了解 Eclipse 插件如何使用 OSGi

大多数 Java™ 编程语言开发人员通过作为 IDE 的功能认识了 Eclipse。Eclipse IDE 实际上由叫做插件 的交互式组件的集合组成。这些插件组成了 IDE 的基础，它们还可用于创建其他桌面应用程序。创建基于 Eclipse 的应用程序所需的最小插件集称为 Eclipse Rich Client Platform（RCP）。但是，插件本身不能启动。它们需要在一个环境中启动和操作。Eclipse 使用 OSGi R4 规范的实现提供了该环境。
因为 Eclipse 在本质上是由 OSGi 驱动的，因此必须了解 Eclipse 插件的概念与 OSGi 框架有什么关系。在本文中，我将通过描述对 Eclipse 平台而言插件是什么来详细解释这种关系。然后，将描述在 Eclipse V2.1 平台到今天基于 OSGi 的实现中插件的发展。最后，将详细介绍应用于 Eclipse 插件的 OSGi 提供的 manifest.mf 选项。
插件是什么？
Eclipse 联机帮助将插件定义为：
“插件是为系统提供功能的代码和/或数据的结构化包。可以以代码库（带有公共 [应用程序接口] API 的 Java 类）、平台扩展甚至文档的形式来提供功能。插件可以定义扩展点、定义良好的位置，其他插件可以在这些位置添加功能。”
要注意的一个重点是插件以结构化方式提供功能。它们可以提供服务（比如日志）或可用于用户界面（UI）的功能，比如编辑器。不管什么功能，所有插件都以相同的结构化方式来定义。
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到 OSGi 的发展
如前所述，Eclipse 使用 OSGi 作为插件系统的基础。但并非总是如此。早期版本的 Eclipse 也设计为插件集合，而且 Eclipse 包括自己专用的插件系统来管理交互。但是，随着 Eclipse IDE 要求的增长，必须需要一个更强壮的解决方案。这个新系统的基本要求包括动态添加新插件和停止现有插件的能力。经过大量研究之后，Eclipse 创建者决定通过实现 OSGi 框架规范替换专用的插件框架。
OSGi 是服务平台的规范。Eclipse 提供了该规范的许多可用实现之一，并用作最新 OSGi R4 规范的参考实现。OSGi 是基于 Java 的框架，旨在用于需要长运行时间、动态更新和对运行环境破坏最小的系统。起初，OSGi 旨在用于家庭自动化和家庭网关设备。最近，从手机到汽车都发现了它的踪迹。
在核心，OSGi 是一个组件和服务模型，如图 1 所示。OSGi 规范定义了一个叫做绑定包 的模块化单位。（在下文中，除非特别指明，Eclipse 术语插件 和 OSGi 术语绑定包 可交换使用，因为所有 Eclipse 插件现在都是 OSGi 绑定包。）OSGi 还提供了 Java Virtual Machine（JVM）级别的服务注册，该绑定包可用于发布、发现和绑定至服务。

图 1. 主机操作系统、Java 和 OSGi 中层的交互


OSGi 规范定义了绑定包生命周期的基础架构和绑定包的交互方式。这些规则通过使用特殊 Java 类加载器来强制执行。在一般 Java 应用程序中，CLASSPATH 中的所有类都对所有其他类可见。相反，OSGi 类加载器基于 OSGi 规范和每个绑定包的 manifest.mf 文件中指定的选项（稍后将详细介绍）来限制类交互。
Eclipse IDE 使用围绕模块化和绑定包生命周期的一个 OSGi 子集。但是，它最低限度地使用了 OSGi 提供的服务支持。相反，Eclipse 提供自己的扩展点系统来启用绑定包交互。绑定包将功能暴露给其他扩展。绑定包还定义自己的扩展点，允许其他绑定包向其贡献功能。使用 Eclipse 中扩展点的一个示例是 Preferences 窗口。核心 Eclipse 插件提供中央窗口，并暴露扩展点以允许其他首选项页面的贡献。当插件添加到 Eclipse 中时，它们可以贡献它们自己的页面。Eclipse 中扩展点的模型不同于基本的 OSGi 服务。绑定包扩展点由定义绑定包拥有；其他绑定包只对这些点做贡献。相反，任何绑定包可以实现和使用 OSGi 服务。
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使用 OSGi 实现 Eclipse
在 3.1 之前版本的 Eclipse 中，在每个插件的 plugin.xml 文件中定义插件依赖关系以及扩展和扩展点。在使用 OSGi 的新版本 Eclipse 中，依赖关系信息被分解到 manifest.mf 文件中，而 plugin.xml 文件只包含扩展和扩展点的 XML 定义。看一个演示该发展的生动的工作示例十分有用。清单 1 展示了 Eclipse V3.0 中 org.eclipse.pde.ui 插件的代码段。

