亲历基本 OSGI 实例,进入另番思维领域

软件的模块越来越插件化发展了,连硬件都处处热插拔,软件更当如此。记原来有个 JPF(Java Plugin Framework),也能实现动态插件化,但要是有个业界标准的东西一般来说会更好的。于是轮到 OSGI(Open Service Gateway Initiative) 登台,OSGI 出来也有好几个年头了,应用也轰轰烈烈的,比如 Eclipse 3 开始不再使用原来的插件体系,完全用 OSGI 搭建。WebSphere 6.1 也全面改用 OSGI;JBoss、WebLogic、Spring DM,甚至是 BMW 车的控制系统中都得到了很好的应用。

前面讲到可以用 OSGI 作为你的微内核,微内核的好处可以打个这样的比方:一台 Linux 服务器出故障了,应用程序坏了、某些服务不能访问等,但只要它还来连入网络,SSH 还是活的,我们就有办法进去修复它,想安装、卸载什么都行。

OSGI 也能让你动态的增减服务,或者说动态的加载卸载类等资源。OSGI 中的资源称作 Bundle,所以如果是基于 OSGI 的程序,能够在网上找到许多有用的 Bundle 直接在线插入到你的软件系统中。Bundle 其实就是一个 jar 文件,只是在 MANIFEST.MF 中有些特殊的定义,每个 Bundle 靠实现的 BundleActivator 的去控制 Bundle 的生命周期和发布、监听框架的事件,或者说与框架进行通信。

OSGI 是个规范,它的实现目前有 Equinox、Knopflerfish、Oscar、Felix 等,由于天天与我打交道的是 Eclipse 以及它背后的 Equinox,所以这里的示例程序就使用 Equinox 吧。

本例是基于 《OSGI实战》这一 PDF 文档稍加改造而成,比原例要简单,因为尽量避免了引入其他的 Bundle,不是 Web  应用,而是做成了一个窗口程序。

一样的,也是个用户登陆验证程序,程序运行中可以动态切换验证方式(数据库验证或 Ldap 验证),也可以插入新的验证方式,如文件验证方式。基于此,我们需要建立四个 Bundle,分别为:

1. UserValidatorBundle -- 定义了 Validator 接口方法,此例中还作为与用户交互的 Bundle
2. DbValidatorBundle  -- 实现了 Validator  方法,用数据库进行验证的 Bundle
3. LdapValidatorBundle  -- 实现了 Validator  方法,用 Ldap 进行验证的 Bundle
4. FileValidatorBundle  -- 实现了 Validator  方法,用文件进行验证的 Bundle

定义接口的 Bundle 需要导出定义接口的 package,而实现接口定义的 Bundle 需要导入前面导出的接口 package。

OSGI 有点像 SPI(Service Provider Interface) 模式,上层有个接口定义,然后有多几可能的实现提供者,运行时可以选择哪种实现,例如 common-logging 与 log4j, jdk log 那样的关系,但是 SPI 不具有 OSGI 的动态性。同样,在 OSGI 的某个 Bundle 中也需要定义一个服务接口,没有接口规约就没法指导方法如何去调用。映射到 SPI 模式就是,UserValidatorBundle 为服务定义者,其他 Bundle 为服务提供者。

在 Eclipse 中直接能开发 OSGI 的 Bundle,并支持可视化操作与调试。因为 Eclipse 本身就是用的 Equinox,所以不需要单独下载 Equinox SDK。只要你电脑上有 Eclipse,马上就可以窥探一下 Equinox 的模样。

Eclipse 中菜单 Run -> Run Configurations 窗口中,左边 OSGi Framework 中,右键 new,然后 Deselect All,只勾选几个 Bundle,点击右下角的 Run  按钮就行啦。

这时候会在 Eclipse 的 Console 窗口中出现一个 osgi> 提示符,在其中可以输入各种命令,如 ss 显示所有的 Bundle,如图:

也可以安装卸载 Bundle、启用停止 Bundle 等等。当然实际做出来的 OSGI 程序不会去带那么一个 osgi 控制台的,osgi 控制台下的操作都可以在你的程序中完成,或者作为一个真正的后台管理界面,用户是不会觉察到的。之所以放个 osgi> 出来,是为了开发、测试方便。

我们现在要做的就是像 osgi> 控制台下用 ss 命令显示出来的那种 Bundle。本例中所用的 Eclipse 是 3.5.2 版,其他 3.x 的版本可能会有细微的差异,应该不会有影响的。


正式开始动手


一. 建立 Plug-in Project 工程 UserValidatorBundle

填入工程名称 UserValidatorBundle,This plug-in is targeted to run with: 指定为 an OSGI framework standard,建立一个标准的 OSGI 工程。

