2006 年 7 月 17 日

開放服務(wù)網(wǎng)關(guān)協(xié)議 (Open Services Gateway Initiative),，簡稱 OSGi,為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)定義了一個標準的、面向服務(wù)的計算環(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,，這個編程模型允許用戶將定義好的接口規(guī)范綁定到 OSGi 運行環(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)一個基于 OSGi 規(guī)范的服務(wù)應(yīng)用 Bundle,。通過學習本文,，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)范簡介

OSGi 聯(lián)盟建立于 1999 年,，是一個非贏利機構(gòu),，旨在建立一個開放的服務(wù)規(guī)范。OSGi 規(guī)范為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)定義了一個標準的,、面向組件的計算環(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行平臺，屏蔽設(shè)備操作系統(tǒng)與硬件區(qū)別的中間件平臺，通過這個平臺,，可以對不同軟件商提供的應(yīng)用(OSGi 中稱為 Bundle)進行組件的生命周期管理的能力,，如應(yīng)用組件可以從運行中被安裝、升級或者移除而不需要中斷設(shè)備的操作,，應(yīng)用組件可以動態(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、動態(tài)加載應(yīng)用等優(yōu)點,，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 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,，它提供了一個通用的、安全可管理的 Java 框架,，通過這個框架,，可以支持 Bundle 服務(wù)應(yīng)用的部署和擴展。Bundle 之間可以通過 Import Package 和 Require-Bundle 來共享 Java 類,，在 OSGi 服務(wù)平臺中,，用戶通過開發(fā) Bundle 來提供需要的功能，這些 Bundle 可以動態(tài)加載和卸載,，或者根據(jù)需要遠程下載和升級,。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 框架是一個健壯并且嚴格定義的類加載模型,。在大多數(shù) Java 應(yīng)用中,，通常只有一個單獨的 ClassPath，它包含了所有的 Java 類文件和資源文件,，OSGi基于Java技術(shù),，對于每個實現(xiàn)了 BundleActivator 接口的 Bundle 應(yīng)用,，為它生成一個單獨的 ClassLoader，使得 Bundle 應(yīng)用的組織更加模塊化,。

Life Cycle：

生命周期層可以動態(tài)地對 Bundle 進行安裝,、啟動、停止,、升級和卸載等操作,。該層基于模塊層，提供了一組 API 來控制 Bundle 應(yīng)用的運行時操作,。

Service Registry 和 Services：

OSGi 服務(wù)層定義了一個集成在生命周期層中的動態(tài)協(xié)作模型,，是一個發(fā)布、動態(tài)尋找,、綁定的服務(wù)模型。一個服務(wù)通常是一個 Java 對象實現(xiàn)了特定的服務(wù)接口,，并且通過服務(wù)注冊,，被綁定到 OSGi 的運行環(huán)境中。Bundle 應(yīng)用可以注冊發(fā)布服務(wù),，動態(tài)綁定服務(wù),，并且在服務(wù)注冊狀態(tài)改變時，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 平臺的所有層中，它能夠?qū)Σ渴鹪?OSGi 運行環(huán)境中的 Bundle 應(yīng)用進行詳細的管理控制,。

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Bundle 生命周期的狀態(tài)

在一個動態(tài)擴展的 OSGi 環(huán)境中,，OSGi 框架管理 Bundle 的安裝和更新，同時也管理 Bundle 和服務(wù)之間的依賴關(guān)系,。一個 Bundle 可能處于以下六個狀態(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,，這個狀態(tài)意味該Bundle要么已經(jīng)準備好運行，要么是被停止了,。

STARTING：Bundle正在被啟動,，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 被成功啟動并且在運行。

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

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

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OSGi 標準服務(wù)

在 OSGi 平臺之上,，OSGi 聯(lián)盟定義了很多服務(wù)。服務(wù)是由一個 Java Interface 來定義的,，Bundle 可以實現(xiàn)這個接口并且把服務(wù)注冊到服務(wù)注冊表中去,，用戶可以從注冊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)注冊和服務(wù)取消,。下面簡單介紹一下 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 框架的運作。

