深入理解OSGI的模塊化

OSGI文檔整理創(chuàng)建人何釗聯(lián)系方式1439293823(QQ)創(chuàng)建時間2017/04/01目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"OSGI文檔整理1創(chuàng)建人1何釗1聯(lián)系方式11439293823(QQ)1創(chuàng)建時間12017/04/011\o"CurrentDocument"定義3OSGI框架3\o"CurrentDocument"模塊和模塊化3\o"CurrentDocument"構(gòu)成4定義OSGI（OpenServiceGatewayInitiative）技術(shù)是面向Java的動態(tài)模型系統(tǒng)。OSGI框架實現(xiàn)了一個優(yōu)雅、完整和動態(tài)地組件模型。應(yīng)用程序（bundle）無需重新引導(dǎo)可以被遠(yuǎn)程安裝、啟動、升級和卸載。OSGi技術(shù)提供允許應(yīng)用程序使用精煉、可重用和可協(xié)作的組件構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)化原語。這些組件能夠組裝進(jìn)一個應(yīng)用和部署中。OSGi服務(wù)平臺提供在多種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上無需重啟的動態(tài)改變構(gòu)造的功能。為了最小化耦合度和促使這些耦合度可管理，OSGi技術(shù)提供一種面向服務(wù)的架構(gòu)，它能使這些組件動態(tài)地發(fā)現(xiàn)對方。OSGi聯(lián)盟已經(jīng)開發(fā)了例如像HTTP服務(wù)器、配置、日志、安全、用戶管理、XML等很多公共功能標(biāo)準(zhǔn)組件接口。這些組件的兼容性插件實現(xiàn)可以從進(jìn)行了不同優(yōu)化和使用代價的不同計算機(jī)服務(wù)提供商得到。然而，服務(wù)接口能夠基于專有權(quán)基礎(chǔ)上開發(fā)。OSGi的主要職責(zé)就是為了讓開發(fā)者能夠創(chuàng)建動態(tài)化、模塊化的Java系統(tǒng)。OSGI框架模塊和模塊化模塊（module）：定義了一個邏輯邊界，這種模塊本身精確的控制了哪些類是完全被封裝起來的，而哪些類需要暴出來作為外部使用。模塊化（modularity）：將一個大型系統(tǒng)分解為多個較小的互相協(xié)作的邏輯單元，通過強(qiáng)制設(shè)置模塊之間的邏輯邊界來改善系統(tǒng)的維護(hù)性和封裝性。構(gòu)成OSGi框架從概念上可以分為三層：模塊層、生命周期層和服務(wù)層。ModuleLayer：模塊層關(guān)注代碼的打包和共享；LifecycleLayer：生命周期層提供運行時管理以及對OSGI框架的訪問接口;模塊層模塊層是OSGi框架中最基礎(chǔ)的部分。OSGi的模塊化，是通過為Jar包添加metadata來定義哪些類該暴露，哪些類該隱藏，其控制單元叫做Bundle（jar包）。首先，必須先了解一個基本概念一一什么是Bundle？bundle是以jar包形式存在的一個模塊化物理單元，里面包含了代碼，資源文件和元數(shù)據(jù)（metadata），并且jar包的物理邊界也同時是運行時邏輯模塊的封裝邊界。如何定義BundleBundle是OSGi中的基本組件，其表現(xiàn)形式仍然為Java概念中傳統(tǒng)的Jar包。通過META-INF目錄下的MANIFEST.MF文件對其予以進(jìn)一步的定義。通常一個MANIFEST.MF文件的內(nèi)容如下：Manifest-Version:1.0Bundle-ManifestVersion:2Bundle-Name:UtilBundle-SymbolicName:com.ibm.director.la.utilBundle-Version:1.0.0Bundle-RequiredExecutionEnvironment:J2SE-1.5Import-Package:org.osgi.framework;version="1.3.0"Export-Package:com.ibm.director.la.util;uses:="org.osgi.framework"Bundle-ClassPath:lib/junit.jar,MANIFEST.MF文件存儲的實際上是Bundle的元數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)的內(nèi)容可以精確的定義Bundle的各種特征，同時能更好的對Bundle進(jìn)行標(biāo)識同時幫助用戶對Bundle進(jìn)行理解。MANIFEST.MF文件格式屬性聲明的一般格式：name：value一行不超過72個字符，下一行繼續(xù)則由單個空格字符開始每個子句（clause）進(jìn)一步分解為一個目標(biāo)（target）和一組由分號分隔的name-value對參數(shù)（parameter）元素解釋：Bundle-SymbolicName唯一的bundle名稱，相當(dāng)于在系統(tǒng)中的id。singleton表示是否使用單啟動方式#可選的Bundle-Version主要的版本號Bundle-ManifestVersion定義了bundle遵循規(guī)范的規(guī)則，1表示r3規(guī)范2表示r4和以后的版本a）唯一有效的值是2b）沒有Bundle-ManifestVersion的Bundle不要求指定Bundle-SymbolicName屬性Bundle-Namebundel名稱Bundle-Vendor發(fā)布商Bundle-RequiredExecutionEnvironment需要的執(zhí)行環(huán)境Build-Jdkjdk版本Created-By創(chuàng)建者Bundle-ActivatorActivator類路徑Import-Package引用包的信息，包括包名稱和版本號，只有引用了這些包，才能讓classloader裝載a）導(dǎo)入一個包并沒有導(dǎo)入它的子包b）Import-Package通過屬性導(dǎo)入特定的包c）除java.