OSGi架构研究

OSGi概述

       OSGi是Open Service Gateway Initiative的简称，该组织建立于1999年，是一个非赢利机构，旨在建立一个开放的服务规范，为通过网络向设备提供服务建立开放的标准。OSGi并不是专为家庭网络而制定的，除了住宅网关，像车载电脑等其他移动嵌入式设备也都可以通过OSGi接入Internet，获取不同的应用服务。它为服务供应商、软件供应商、网关开发人员以及设备供应商提供了一个开放、通用的架构，使它们能互动地开发、部署和管理服务。其软件环境基于Sun的 JAVA虚拟机，并不涉及具体的连接协议。对于任何新设备，它都能够灵活地将其纳入现有网络。可以使用OSGi的对象包括各种数字和模拟的机顶盒、服务网关、有线电视电缆调制解调器、消费类电子产品、PC、工业计算机、汽车等。

 

OSGi体系结构

以下是一张OSGi的体系结构图：

从上图的层次结构可以看出，Native Operating System层代表的是本地硬件与操作系统，Java VM层为跨平台应用提供了可能。而再往上，就是OSGi framework了。

Bundle实际就是一个具有jar(Java ARchive)格式的文件，其中包含了java的class文件和其他资源文件（比如图标，配置文件等等）。Bundle可以在自己的manifest 文件中说明自己能够提供哪些java包，其他bundle如果在自己的manifest文件中指定了它需要这个包，那他们之间就可能产生java包的依赖关系，这样多个bundle之间就可以共享java包。

OSGi在R4中将功能分为几层，包括：安全层、模块层、生命周期层、服务层和实际的服务。OSGi的核心实现即为OSGi框架，它本身也是一个OSGi Bundle。

名称(层)	职责或功能
Security（安全层）	对OSGi环境中应用的部署和管理提供更好的安全控制。
Modules（模块层）	主要负责bundle的安装部署，更新和卸载。
Life Cycle(生命周期层）	为Bundle组件的安全和生命周期操作提供了API定义，该层位于安全层和模块层之上。
Services(服务层)	定义了一个与生命周期层紧密结合的组件动态交互模型。OSGi中的服务是实现了一个或多个Java接口的Java对象，通过将这些对象依据其实现的接口注册到服务注册表中，Bundle组件可以发布自己的服务，查找使用服务，注册监听处理服务的状态变更等。
Actual Services(实际的服务)	OSGi定义的一些标准的服务接口如日志服务（Log Service），包管理服务（Package Admin Service）、启动级别服务（Start Level Service）、HTTP服务（Http Service）、配置服务（Config Admin Service）、用户管理服务(User Admin Service)等。

 

OSGi容器

现在比较流行的开放源码的OSGi容器有以下三种:

 

a)  Equinox容器是参照OSGi规范第4版实现的，它构成了Eclipse IDE的核心—模块化的Java运行时；它实现了OSGi规范4中规定的必须强制实现的功能，同时，它也实现了OSGi规范中大部分的可选功能；

 

b) Knoflerfish是OSGi规范第3版和第4版的开源实现，它实现了OSGi规范规定的必须实现的功能及部分可选功能；

 

c) Apache的Felix是Apache软件基金会实现的OSGi开源容器。

 

 

OSGi项目实践

技术是做出来的，不是想出来的。

以下，我将使用Equonix作为OSGi容器，来做一个小项目，将一天以来学习到的知识用到具体实践之中。

便携设备越来越多，连家庭主妇身边都可能有个PDA或者智能手机，优秀的家庭主妇都是管帐的高手，相信做一个支出管理系统会大卖特卖。现在忽略PDA或是智能机用的是什么硬件配置以及接口，用Swing来模拟前端界面。

 

我把这个系统命名为ExpenseManager,下面是系统的包结构：

 

 

pratice.domain       用来放实体类

pratice.service       存放支出管理系统提供服务的接口及其实现类

pratice.uri              界面相关的类

 

完成1.0版时的包结构如下：

 

 

其中，Expense是代表一条消费记录的实体类，其定义如下：

public class Expense {

   

    private int id;          //消费ID

    private String date; //消费时间

    private String item; //消费项目

    private float money;     //消费额

   

    public String getDate() {

       return date;

    }

    public void setDate(String date) {

       this.date = date;

    }

……//省略其它属性get,set方法

}

ExpenseDB类代表一个存储消费记录的数据库表，提供插入，检索数据，查询列名等操作，类图如下：

 

 
 
 

ExpenseManagerService是系统的服务接口，定义系统可以向外提供的功能，在1.0版中只实现了增加支出记录功能，以后可逐步增加诸如，删除，修改，统记等功能。下面给出接口及其实现类代码：

 

public interface ExpenseManagerService {

    public void addExpense(Expense expense);

}

 

public class ExpenseManagerServiceImpl implements ExpenseManagerService {

    private ExpenseDB expenseDB;

    public ExpenseManagerServiceImpl(ExpenseDB expenseDB) {

       this.expenseDB = expenseDB;

    }

    public void addExpense(Expense expense) {

       expenseDB.addExpense(expense);

    }

}

 

ExpenseManagerURI类是界面类，也是bundle中的Activator，继续自JFrame，同时实现BundleActivator接口。只要在MANIFEST.MF中指定

Bundle-Activator: pratice.uri.ExpenseManagerURI

framework就能通过ClassLoader找到pratice.uri.ExpenseManagerURI.class并加载后，就可以通过newInstance()方法创建一个BundleActivator的实例，然后调用public void start(BundleContext context)方法和void stop(BundleContext context)方法来管理bundle的生命周期。代码略。

       AddExpenseDialog是增加支出记录的对话框。

 

MANIFEST.MF文件内容如下：

Manifest-Version: 1.0

Bundle-ManifestVersion: 2

Bundle-Name: ExpenseManager Plug-in

Bundle-SymbolicName: ExpenseManager

Bundle-Version: 1.0.0

Bundle-Activator: pratice.uri.ExpenseManagerURI

Bundle-Localization: plugin

Import-Package: org.osgi.framework;version="1.3.0"

 

布署到Equonix容器后，执行效果见下图：

 
 

 

点击添加记录，跳出加支出记录的对话框。

 

输入数据提交后，在管理系统界面点击支出列表，罗列出支出记录。

 

为显示OSGi架构支持即插即用，动态部署的特性，在1.1版中增加统计消费额的功能，只要执行Equonix框架提供的更新命令，framework就完成对bundle的升级工作。为此，对源代码进行相应修改。

ExpenseManagerService接口增加统计方法，实现类与ExpenseDB类作相应修改。

 

public interface ExpenseManagerService { 

    public void addExpense(Expense expense);

    public float sumAllCost();

}

public class ExpenseManagerServiceImpl implements ExpenseManagerService {

    private ExpenseDB expenseDB;

    public ExpenseManagerServiceImpl(ExpenseDB expenseDB) {

       this.expenseDB = expenseDB;

    }

    public void addExpense(Expense expense) {

       expenseDB.addExpense(expense);

    }

    public float sumAllCost() {

       return expenseDB.sumAllCost();

    }

}

public class ExpenseDB {

   

    private List<Expense> expenseList;

……//其余代码省略

    public float sumAllCost() {

       float sum = 0;

       for(int i = 0; i <= expenseList.size(); i++ ){

           sum += ((Expense)expenseList.get(i)).getMoney();

       }

       return sum;

    }

}

MANIFEST.MF文件内容如下：

Manifest-Version: 1.0

Bundle-ManifestVersion: 2

Bundle-Namefont-size: 10pt; color: black; font-family: