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OSGI学习,待消化中

飓风2000
 飓风2000
发布于 2014/06/11 07:16
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  • 什么是模块化

与面向对象一样,模块化的目的也是松耦合,高内聚。我们可以理解为模块化是将对象间的互访做了边界划分,即对一组业务相关的对象进行封装,并且提供可能的更高层次的代码访问隔离机制。

 

  • 物理模块化 VS 逻辑模块化

物理模块化是指应用中的类文件被物理的分割放在不同的模块中,但是每个模块间的互访不受控制,各个模块可以访问模块间的内部对象,只要对象是可访问的。只是是对代码本身进行模块化管理。

例如JAVA中,应用被分为模块A和B,模块B中有一个public对象B.b,该对象可以完全被模块A访问,因为它是public的。

 

逻辑模块化是指在物理模块化的基础上,对模块进行控制访问;即模块间实现了访问隔离,而这才是我们所说的真正的模块化的概念。

再看回上面的例子,如果B.b没有定义是其它模块可访问的,那么默认A.a是访问不到B.b这个对象的,不管这个对象的访问级别是什么。

 

  • OSGI的作用

在java中,OSGI是一个实现java模块化互访的平台,我们可以理解为是一个更高级的JVM。它提供了逻辑上的模块化控制。

 

  • OSGI对模块的定义

在OSGI中,模块称之为bundle,一个bundle在物理上而言就是一个jar包。Jar包中有一个描述jar包的信息文件,位于jar内部的META-INF目录下的MANIFEST.MF文件。OSGI通过MANIFEST这个文件获取模块的定义信息,比如模块间的互访信息,模块的版本信息等。

 

Note:对于MANIFEST.MF文件的操作,由于这个文件有很多使用约束,比如一行不能超过72个字符,所以一般都是通过IDE工具对它进行编辑

 

  • bundle里有什么

一个bundle中一般包含如下的东西:

部署描述文件(MANIFEST.MF,必要的),各类资源文件(如html、xml等,非必须的),还有类文件。这与一个普通的jar包没有任何的区别。但是,除此之外,bundle里还可以放入其它的jar包,用于提供给bundle内部的类引用,即bundle内部的lib库。(跟一个war很类似)。

Note:实际上bundle里可以存放任何的内容,但是在bundle内部不会有嵌套的bundle,即上面提到的存放于bundle中的jar包就只会当成是一个普通的jar包,不管这些jar包中是否含有bundle定义的信息



MANIFEST.MF的定义

 

MANIFEST.MF位于bundle中的根目录下的META-INF目录下。

一个bundle的必要信息定义如下:


 

我们称这些内容为bundle的头信息,具备了这4个头信息就是一个bundle

其中,

Bundle-ManifestVersion表示OSGI的参考版本,2代表参考版本使用的是OSGI R4.0+

Bundle-SymbolicName用于作为bundle的ID标识的前缀,一般用模块的顶级包名来命名

Bundle-Version表示bundle当前的版本,并作为bundle的ID标识的后缀

Bundle-Name则是一个可读的bundle的命名定义,没有太大的作用

其它还有很多的头信息的定义,这里就不一一列举了。

 

头信息的格式:

主要由头属性名称加冒号和各个从句组成,从句间用逗号分隔

Property-Name: clause, clause, clause …

 

从句的定义:

target; param1(:)=value1; param2(:)=value2 …

target表示头属性对应的值,后面可以带上很多不同的参数对,每个参数分为参数名和参数值,并且都用分号分隔

 

参数对的定义:

参数分为两种,属性和指令,如果是指令,需要在=号前加上冒号表示是一个指令

attr1=value1

dir1:=value1

 

头信息的简写形式:

如果头信息的所有target的参数对定义都是一样的,那么可以将target先定义在前面,所有的参数对定义在最后

Property-Name: target1; target2; attr1=value1; dir1:=value1 ….