*d）對于任意屬性，OSGI只支持相等匹配e）Version及其值的格式是OSGI規(guī)范所定義，支持更加靈活的匹配方法語法含義''[rnin.rnaxj"min<x<max^mln.maxF1minWxWmax"(min.maxl"min<x<max”(min,max]"min<kWmax"mln11minf）需要指定一個精確的版本范圍，使用“[1.0.1,2.0.1]”這樣的格式g）當(dāng)沒有指定版本范圍時，默認(rèn)的值是“0.0.0”Export-Package對外暴露的Packagea）標(biāo)準(zhǔn)Jar文件默認(rèn)公開一切內(nèi)容，而Bundle中默認(rèn)不公開任何內(nèi)容b）可導(dǎo)出多個包，用逗號分隔c）可以給導(dǎo)出包增加任意屬性d）可以給導(dǎo)出包設(shè)置Version，默認(rèn)為0.0.0Require-Bundle直接引用整個bundleBundle-ClassPathBundle的Classpath，內(nèi)部類路徑Fragment-HostFragment類型Bundle所屬的Bundle名DynamicImport-PackageBundle動態(tài)引用的packageOSGI類的查找順序如果類所在的包以“java.〃開頭，委托給父類加載器如果類所在的包在導(dǎo)入包中，委托給導(dǎo)出該包的Bundle在Bundle自身的類路徑上查找依賴解析含義只有滿足所有的依賴（Import-Package），bundle才可用OSGI框架的一個最重要任務(wù)之一就是：通過自依賴解析自動化地進(jìn)行依賴管理依賴解析規(guī)則級聯(lián)解析Import-Package的屬性約束和版本約束多個Bund滿足Import-Package依賴（多個Provider）時：3.1已解析的（resolved）bundle優(yōu)先級高，未解析的（installed）bundle優(yōu)先級低3.2相同優(yōu)先級，有多個匹配時，版本高者優(yōu)先，版本相同則選最先安裝的bundle一個bundle只能看到某個package的唯一一個實例uses子句5.1用于限制Export-Package5.2需要用到uses子句的場景5.2.1導(dǎo)出包中的類，其方法簽名中包含了其Import-Package中的類5.2.2導(dǎo)出包中的類，繼承了其Import-Package中的類5.3users約束是可傳遞的5.4謹(jǐn)慎使用uses，大大?限制解析的靈活性生命周期層作用在應(yīng)用程序外部，生命周期層精確低定義了對bundle生命周期的相關(guān)操作對生命周期的操作，允許你動態(tài)地改變進(jìn)行于框架中的bundle組成，并以此來管理和演化應(yīng)用程序在應(yīng)用程序內(nèi)部，生命周期層定義了bundle訪問其執(zhí)行上下文的方式，為bundle提供了一種與OSGI框架交互的途徑以及一些執(zhí)行時的便利條件OSGI框架支持對bundle形式的JAR文件實現(xiàn)全生命周期管理，包括：安裝、解析、啟動、停止、更新和卸載運行時生命周期管理，“動態(tài)類路徑”下圖為Bundle生命周期的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖:installupdate

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refreshQJlrtJpdnip電start重要接口生命周期層的API主要是由以下三個核心接口來組成的：BundleActivator,BundleContext和Bundle。BundleActivator：讓你能夠捕捉bundle的start和stop事件，并對這兩個事件作出自定義的反應(yīng)。其中：調(diào)用start()方法的激活器實例與調(diào)用stop()的實例是同一個當(dāng)stop()方法被調(diào)用之后，激活器實例就被丟棄并不再不用如果一個bundle被停止后，又重新啟動，那么將創(chuàng)建一個新的激活器實例，同時它的start()方法和stop()方法也將被適時觸發(fā)。BundleContext：一個bundle在框架中的執(zhí)行時上下文，這個上下文提供了和框架進(jìn)行交互的方法。其中：在bundle屬于active狀態(tài)時，BundleContext才有意義，即start()方法被調(diào)用和stop()方法被調(diào)用之間的時間點注冊服務(wù)：方法如下：publicServiceRegistrationregisterService(Stringclazz,Objectservice,Dictionaryproperties);調(diào)用例子：@Overridepublicvoidstart(BundleContextcontext)throwsException{Dictionary<String,String>props=newHashtable<String,String>();props.put("ServiceName","Calculation");context.registerService(ICalculation.class.getName(),newCalculation(),props);System.out.println("Serviceregistered!");}3獲取服務(wù)：有幾種方式：1、ServiceReferenceref=context.getServiceReference(LogService.class.getName());優(yōu)點：很難說有什么優(yōu)點，硬要說幾句的話，那就是邏輯夠簡單，調(diào)用最少，適合一次性操作。