵌入式設(shè)備也都可以通過(guò) OSGi 接入 Internet ，獲取不同的應(yīng)用服務(wù)。它為服務(wù)供應(yīng)商、軟件供應(yīng)商、網(wǎng)關(guān)開發(fā)人員以及設(shè)備供應(yīng)商提供了一個(gè)開放、通用的架構(gòu)，使它們能互動(dòng)地開發(fā)、部署和管理服務(wù)。其軟件環(huán)境基于 Sun 的 JAVA 虛擬機(jī)，并不涉及具體的連接協(xié)議。對(duì)于任何新設(shè)備，它都能夠靈活地將其納入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。可以使用 OSGi 的對(duì)象包括各種數(shù)字和模擬的機(jī)頂盒、服務(wù)網(wǎng)關(guān)、有線電視電纜調(diào)制解調(diào)器、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、 PC 、工業(yè)計(jì)算機(jī)、汽車等。

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OSGi 體系結(jié)構(gòu)

以下是一張 OSGi 的體系結(jié)構(gòu)圖：

從上圖的層次結(jié)構(gòu)可以看出， Native Operating System 層代表的是本地硬件與操作系統(tǒng)， Java VM 層為跨平臺(tái)應(yīng)用提供了可能。 而再往上，就是 OSGi framework 了。

Bundle 實(shí)際就是一個(gè)具有 jar(Java ARchive) 格式的文件，其中包含了 java 的 class 文件和其他資源文件（比如圖標(biāo)，配置文件等等）。 Bundle 可以在自己的 manifest 文件中說(shuō)明自己能夠提供哪些 java 包，其他 bundle 如果在自己的 manifest 文件中指定了它需要這個(gè)包，那他們之間就可能產(chǎn)生 java 包的依賴關(guān)系，這樣多個(gè) bundle 之間就可以共享 java 包。

OSGi 在 R4 中將功能分為幾層，包括：安全層、模塊層、生命周期層、服務(wù)層和實(shí)際的服務(wù)。 OSGi 的核心實(shí)現(xiàn)即為 OSGi 框架，它本身也是一個(gè) OSGi Bundle 。

名稱 ( 層 )	職責(zé)或功能
Security （安全層）	對(duì) OSGi 環(huán)境中應(yīng)用的部署和管理提供更好的安全控制。
Modules （模塊層）	主要負(fù)責(zé) bundle 的安裝部署，更新和卸載。
Life Cycle( 生命周期層）	為 Bundle 組件的安全和生命周期操作提供了 API 定義，該層位于安全層和模塊層之上。
Services( 服務(wù)層 )	定義了一個(gè)與生命周期層緊密結(jié)合的組件動(dòng)態(tài)交互模型。 OSGi 中的服務(wù)是實(shí)現(xiàn)了一個(gè)或多個(gè) Java 接口的 Java 對(duì)象，通過(guò)將這些對(duì)象依據(jù)其實(shí)現(xiàn)的接口注冊(cè)到服務(wù)注冊(cè)表中， Bundle 組件可以發(fā)布自己的服務(wù)，查找使用服務(wù)，注冊(cè)監(jiān)聽處理服務(wù)的狀態(tài)變更等。
Actual Services( 實(shí)際的服務(wù) )	OSGi 定義的一些標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)接口如日志服務(wù)（ Log Service ），包管理服務(wù)（ Package Admin Service ）、啟動(dòng)級(jí)別服務(wù)（ Start Level Service ）、 HTTP 服務(wù)（ Http Service ）、配置服務(wù)（ Config Admin Service ）、用戶管理服務(wù) (User Admin Service) 等。

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OSGi 容器

現(xiàn)在比較流行的開放源碼的 OSGi 容器有以下三種 :

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a) ? Equinox 容器是參照 OSGi 規(guī)范第 4 版實(shí)現(xiàn)的，它構(gòu)成了 Eclipse IDE 的核心—模塊化的 Java 運(yùn)行時(shí)；它實(shí)現(xiàn)了 OSGi 規(guī)范 4 中規(guī)定的必須強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)的功能，同時(shí)，它也實(shí)現(xiàn)了 OSGi 規(guī)范中大部分的可選功能；

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b) Knoflerfish 是 OSGi 規(guī)范第 3 版和第 4 版的開源實(shí)現(xiàn)，它實(shí)現(xiàn)了 OSGi 規(guī)范規(guī)定的必須實(shí)現(xiàn)的功能及部分可選功能；

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c) Apache 的 Felix 是 Apache 軟件基金會(huì)實(shí)現(xiàn)的 OSGi 開源容器。

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OSGi 項(xiàng)目實(shí)踐

技術(shù)是做出來(lái)的，不是想出來(lái)的。

以下，我將使用 Equonix 作為 OSGi 容器，來(lái)做一個(gè)小項(xiàng)目，將一天以來(lái)學(xué)習(xí)到的知識(shí)用到具體實(shí)踐之中。

便攜設(shè)備越來(lái)越多，連家庭主婦身邊都可能有個(gè) PDA 或者智能手機(jī)，優(yōu)秀的家庭主婦都是管帳的高手，相信做一個(gè)支出管理系統(tǒng)會(huì)大賣特賣。現(xiàn)在忽略 PDA 或是智能機(jī)用的是什么硬件配置以及接口，用 Swing 來(lái)模擬前端界面。

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我把這個(gè)系統(tǒng)命名為 ExpenseManager, 下面是系統(tǒng)的包結(jié)構(gòu)：

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pratice.domain ???? ? 用來(lái)放實(shí)體類

pratice.service ????? 存放支出管理系統(tǒng)提供服務(wù)的接口及其實(shí)現(xiàn)類

pratice.uri ????????????? 界面相關(guān)的類

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完成 1.0 版時(shí)的包結(jié)構(gòu)如下：

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其中， Expense 是代表一條消費(fèi)記錄的實(shí)體類，其定義如下：

public class Expense {

???