 

  • Bundle的Identifier

即bundle的ID标识,这个是用来在OSGI中对bundle进行唯一性的定义的。在Bundle被OSGI读取后,OSGI通过对Bundle-SymbolicName和Bundle-Version进行组合,成为一个唯一的ID标识。组合的方式为<Bundle-SymbolicName>_<Bundle-Version>。

 

Bundle-SymbolicName的命名方式

Bundle-SymbolicName没有任何的命名要求,可以是任意的字符组成,但是一般是用模块的顶级包名来作为它的名称

 

Bundle-Version的命名方式

Bundle-Version有自己的命名要求,格式为[0-9].[0-9].[0-9].{ConstraintName}

前面都是数字作为版本号,最后一个小数点后的名称是经过命名约束的版本名

 

例如1.2.3.alpha1代表大版本号,2代表中版本号,3代表小版本好,而alpha代表小版本中的某个阶段,比如alphabetasnapshotqualifier等,下图展示了版本大小的排序方式


 

 

 

  • 代码访问机制设置

JVM环境:

类之间的互访是通过设置classpath来查找的

 

OSGI环境:

1)bundle内部的classpath

默认是bundle的根目录,但是可以通过头信息来指定bundle内的多个目录

 

 

如图所示,通过配置Bundle-ClassPath进行设置,. 代表bundle的根目录,是必须要有的,customPath代表<bundle>/customPath目录,当然,也可以是具体到某个jar文件。将会按顺序查找

 

2) Export-Package

通过设置Export-Package的头信息进行设置,可以设置多个包,只有在这里定义的包内的类可以被其它的模块进行访问。但是只能访问该包下的,该包的子包的类是不会被曝露的。

例如Export-Package: net.georgezeng.test.modelb.service; version=1.0.0, net.georgezeng.test.modelb.dao; version=1.2.0

 

3) Import-Package

当某个模块曝露了某些包,那么如果你要引用相应的那个模块下的包的类的话,就需要通知OSGI引入你设置的包到该模块,即在该模块的MANIFEST中定义Import-Package头信息。

例如上面的模块曝露了两个包,分别是service和dao,我们这里假设该模块需要引入service的包来获取当中的类的访问,那么就需要如下设置

Import-Package: net.georgezeng.test.modelb.service; version=1.0.0

这样就能访问该service包下的类了。

Note:该头信息有一个有用的指令resolution,默认值是mandatory,可以设置为optional,当设置为optional时,依赖解析将对其忽略(下面将会提到)

 

4) DynamicImport-Package

使用此头信息时,OSGI将会扫描该头信息设置的所有包

它只能设置target值,可以多个,并且target值可以使用通配符,例如

DynamicImport-Package: net.gerogezeng.test.*, net.georgezeng.test2 …

OSGI将会扫描net.georgezeng.test下所有的子包,但不包括test包下本身的类,如果要用到test包下的类,就是第二个target所设置的值的方式

Note:使用该头信息时,依赖解析也会对其忽略

 

5) Require-Bundle

使用Require-Bundle相当于是将被require的Bundle export出来的包全部import

 

  • 关于Export和Import中version属性的定义和匹配

在上面的描述中我们看到了Export和Import中都有一个version的属性定义,该version采用的命名规则与Bundle-Version是一样的,这里主要是说明如何设置它的范围



 如图,你可以这样设置

Import-Package: net.georgezeng.test.modelb.service; version=”[1.0.0, 2.0.0)”

 

Export和Import间的匹配

1) 版本匹配

通过version属性进行设置,通过上图设置的版本的范围比较进行匹配

 

2) 自定义属性匹配

自定义属性的匹配必须是属性名和属性值都相同,即Import中的属性export中也是有的,且属性值相同

 

Note:Import-Package的规则也适用于Require-Bundle

 

  • 依赖和解析

何为依赖?

如果BundleA Export了某个包,而BundleB Import了这个包,那么就说BundleB依赖于BundleA

或者BundleA中设置了Require-Bundle的头信息,那么Require-Bundle中的所有相关的target Bundle都被A依赖

 

Bundle的依赖解析

当OSGI读取Bundle时,Bundle将会被解析,只有当Bundle被正确解析成功,才能被其它Bundle使用或者运行。即OSGI获取Bundle的MANIFEST里的头信息进行检查分析,而这个解析是连锁式反应的。

例如BundleB依赖于BundleA,假设OSGI要使用BundleB,它需要先解析BundleB,而BundllerB因为是依赖于BundleA的,所以BundleA会先于BundleB被进行解析,如果BundleA解析成功,才会继续解析BundleB,如果BundleB也成功解析,那么OSGI就可以正常使用BundleB了,这个过程由于会引起关联的Bundle进行解析,所以是依赖解析。