缺點：需要判斷返回值是否為null，需要手動申請和釋放service，由于OSGi的動態(tài)性，請在獲取ref后盡快使用，無法保證ref長期有效。每次訪問都會有service獲取和釋放的開銷。用途：適合于不頻繁的調(diào)用service，且在service不可用時也能繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)操作的場景。2、使用ServiceListener優(yōu)點：只在Service變更時產(chǎn)生一次service獲取開銷，動態(tài)感知service的注冊和注銷。缺點：在ServiceListener注冊之前已經(jīng)存在的Service無法監(jiān)聽到。需要自己維護(hù)service的獲取和釋放。在需要監(jiān)聽多個Service實例時，使用并不方便。3、使用ServiceTrackerServiceTracker其實是對ServiceListener實現(xiàn)方式的封裝，使得對service的獲取更加簡潔，同時也解決了不能監(jiān)聽到已經(jīng)存在的Service的問題(其實就是在增加ServiceListener的同時調(diào)用BundleContext.getAllServiceReferences方法以獲取現(xiàn)有的Service引用)。有一點需要注意的是，tracker需要調(diào)用open方法才能監(jiān)聽到Service，另外，在bundlestop以后，bundle內(nèi)open的ServiceTracker不會自動關(guān)閉，所以一定不要忘記在bundle結(jié)束之前，關(guān)閉所有在bundle中open的ServiceTracker。4、使用OSGIBlueprint如下]也tncodl(ig='yrF-s7>1<blu^prlntxnlns=Myi-ortnt/v2-KiiLns:(￡1=「恥甲.'//gw.w5.-instdflce"KEi:EchenaLoeatians'ihttprZ/h&w.aE^iJiVbLueprint/v2.山&osgi一orgfxmlnB/blueprintJul.0/tiLheprint..4曰.用用#眼<re^re-nceId-"ctflcutotiiwiuIn我H就屯?>頃-叫n亦r決期l岫討觀;LMmmS找綁Tfilter-YServit"&<1--<beartclasi="ctiflapiMid'ET.Deiso-dems?.Lu[usprintn>cprqjertynane-'cHicuio+ar"fltionservi|11</(?luteprint>

Bundle：在邏輯上表示了一個bundle,OSGi環(huán)境中的一個物理bundle對應(yīng)了一個bundle對象。該對象中包含了bundle的基本信息和bundle生命周期的控制接口。Bundle的邏輯表示■Bundle爭定義了一系列API,用于管理已安裝的bundle的生命周期＞獲取Bundle信息■修改Bundle狀態(tài)publicinterface{H?點^丁頌摭eg料刑兩＜J;如tg閔現(xiàn)汕Hdf.K＞獲取Bundle信息■修改Bundle狀態(tài)inf^fStatef^$/ritr^);vm弟n帶磯電/油網(wǎng)o；vcHMwhnHfhBMdieExceptian;v&idstartsBUHdleExeepthn;vak!礎(chǔ)叩WHapiiotfsithrowsBufidfeEweplio^;widatopfjtfmws8叫獨&葉即宙町;voidupfijatefbipuiSi^mmpm)ihmvsBuncHeETcepftoH；vol』烷pda怔fjlhrtm島BuniilcEjcmplitm;miduHinstallf)thrownBunclieExceptim;京大學(xué)繇件二棵國家工程研箕中。啟動級別1、啟動級別的數(shù)值越高，啟動順序越靠后2、只有SystemBundle(bundleID為0)的啟動級別可以為0，其他Bundle的啟動級別都大于0，最大值為Integer.MAX_VALUE3、動態(tài)啟動級別系統(tǒng)Bundle啟動過程：Bundle的start()方法為空操作，因為OSGI框架一啟動。系統(tǒng)Bundle就已經(jīng)啟動了停止過程：Bundle的stop()方法會立即返回并在另外一條線程中關(guān)閉OSGI框架更新過程：Bundle的update()方法會立即返回并在另外一條線程中重啟OSGI框架卸載過程：系統(tǒng)Bundle無法卸載，如果執(zhí)行了Bundle的uninstall()方法，那么框架會拋出一個BundleException異常

Bundle刷新流程從某一bundle開始計算受影響的bundle有向圖處于Active狀態(tài)的bundle被停止并被切換至Resolved狀態(tài)處于Resolved狀態(tài)的bundle，切換至Installed狀態(tài)，這些bundle的依賴關(guān)系不再被解析處于uninstalled狀態(tài)的bundle會被從圖中移除，同時也會被徹底地從框架中移除（由GC回收）其他bundle，如果框架重啟之前處于Active狀態(tài)，重啟前框架會