??? private int id ; ????????? // 消費(fèi) ID

??? private String date ; // 消費(fèi)時(shí)間

??? private String item ; // 消費(fèi)項(xiàng)目

??? private float money ; ?? ? // 消費(fèi)額

???

??? public String getDate() {

?????? return date ;

??? }

??? public void setDate(String date) {

?????? this . date = date;

??? }

……// 省略其它屬性 get,set 方法

}

ExpenseDB 類代表一個(gè)存儲(chǔ)消費(fèi)記錄的數(shù)據(jù)庫(kù)表，提供插入，檢索數(shù)據(jù)，查詢列名等操作，類圖如下：

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ExpenseManagerService 是系統(tǒng)的服務(wù)接口，定義系統(tǒng)可以向外提供的功能，在 1.0 版中只實(shí)現(xiàn)了增加支出記錄功能，以后可逐步增加諸如，刪除，修改，統(tǒng)記等功能。下面給出接口及其實(shí)現(xiàn)類代碼：

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public interface ExpenseManagerService {

??? public void addExpense(Expense expense);

}

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public class ExpenseManagerServiceImpl implements ExpenseManagerService {

??? private ExpenseDB expenseDB ;

??? public ExpenseManagerServiceImpl(ExpenseDB expenseDB ) {

?????? this . expenseDB = expenseDB ;

??? }

??? public void addExpense(Expense expense) {

?????? expenseDB .addExpense(expense);

??? }

}

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ExpenseManagerURI 類是界面類，也是 bundle 中的 Activator ，繼續(xù)自 JFrame ，同時(shí)實(shí)現(xiàn) BundleActivator 接口。只要在 MANIFEST.MF 中指定

Bundle-Activator: pratice.uri.ExpenseManagerURI

framework 就能通過(guò) ClassLoader 找到 pratice.uri.ExpenseManagerURI .class 并加載后，就可以通過(guò) newInstance() 方法創(chuàng)建一個(gè) BundleActivator 的實(shí)例，然后調(diào)用 public void start(BundleContext context) 方法和 void stop(BundleContext context) 方法來(lái)管理 bundle 的生命周期。代碼略。

?????? AddExpenseDialog 是增加支出記錄的對(duì)話框。

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MANIFEST.MF 文件內(nèi)容如下：

Manifest-Version : 1.0

Bundle-ManifestVersion : 2

Bundle-Name : ExpenseManager Plug-in

Bundle-SymbolicName : ExpenseManager

Bundle-Version : 1.0.0

Bundle-Activator : pratice.uri.ExpenseManagerURI

Bundle-Localization : plugin

Import-Package : org.osgi.framework; version ="1.3.0 "

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布署到 Equonix 容器后，執(zhí)行效果見下圖：

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點(diǎn)擊添加記錄，跳出加支出記錄的對(duì)話框。

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輸入數(shù)據(jù)提交后，在管理系統(tǒng)界面點(diǎn)擊支出列表，羅列出支出記錄。

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為顯示 OSGi 架構(gòu)支持即插即用，動(dòng)態(tài)部署的特性，在 1.1 版中增加統(tǒng)計(jì)消費(fèi)額的功能，只要 執(zhí)行 Equonix 框架 提供的更新命令， framework 就完成對(duì) bundle 的升級(jí)工作。為此，對(duì)源代碼進(jìn)行相應(yīng)修改。

ExpenseManagerService 接口增加統(tǒng)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)類與 ExpenseDB 類作相應(yīng)修改。

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public interface ExpenseManagerService { ?

??? public void addExpense(Expense expense);

??? public float sumAllCost ();

}

public class ExpenseManagerServiceImpl implements ExpenseManagerService {

??? private ExpenseDB expenseDB ;

??? public ExpenseManagerServiceImpl(ExpenseDB expenseDB) {

?????? this . expenseDB = expenseDB;

??? }

??? public void addExpense(Expense expense) {

?????? expenseDB .addExpense(expense);

??? }

??? public float sumAllCost() {

?????? return expenseDB .sumAllCost();

??? }

}

public class ExpenseDB {

???

??? private List<Expense> expenseList ;

……// 其余代碼省略

??? public float sumAllCost() {

?????? float sum = 0;

?????? for ( int i = 0; i <= expenseList .size(); i++ ){

?????????? sum += ((Expense) expenseList .get(i)).getMoney();

?????? }

?????? return sum;

??? }

}

MANIFEST.MF 文件內(nèi)容如下：

Manifest-Version : 1.0

Bundle-ManifestVersion : 2

Bundle-Name font-size: 10pt; color: black; font-family:

OSGi架構(gòu)研究