 

  • DynamicImport vs optional

上面提到了可以通过Import-Package添加resolution指令设为optional或通过DynamicImport-Package进行配置令使得OSGI在进行依赖解析时对其进行忽略。

他们的相同之处都是在运行期间当某个Bundle用到了他们export的包时才会去解析,如果exported的Bundle之前已经解析成功,那么就直接搜索class,如果还未解析过,那么optional只会解析一次,如果失败了,就不会再尝试解析它,直到它已被重新解析过;而Dynamic的方式则是每次都尝试重新解析

 

  • 依赖匹配

Bundle间的依赖需要进行匹配校验,比如bundleA需要某个包,而BundleB曝露了这个包,但是BundleC也曝露了相同的包,那么这时BundleA到底是要依赖哪个呢?这个时候就是通过上面提到的export和import间的匹配来进行校验的。默认会对比version属性,如果import中有自定义属性,那么export中也必须有相应的自定义属性且属性值相同才能匹配成功

 

匹配的顺序:

1)对version属性进行范围匹配,如果不止一个bundle匹配成功,则进入下一步

2)如果有自定义属性,进行严格的自定义属性匹配,如果不止一个bundle匹配成功则进入下一步

3)查找Bundle-Version更高的Bundle,以最高的版本为主

 

  • Fragment Bundle

一个模块就是一个Bundle,但有时候我们会需要将Bundle在物理上分成多个块,而且让细分出来的块属于同一个模块下,那么这个时候就有了Fragment的概念。

Fragment没办法独立存在于OSGI中,需要依附于某个Bundle下,即有一个Bundle作为宿主。一个Fragment只能依附于一个Bundle。

Note:Fragment本身没有自己的classloader,使用的是Bundle的classloader

 

  • Class的搜索顺序

在了解整个class的搜索路径前,我们需要先了解下面2个内容:

1) Bundle的Classloader

在OSGI环境中,一个Bundle有一个ClassLoader,用于读取bundle内部的类文件

 

2) boot delegation

在OSGI的配置文件中我们可以配置一个选项用于将需要的包委派给jvm的classloader进行搜索

例如org.osgi.framework.bootdeletation=sun.*,com.sun.*

 

Bundle请求一个class的顺序如下:

1)如果请求的class来自于java.*下,那么bundle的classsloader会通过父classsloader(即jvm的classloader)进行搜索,找不到则抛错,如果不是java包下的,则直接进入2)

2)如果请求的class非java包下的,那么将搜索boot delegation的设置的包,同样也是通过1)的classloader进行搜索,搜索不到则进入下一步

3)通过Import-Package对应的Bundle的classloader进行搜索,搜索不到则进入下一步

4)通过Require-Bundle对应的Bundle的classloader进行搜索,搜索不到则进入下一步

5)通过Bundle自身的classpath进行搜索,如果搜索不到则进入下一步

6)通过Fragment的classpath进行搜索,如果找不到则进入下一步

7)如果设置了DynamicImport-Package的头信息,将通过扫描DynamicImport-Package中设置的包,然后去相应的exportBundle中查找,有则返回,没有则抛错,搜索完毕;如果没有设置该头信息,则直接抛错

 

  • Bundle的生命周期



 如图,椭圆表示状态,bundle在OSGI中一共可以查看到5个状态,分别是Installed,Resolved,starting,Active,stopping。Uninstalled则是一个虚的状态,即当Bundle不存在于OSGI中时的状态。

 

OSGI里对Bundle的操作一共有6个,分别是Install,Update,Refresh,Start,Stop,Uninstall

通过这些操作就可以达到不同的状态

 

如何安装和启动Bundle?