输入Bundle的相关元数据信息,这面这些信息会反应在 META-INF/MANIFEST.MF 文件中。

Plug-in ID指的是Bundle的唯一标识,在实际的项目中可以采用类似java的包名组织策略来保证标识的唯一性;
Plug-in Version指的是Bundle的版本;
Plug-in Name指的是Bundle的更具有意义的名称;
Plug-in Provider指的是Bundle的提供商;

还要创建一个关键的 Activator 类了,要好好考量一下包名称。图中显示说这个是 Options(可选的),而其实在我们的例子中,还是是很重的,用来启动界面或注册服务。

不需要 <Next> 选择模板的话,直接点接 <Finish> 按钮就行了。Eclipse 会进入到 Plug-in Development 视图,并用 Plug-in Manifest Editor 打开 MANIFEST.MF 文件。也为你生成了前面指定的 Activator.java 文件。如下图:

二. 对外提供用户验证接口包

1) 建立一个 Validator 接口

2) 设置要导出的对外提供服务的 package

在 MANIFEST.MF 编辑器中,选择 Runtime 标签,Exported Packages 中点击 Add 按钮,在弹出的窗口中选择 Validator 接口所在的 package com.unmi.login.activator。

这步操作,其实也就是在 MANIFEST.MF 中添加了一行

Export-Package: com.unmi.login.service

好了,创建 UserValidatorBundle 的工作暂时就告一段落了。

三. 创建其他几个 Bundle

按照创建 UserValidatorBundle 相类似的方法,创建其他几个 Bundle,注意选择好每个 Bundle 的 Activator 实现类的位置。

1) 导入服务接口 package

另外创建好了 DbValidatorBundle、LdapValidatorBundle、FileValidatorBundle 之后,需要为它们导入 UserValidatorBundle 导出的 package,以明示自己是 Validator 接口的提供者。

操作方法是,各自的 MANIFEST.MF 编辑器的 Dependencies 标签页中,Imported Packages 里点 Add 按钮,弹出窗口中选择 com.unmi.login.service 包,其实就是为编程指定了依赖的包。

这步会在 MANEFEST.MF 中产生一行:

Import-Package: com.unmi.login.service

2) 编写实现 Validator 接口的实现类

因为是演示,所以验证过程硬编码,比如在 LdapValidatorBundle 中的 Validator 接口的实现类 com.unmi.login.service.impl/LdapValidatorImpl.java 代码为

其他几个 Bundle 中的 Validator 实现类的代码也是类似。

3) 实现 Bundle 的 BundleActivator 接口

前面讲过,Bundle 的 BundleActivator 实现是用来管理自身的生命周期和与框架交互的,所以虽要在各自的 BundleActivator 实现中,当启动 Bundle 时,注册自己以让框架能查找到该 Bundle, 停止 Bundle 时,把自己从框架中注销掉,以释放相关资源。先来编写那几个服务提供者的 BundleActivator 实现,如 LdapValidatorBundle 的类 com.unmi.login.activator.Activator.java 的代码如下:

注意其中的代码是怎么向 BundleContext 中注册自己的实例的,以及如何卸载,了解 BundleContext.registerService() 方法各参数的意义。

其他几个 Bundle,如 FileValidatorBundle 和 DbValidatorBundle 的 BundleActivator 实现代码也是类似,请仿照之。但是 UserValidatorBundle 的 Activator 类的实现就不太一样了,因为 UserValidatorBundle 是个服务定义者,而且这里也拿它来作为打开程序界面的入口,所以它的 Activator 实现的 start() 方法中就会安排安多做些事情的,也就单独拿出来说明。

4) 编写 UserValidatorBundle 的 Activator

在该  Activator 的 start() 方法中会弹出一个登陆窗口,让用户输入用户名和密码,然后登陆。停止该 Bundle 时会把登陆窗口关闭掉。注意,因为其他的 Bundle 不需要在上下文中查找本 Bundle 的实例来调用,所以在 start() 中没有向 BundleContext 注册自身的代码。

5) 调用服务的代码

完成在框架中查找可用的服务,如 Validator 实现类的实例,然后调用实现类的验证方法。这些代码实现在 LoginWindow 中,在 LoginWindow.java 中代码较多,完整代码可查阅文后附件,此处只列出关键性代码,即登陆按钮点击后所做的事情