清单 1. org.eclipse.pde 插件中的代码段

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<?eclipse version="3.0"?>
<plugin
   id="org.eclipse.pde.ui"
   name="%name"
   version="3.0.2"
   provider-name="%provider-name"
   class="org.eclipse.pde.internal.ui.PDEPlugin">

   <runtime>
      <library name="pdeui.jar">
         <export name="*"/>
      </library>
   </runtime>
   <requires>
      <import plugin="org.eclipse.core.runtime.compatibility"/>
      <import plugin="org.eclipse.ui.ide"/>
      <import plugin="org.eclipse.ui.views"/>
      <import plugin="org.eclipse.jface.text"/>
      <import plugin="org.eclipse.ui.workbench.texteditor"/>
      <import plugin="org.eclipse.ui.editors"/>
      <import plugin="org.eclipse.ant.core"/>
      <import plugin="org.eclipse.core.resources"/>
      <import plugin="org.eclipse.debug.core"/>
      <import plugin="org.eclipse.debug.ui"/>
      <import plugin="org.eclipse.help.base"/>
      <import plugin="org.eclipse.jdt.core"/>
      <import plugin="org.eclipse.jdt.debug.ui"/>
      <import plugin="org.eclipse.jdt.launching"/>
      <import plugin="org.eclipse.jdt.ui"/>
      <import plugin="org.eclipse.pde"/>
      <import plugin="org.eclipse.pde.build"/>
      <import plugin="org.eclipse.search"/>
      <import plugin="org.eclipse.team.core"/>
      <import plugin="org.eclipse.ui"/>
      <import plugin="org.eclipse.update.core"/>
      <import plugin="org.eclipse.ui.forms"/>
      <import plugin="org.eclipse.ant.ui"/>
      <import plugin="org.eclipse.jdt.junit"/>
      <import plugin="org.eclipse.ui.intro"/>
      <import plugin="org.eclipse.ui.cheatsheets"/>
   </requires>


<!-- Extension points -->
   <extension-point id="pluginContent"
   name="%expoint.pluginContent.name"
   schema="schema/pluginContent.exsd"/>
   <extension-point id="newExtension"
   name="%expoint.newExtension.name"
   schema="schema/newExtension.exsd"/>
<extension-point id="templates"
name="%expoint.templates.name"
schema="schema/templates.exsd"/>
<extension-point id="samples"
name="%expoint.samples.name"
schema="schema/samples.exsd"/>

<!-- Extensions -->
   <extension
         point="org.eclipse.ui.perspectives">
      <perspective
            name="%perspective.name"
            icon="icons/eview16/plugins.gif"
            class="org.eclipse.pde.internal.ui.PDEPerspective"
            id="org.eclipse.pde.ui.PDEPerspective">
      </perspective>
   </extension>

<export name="*"/> 声明暴露了插件中的所有包以供其他插件使用。插件依赖关系导入部分列出了 org.eclipse.pde.ui 插件需要的必备插件。
接下来两部分定义了 org.eclipse.pde.ui 可用于其他插件的扩展点以及它对其他插件的贡献。在本例中，可以看到自定义 Eclipse Plug-in Development Environment（PDE）视图的定义。
下面来看 Eclipse V3.1 中的同一插件定义。清单 2 展示了 plugin.xml 文件。

清单 2. Plugin.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<?eclipse version="3.0"?>
<plugin>

   
<!-- Extension points -->
   <extension-point id="pluginContent"
   name="%expoint.pluginContent.name"
   schema="schema/pluginContent.exsd"/>
   <extension-point id="newExtension"
   name="%expoint.newExtension.name"
   schema="schema/newExtension.exsd"/>
   <extension-point id="templates"
   name="%expoint.templates.name"
   schema="schema/templates.exsd"/>
   <extension-point id="samples"
   name="%expoint.samples.name"
   schema="schema/samples.exsd"/>

<!-- Extensions -->
   <extension
         point="org.eclipse.ui.perspectives">
      <perspective
            name="%perspective.name"
            icon="icons/eview16/plugins.gif"
            class="org.eclipse.pde.internal.ui.PDEPerspective"
            id="org.eclipse.pde.ui.PDEPerspective">
      </perspective>