可以通过3种方式:

1)OSGI的配置文件

2)OSGI的shell

3)OSGI的API

 

关于Resolved

上面提到解析就是从Installed到Resolved间的动作,Resolved表示解析成功,进入已解析状态,此状态下Bundle可以被其它Bundle使用或启动运行Bundle自身

只有在Resolved状态时当调用start命令后才能激活starting状态,并在调用结束后自动转入Active状态,如果starting时有异常则自动返回Resolved状态

 

Active状态

只有当在Active状态时,调用stop命令才能激活stopping的状态,并在结束后(不管是否有异常)自动转入Resolved状态

 

Starting和stopping

这两个状态可以交由developer控制,比如对资源进行载入和释放,做一些bundle初始化的事情。

Note:

1)如果Bundle是通过配置文件启动的话,那么Bundle将会通过start level event dispatcher的线程进行starting的操作,并且bunlde间的start是按顺序的,但是由于不是在OSGI的console线程中启动,所以在starting过程中可以对shell进行操作。

2)如果Bunlde是通过shell进行启动的,OSGI将使用shell的当前线程,即OSGI Console线程进行启动,在该状态中shell将无法做任何操作。如果在starting中bundle出现死锁或需要长时间的过程那么将会导致无法对shell进行操作,从而只能选择重启OSGI环境。

3)由于stopping是不可能在OSGI启动时发生的,一般都是在shell下通过stop命令调用发生,这种情况与2)相同。

所以要慎重的考虑starting和stopping的逻辑要如何处理。

在starting和stopping的状态下调用任何相关的操作都是不合理的

 

关于update和refresh

Update会对bundle内容进行更新,refresh不会对Bundle内容进行更新

1)当Bundle处于Installed状态时,调用update保持状态不变,调用refresh将会自动进行解析,如果成功则进入resolved,否则还是处于installed

2)当Bundle处于Resolved时,调用update命令将会回到installed状态,而调用refresh时会再次解析,成功则自定启动bundle,直到进入active

3)当Bundle处于Active状态时,调用update后如果解析成功将返回active状态,refresh一样

Note:使用refresh会造成依赖解析的发生

 

关于Activator

Starting和stopping到底是在哪里进行定义呢?OSGI定义了一个Activator对starting和stopping进行操作,这个类是org.osgi.framework.BundleActivator。只要继承该类,并在MANIFEST.MF中定义Bundle-Activator头信息即可实现

 

关于BundleContext

通过BundleContext我们可以与OSGI框架进行交互,比如获取OSGI下当前的bundle列表。

一个Bundle都有一个对应的BundleContext,当Bundle被start的时候创建且在stop的时候被销毁。每启动一次Bundle都将获得一个新的BundleContext

如何获取BundleContext?

在Activator中,OSGI将会在start和stop方法中传入这个对象

 

 

关于event

生命周期的控制总会有一些event可以处理,比如通过实现OSGI提供的listener接口即可,这里不详细熬述

 

  • OSGI的缓存

OSGI对于Bundle的install操作是持久化的操作,即当install某一个bundle的时候,OSGI将会把该bundle进行副本保存,而不再需要当前的bundle的jar包。这是OSGI的默认行为,当OSGI停止再启动时,此Bundle将会自动载入保存的副本。

在update的时候OSGI将会保存一个新的bundle副本,但是老的副本也还在(不过只在当前的OSGI环境下存在了,重启则会找到最新的副本),因为可能有其它的bundle依赖于老副本存在,此时需要使用refresh来进行同步刷新。这种会引起依赖解析再次进行。

如果使用uninstall则bundle的副本不再保存

Note:可以通过添加-clean的启动参数来清理缓存

 

  • Bundle的persistent storage area

OSGI会为bundle开辟一块持久化数据区域,用于给bundle进行资源的存取,这块区域通过BundleContext进行访问,并在uninstall的时候销毁

 

  • OSGI Service

什么是OSGI Service?

我们有了export和import,已经可以很好的管理模块间的代码互访,但是,如果我们只希望曝露接口,而不是实现的话,如何让依赖的Bundle获得接口的实现呢?这个时候我们就需要一种类似服务查找的方式通过OSGI来获得实现了。

所以Bundle有两种角色:生产者和消费者

生产者Bundle通过注册服务将实现注入OSGI中,消费者Bundle则是通过查找服务的方式从OSGI中获得实现。

OSGI目前提供了2种方式用于注册和查找服务:

1)编程式

通过BundleContext进行注册或查找

 

2)声明式

是OSGI R4.0中引入的新的方式,通过XML文件的配置进行服务的注册和查找

 

本文转载自:http://georgezeng.iteye.com/blog/1124455

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