到现在为止,所有的代码编写完毕,马上就可以在 Eclipse 中运行了。

四. 运行演示

演示之前,先对程序的行为进行简要的说明。程序运行后会跳出一个用户登陆窗口,在窗口中输入用户名和密码,点登陆按钮便能调用实际的验证实现类来验证用户,同时在窗口上可以看到登陆是成功,还是失败,以及失败时的原因为何,以登陆按钮旁边用个小字母标明当前是用的什么方式验证的。如图:

登陆按钮旁边用个字母标识了当前的验证方式,即框架中哪个 Bundle 在提供验证服务。N 代表未知,L 代表 LdapValidatorBundle,D 代表 DbValidatorBundle,F 代表 FileValidatorBundle。

1) 建立运行配置

Eclipse 的菜单 Run -> Run Configurations,OSGi Framework 上右键,new 一个 UserValidator 运行配置,在右边 Bundles 中选上我们创建的那四个 Bundle,可以分别设置它们的 Start Level 和 Auto-Start,例如这里设置 FileValidatorBundle 的 Auto-Start 为 false。在该页右下角可以直接点击运行。

启动后,出现 osgi 控制台,打印出 LdapValidatorBundle 和 DbValidatorBundle 启动的信息,并显示了登陆窗口。

现在就可以在 osgi> 控制台执行些操作来观察这个程序的运行状态,比如首先输入 ss 命令,看到加载了我们需要的 Bundle,而 FileValidatorBundle 是 RESOLVED,而不是 ACTIVE,那是因为我们建立运行配置的时候把该  Bundle 的 Auto-Start 设置成了 false。

osgi> 控制台下的基本操作有

ss 显示所有已加载的 Bundle,我们可以不时的执行这个指令,看看有哪些 Bundle 在
stop <id> 停止指定 id 的 Bundle,会触发该 Bundle 的 Activator 实现的 stop() 方法
start <id> 启动指定 id 的 Bundle,会触发该 Bundle 的 Activator 实现的 start() 方法
install <url> 安装一下 Bundle,指定 Bundle 的 jar 文件 url
uninstall <id> 卸载指定 id 的 Bundle,必须重新 install 后才能使用

还有很多命令,这里不详述,在 osgi> 提示符下乱输个它不认识的指令(如 dd),osgi> 便会提示出帮助来。

2) 多方演示

(1) 直接登陆时的情形

osgi> 控制台下先看下有哪些 Bundle 及状态,然后在登陆窗口中输入 Unmi/1234,登陆到:

登陆按钮旁边显示 L,控制台中显示 "使用 Ldap 进行登陆验证" 说明是用的 LdapValidatorBundle 验证的。

(2) 停掉 LdapValidatorBundle 看看
在 osgi> 控制台下执行 stop 1,再点击登陆窗口的登陆按钮,我们看到:

登陆按钮旁边显示 D,控制台中显示 "使用数据进行登陆验证" 说明是用的 DbValidatorBundle 验证的。

(3) 把 DbValidatorBundle 也停了

在 osgi> 控制台下执行 stop 3,再点击登陆窗口的登陆按钮,我们看到:

发现,现在没有活动的 Validator 实现 Bundle,所以无法登陆。

(4) 把 FileValidatorBundle 启起来

在 osgi> 控制台下执行 start 4,这时候把密码多加个 5, 再点击登陆窗口的登陆按钮,我们看到:

没问题,可以使用刚启用 FileValidatorBundle 来进行登陆验证了。

你还可以再次把沉睡的 LdapValidatorBundle 或 DbValidatorBundle 启动起来,或者干脆把某个 Bundle uninstall 掉,用 ss 都看不到了,要用的话必须 install 回来。

五. 发布基于 OSGI 的系统

前面都是在 Eclipse 环境中运行的基于 OSGI 程序,那我们离开 Eclipse 该怎么运行呢?我们也没有看到所谓 Bundle 即是一个 jar 那样的文件,写好的程序,最后的事情就是发布了。

1) 导出  Bundle 项目为 jar 包

Eclipse 菜单 File -> Exports,弹出窗口中选择 Deployable plug-ins and fragments

选择那四个 Bundle,设置输出文件的目录为 E:\workspace\OsgiDemo,然后点 Finish 按钮

完成后,在 E:\workspace\OsgiDemo 文件夹中,生成了一个 plugins 目录,里面就是刚刚导出的那几个 Bundle。

DbValidatorBundle_1.0.0.201003301134.jar
FileValidatorBundle_1.0.0.201003301134.jar
LdapValidatorBundle_1.0.0.201003301134.jar
UserValidatorBundle_1.0.0.201003301134.jar

2) 拷入所需的支持包

从 Eclipse 的 plugins 目录中拷贝 org.eclipse.osgi_3.5.2.R35x_v20100126.jar 到 E:\workspace\OsgiDemo 目录中。

3) 配置 config.ini

先要在 E:\workspace\OsgiDemo 目录中创建子目录 configuration,然后在其中建立文件 config.ini,内容为:

osgi.noShutdown=true

#避免Unable to acquire application service. Ensure that the org.eclipse.core.runtime错误
eclipse.ignoreApp=true

#因为使用了 swing,无该属性则报 java.lang.NoClassDefFoundError: javax/swing/JFrame
org.osgi.framework.bootdelegation=*

#这里有意没有加载 FileValidatorBundle,待以后 install
osgi.bundles=plugins/DbValidatorBundle_1.0.0.201003301134.jar@start,\
plugins/LdapValidatorBundle_1.0.0.201003301134.jar@start,\
plugins/UserValidatorBundle_1.0.0.201003301134.jar@start

osgi.bundles.defaultStartLevel=4

4) 建立批处理 run.bat

在 E:\workspace\OsgiDemo 中创建批处理文件 run.bat,内容为:

@echo off
java -jar org.eclipse.osgi_3.5.2.R35x_v20100126.jar -console

E:\workspace\OsgiDemo 中的文件目录结构如下:

E:\WORKSPACE\OSGIDEMO
│  org.eclipse.osgi_3.5.2.R35x_v20100126.jar
│  run.bat

├─configuration
│         config.ini

└─plugins
DbValidatorBundle_1.0.0.201003301134.jar
FileValidatorBundle_1.0.0.201003301134.jar
LdapValidatorBundle_1.0.0.201003301134.jar
UserValidatorBundle_1.0.0.201003301134.jar

5) 运行 run.bat

双击 run.bat 即可,这时候也出现 osgi> 控制台和一个登陆窗口,不过这时候是在 dos 窗口中的。你可以不让程序出现 dos 窗口,org.eclipse.osgi_3.5.2.R35x_v20100126.jar 是个可执行的 jar,又击它正常情况下就只会显示一个登陆窗口。你也可以去下载个 Equinox 程序的  Launcher 来启动 OSGI 程序。不过我们这里需 osgi> 控制台,所以要保留那个 dos 窗口,如下图:

刚启动时我们没有加载 FileValidatorBundle,我们执行下列命令

osgi>install reference:file:plugins/FileValidatorBundle_1.0.0.201003301134   #加载 FileValidatorBundle
osgi>stop 1 2  #停掉 DbValidatorBundle 和 LdapValidatorBundle
osgi>start 4     #启动 FileValidatorBundle

然后输入用户名和密码试下,从控制台输出和登陆按钮旁边的 F 标志,确实是使用了新安装的 FileValidatorBundle。

用 install <url> 你可以随时安装任何地方的 Bundle jar 包。

执行 stop 1 2  只是停掉 DbValidatorBundle 和 LdapValidatorBundle,并没有从 JVM 中卸载掉,用 ss 命令可以看到它们处于 RESOLVED 状态。这时候你也可以试着去 E:\workspace\OsgiDemo\plugins 中删除那两个文件 DbValidatorBundle_1.0.0.201003301134.jar 和 LdapValidatorBundle_1.0.0.201003301134.jar,系统会提示正在使用无法删除。这时候再执行下卸载命令

osgi>uninstall 1 2

再去删除那两个文是可以成功的,说明 JVM 真的卸载掉了这两个包。可以看出,OSGI 在通过 install 和 uninstall 动态的安装和卸载 Bundle 是多么的方便。

比如说原有系统中要添加一个功能模块,只要动态安装到框架中就能即使用了。原有系统中有个模块有 Bug,修改好,卸载再重装一下就 OK 啦,基本上系统类似于这种变动都不需要停掉服务,重启应用。

还是前面那句话,实际应用中是一般不会有这种 osgi> 控制台的,你想要在 osgi> 控制台下来做那些动人的操作也行。因为 Equinox 是纯 java 实现的,所以能在 osgi> 控制台下执行的命令,一定可以在你的程序里进行控制,或者以一种对于后台人员更友好的管理方式。

上面的例子只是引领你对 OSGI 有个基本的印象,进而真正领悟到 OSGI 的先进思想,这样才能在你的实际工作运用自如。当然我们在项目中不能因为技术而技术,如果是小项目我想大可不必把 OSGI 揉进来。具有一定规模的项目可考虑用 OSGI 框架去站在很高的层次去做个微内核,并且要合理的进行组件规划,才能灵活应动组件的动态插拔。

附件:源代码和发布的应用 下载

类别: Java/JEE. 标签: . 阅读(1,678). 订阅评论. TrackBack.

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