Permission Admin Service：權(quán)限管理是指 Bundle 是否許可其他的 Bundle 的代碼,。當前的或者其他的 Bundle 的權(quán)限可以通過這個服務(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，這個服務(wù)提供了 OSGi 服務(wù)平臺中包的共享狀態(tài)信息,。

Start Level Service：Start Level是指一些在特定Bundle起動之前必須運行或者初始化的一系列 bundle,。Start Lever Service 可以設(shè)置當前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 的一個實現(xiàn)框架,，它實現(xiàn)了 OSGi 規(guī)范的核心框架和許多標準框架服務(wù)的實現(xiàn)。關(guān)于Equinox項目的詳細信息,，請查閱參考資料信息,。在本文中，我們使用 Eclipse 3.2 平臺開發(fā)兩個基于 OSGi 的 Bundle 應(yīng)用,，其中第一個 Bundle 應(yīng)用聲明,、實現(xiàn)并注冊了一個姓名查詢服務(wù)，用于判斷所給姓名是否在已定義的查詢列表中,；第二個 Bundle 應(yīng)用查詢并引用第一個 Bundle 應(yīng)用所注冊的姓名查詢服務(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Plug-in 項目,。項目名為 example 的 Bundle 應(yīng)用,，該應(yīng)用實現(xiàn)并注冊了一個姓名查詢服務(wù)，實現(xiàn)了 BundleActivator 接口,。選擇 Equinox 框架作為 Bundle 應(yīng)用運行的 OSGi 服務(wù)平臺,。

(2)實現(xiàn)OSGi服務(wù)通常需要兩個步驟，首先定義所提供服務(wù)的接口,，然后實現(xiàn)這個服務(wù)接口,。在本例中，我們創(chuàng)建一個姓名查詢服務(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)接口很簡單，只包含一個需要實現(xiàn)的方法,。為了將服務(wù)接口和服務(wù)實現(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)接口單獨放在一個包內(nèi),，本例中,，存放NameService.java 接口的 Java 包為 example.service,。接下來,，需要實現(xiàn) NameService 接口，并且注冊該服務(wù),。在本例中,，我們用內(nèi)部類實現(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注冊一個姓名查詢服務(wù)，并且為該服務(wù)設(shè)置相關(guān)屬性以便服務(wù)查詢,。在實現(xiàn)姓名查詢服務(wù)時,，我們簡單定義了一個靜態(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屬性指明了實現(xiàn)BundleActivator接口的類，該類用來啟動和停止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)建項目名為exampleClient的Bundle應(yīng)用,，該應(yīng)用在OSGi平臺上查尋并引用example Bundle應(yīng)用已經(jīng)注冊的姓名查詢服務(wù),，然后從標準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的部署及運行

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

當OSGi Equinox FrameWork啟動后,，在OSGi控制命令臺中輸入ss命令，可以查看OSGi服務(wù)平臺中已經(jīng)安裝的Bundle應(yīng)用信息及其狀態(tài),。如圖4所示,，可以看到當前OSGi服務(wù)平臺中有兩個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為注冊姓名查詢服務(wù)的Bundle應(yīng)用，1.0.0為Bundle應(yīng)用的版本號,。

圖示4 Bundle信息查詢

在OSGi控制命令臺中利用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命令查看啟動后的Bundle應(yīng)用信息及其狀態(tài),。如圖6所示：

圖示6 啟動Bundle

用戶在在OSGi控制命令臺中,，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,。關(guān)于OSGi Equinox FrameWork控制臺命令的詳細信息,，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實現(xiàn)的，Equinox框架是 Eclipse 組織基于OSGi Release 4 的一個實現(xiàn)框架,，它實現(xiàn)了OSGi 規(guī)范的核心框架和許多標準框架服務(wù),。在本文中，我們利用Eclipse 平臺開發(fā)了兩個Bundle應(yīng)用,，并且在Bundle應(yīng)用中,，聲明、實現(xiàn),、注冊并引用了一個簡單的服務(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。