注意，导出和导入信息不见了。该信息现在位于清单 3 所示的 manifest.mf 文件中。

清单 3. Manifest.mf

Manifest-Version: 1.0
Bundle-Name: %name
Bundle-SymbolicName: org.eclipse.pde.ui; singleton:=true
Bundle-Version: 3.1.0
Bundle-ClassPath: org.eclipse.pde.ui_3.1.0.jar
Bundle-Activator: org.eclipse.pde.internal.ui.PDEPlugin
Bundle-Vendor: %provider-name
Bundle-Localization: plugin
Require-Bundle: org.eclipse.core.runtime,
org.eclipse.ui.ide,
org.eclipse.ui.views,
org.eclipse.jface.text,
org.eclipse.ui.workbench.texteditor,
org.eclipse.ui.editors,
org.eclipse.ant.core,
org.eclipse.core.resources,
org.eclipse.debug.core,
org.eclipse.debug.ui,
org.eclipse.jdt.core,
org.eclipse.jdt.debug.ui,
org.eclipse.jdt.launching,
org.eclipse.jdt.ui,
org.eclipse.pde,
org.eclipse.pde.build,
org.eclipse.search,
org.eclipse.team.core,
org.eclipse.ui,
org.eclipse.update.core,
org.eclipse.ui.forms,
org.eclipse.ant.ui,
org.eclipse.jdt.junit,
org.eclipse.ui.intro,
org.eclipse.ui.cheatsheets,
org.eclipse.update.configurator,
org.eclipse.help.base
Bundle-ManifestVersion: 2
Eclipse-AutoStart: true
Export-Package: org.eclipse.pde.internal.ui;x-internal:=true,
org.eclipse.pde.internal.ui.build;x-internal:=true,

. . .

org.eclipse.pde.ui,
org.eclipse.pde.ui.internal.samples;x-internal:=true,
org.eclipse.pde.ui.templates

