osgi详解

我不是女神ヾ 2024-03-25 21:41 13阅读 0赞

l 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。

l 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。

l 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。

l 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

l 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

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l 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：

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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 ….

l 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.alpha，1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alpha，beta，snapshot，qualifier等，下图展示了版本大小的排序方式

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l 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

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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/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

l 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

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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

l 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。

l 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

l 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

l 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

l 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export的Bundle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

l Bundle的生命周期

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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

l 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