各种插件导入现在被指定为必需的绑定包，* 包导出已经替换为显式导出的包列表。
插件级的依赖关系改为需要显式导出和导入包的依赖关系，当 Eclipse 宣布这个消息时，曾引起大量骚动。主要抱怨的是缺乏已经存在于 Eclipse 早期版本中的 <export name="*"/> 的替代物。但是，该省略有许多原因。最重要的原因是从显式导入和导出中获得的速度收益。早期版本的 Eclipse 必须打开并浏览每个插件 jar 文件以确定它包含哪些类。不包括 * 导出还提供了一级保护来避免插件暴露不必要的类。插件开发人员必须进行专门选择来使插件中的功能可供外部使用。该限制允许内部包保留在内部。
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OSGi 清单选项
OSGi R4 框架核心目前的规范草案几乎有 PDF 格式的 300 页。介绍该规范的每个部分超出了本文范围，但我将讨论 Eclipse 插件开发人员特别感兴趣的 OSGi manifest.mf 选项：
Bundle-Activator
该类用于启动和停止绑定包。在上面的示例插件中，指定了 org.eclipse.pde.internal.ui.PDEPlugin 类。该类扩展 org.eclipse.core.runtime.Plugin，实现了 BundleActivator 接口。
Bundle-ClassPath
该属性指定要用于绑定包的 CLASSPATH。该属性可以包含对绑定包 jar 文件中目录或 jar 文件的引用。可以使用句点指明绑定包的根。在示例 Eclipse PDE 绑定包中，指定了绑定包 jar 文件中的 org.eclipse.pde.ui_3.1.0.jar。如果将插件的源版本导入工作区中，导入过程将更改绑定包 CLASSPATH 以显示为 Bundle-ClassPath:，这允许插件的开发版本挑选已编译的绑定包类。
Bundle-Version
该属性指定绑定包的版本号。包导入和必需的绑定包规范可以包括绑定包版本号。
Export-Package
该属性指定要公共暴露给其他插件的所有包。
Import-Package
该属性指定要从必需插件中显式导入的所有包。默认情况下，必须为要启动的绑定包解析所有包。还可以将包导入指定为可选项，以支持包不存在的情况。显式导入的类在 Require-Bundle 插件中的包之前解析。
Require-Bundle
该属性指定要在给定绑定包中导入使用的绑定包及其已导出的包。指定的绑定包在显式包导入之后解析。
Eclipse 提供的其他清单选项
伙伴类加载器选项
首先为 Hibernate 创建插件。然后创建一个插件，其中包含与 Hibernate 有依赖关系的特定于域的类。将下列行添加到 Hibernate 插件清单中：Eclipse-BuddyPolicy: registered。
将下列清单属性添加到包含特定于域的类或资源的插件清单中： Eclipse-RegisterBuddy: hibernate。
该行允许插件通过声明将自己暴露给 Hibernate 插件，而它预先并不知道这些插件。现在，Hibernate 插件可以看到需要的类，虽然它并没有专门导入它们。
OSGi 规范包括的 manifest.mf 配置选项不提供 Eclipse 平台需要的所有功能。因此，Eclipse 创建者添加了多个扩展（还建议将它们包括在未来版本的 OSGi 规范中）：
Export-Package 头扩展
Eclipse 具有两个 OSGi 解析器方法 —— default 和 strict，可以使用 osgi.resolver 属性指定它们。Eclipse 还包括对 Export-Package 属性的两个扩展 —— x-internal 和 x-friends，启用 Strict 模式时，会强制执行这两个扩展。
x-internal
该属性的默认值是 false。当使用该选项将内部包指定为 true 时，Eclipse PDE 禁止其使用。
x-friends
该选项类似于 x-internal，但允许特定绑定包使用具有该选项的已导出包。其他绑定包被禁止。x-internal 选项优先于 x-friends。
Eclipse-AutoStart
默认情况下，Eclipse 根据需要加载绑定包。因此，当导入绑定包包含的第一个类的绑定包需要这个类时，就会加载这些绑定包。将该值指定为 ?? 会导致 Eclipse 在启动时加载绑定包。还可以指定例外情况列表，它们是无需启动包含它们的绑定包就可以加载的类和资源。
Eclipse-PlatformFilter
该属性允许为要启动的绑定包指定必须等于 true 的条件。可以将下列信息包括在指定的表达式中：
osgi.nl，表示语言
osgi.os，表示操作系统
osgi.arch，表示架构
osgi.ws，表示窗口系统
展示如何使用该属性的一个示例是，在启动使用 SWT_AWT 桥的插件之前验证操作系统是否是 Mac OS X。（Standard Widget Toolkit（SWT）的 Mac OS X 实现当前不支持该功能。）
Eclipse-BuddyPolicy
该选项指定加载绑定包策略的类。通常，绑定包只在其内部类和从依赖绑定包中导入的内部类中具有可见性。在 Eclipse 新闻组中用来解释伙伴类加载的流行示例是 Hibernate。Hibernate 框架必须查看用户创建的而非 Hibernate 本身一部分的类和资源。这样的一种情况是当使用项目动态填充来自 Hibernate Query Language（HQL）查询的类时。默认情况下，Hibernate 将无法查看位于包含 Hibernate jar 文件的插件外部的类，而需要修改 Hibernate 插件以创建包含 Hibernate 地图不可接受的类的每个插件。幸运的是，伙伴类加载器选项 一节中介绍的伙伴类加载器选项解决了这个问题。
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Eclipse 和 OSGi 的未来趋势
Eclipse 已经从使用 OSGi 中大大受益，获得了以动态方式管理组件生命周期的一个健壮的系统。新的使用方法每天都在被发掘，比如服务器层特征 servlet、JavaServer Pages 以及 Eclipse 样式插件中的其他 HTTP 资源。
Eclipse Foundation 已经决定在驱动 OSGi 规范向前发展的过程中扮演关键角色，以便于自己和其他人利用 OSGi。在从专用 Eclipse 插件框架转换到 OSGi 的过程中，对 OSGi 规范进行了许多添加，这些添加成了 OSGi R4 规范发行版的一部分。因此，Eclipse Equinox 项目已经成为不断发展的 OSGi 参考实现。该实现以及用于管理发展 OSGi 的 Java Specification Request（JSR） 291 的创建，保证了 Eclipse/OSGi 合作伙伴关系将在未来几年里不断取得成功。

参考资料
学习
您可以参阅本文在 developerWorks 全球站点上的 英文原文 。

有关 Eclipse 和 OSGi 的简介，请阅读 “利用 OSGi 解决 Eclipse 插件难题”。

有关 OSGi 的更多信息，请访问 OSGi Alliance。

Wikipedia 提供 OSGi 的良好定义。

研究 Oscar，一个备选 OSGi 实现。

Knopflerfish 是另一个备选 OSGi 实现。

了解有关 Equinox 项目的更多信息。