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OSGi技术

-- 翻译: 草儿 审校: javavsnet

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问题

软件复杂度以令人吃惊的速率增加。今天，复杂度大部分由以下原因导致：缩短的产品周期，大量增加的功能需求和同一产品大量变种（例如 不同的硬件和OS）。这些趋势已经促使软件成本占据任何厂商开发代价的更大比重。
现今，软件开发很大部分由调整已有的功能适应新的环境这样的工作组成。在过去的20年里，大量的标准构造模块可以使用，并且在今天的产品中大量被使用；一个最佳的例子是开源软件的成功。然而，这些库使用并不是没有问题。集成很多不同的库是极具挑战性的，因为很多库已经很复杂，并且需要他们自己的库运行——即使这些功能 在这个产品中从来不使用。
这种趋势要求整个软件产品进行大量的测试过程。增加不同库的不同步更新，软件开发代价高昂的原因变得非常清楚了。
一个主要问题是现在的软件环境关注于写新的软件，而不是集成已存在软件到新的系统里。事实上，集成已存代码已经成为软件工程师工作的很大一部分。因此，标准化软件集成方面的工具是有必要的，从而使重用已有组件变得可靠和廉价。

解决方案

OSGi 技术是面向Java的动态模型系统。OSGi服务平台向Java提供服务，这些服务使Java成为软件集成和软件开发的首选环境。 Java提供在多个平台支持产品的可移植性。OSGi技术提供允许应用程序使用精炼、可重用和可协作的组件构建的标准化原语。这些组件能够组装进一个应用和部署中。
OSGi服务平台提供在多种网络设备上无需重启的动态改变构造的功能。为了最小化耦合度和促使这些耦合度可管理，OSGi技术提供一种面向服务的架构，它能使这些组件动态地发现对方。OSGi联盟已经开发了为例如象HTTP服务器、配置、日志、安全、用户管理、XML等很多公共功能标准组件接口。这些组件的兼容性插件实现可以从进行了不同优化和使用代价的不同计算机服务提供商得到。然而，服务接口能够基于专有权基础上开发。
因为OSGi技术为集成提供了预建立和预测试的组件子系统，所以OSGi技术使你从改善产品上市时间和降低开发成本上获益。因为这些组件能够动态发布到设备上，所以OSGi技术也能降低维护成本和拥有独一无二的新的配件市场机会。

框架

OSGi规范的核心组件是OSGi框架。这个框架为应用程序（被叫做组件（bundle）） 提供了一个标准环境。整个框架可以划分为一些层次：
L0: 运行环境 L1: 模块 L2: 生命周期管理 L3: 服务注册
还有一个无处不在的安全系统渗透到所有层。

	L0 层执行环境是Java环境的规范。Java 2配置和子规范，象J2SE, CDC, CLDC, MIDP等等，都是有效的执行环境。OSGi平台已经标准化了一个执行环境，它是基于基础轮廓和在一个执行环境上确定了最小需求的一个小一些的变种，该执行环境对OSGi组件是有用的。
	L1 模块层定义类的装载策略。OSGi框架是一个强大的具有严格定义的类装载模型。它基于Java之上，但是增加了模块化。在 Java中, 正常情况下有一个包含所有类和资源的类路径。OSGi模块层为一个模块增加了私有类同时有可控模块间链接。模块曾同安全架构完全集成，可以选择部署到部署封闭系统，防御系统，或者由厂商决定的完全由用户管理的系统。
	L2 生命周期层增加了能够被动态安装、开启、关闭、更新和卸载的bundles。这些bundles依赖于于具有类装载功能的模块层，但是增加了在运行时管理这些模块的API。生命周期层引入了正常情况下不属于一个应用程序的动态性。扩展依赖机制用于确保环境的操作正确。生命周期操作在安全架构保护之下，使其不受到病毒的攻击。
	L3 层增加了服务注册。服务注册提供了一个面向bundles的考虑到动态性的协作模型。bundles能通过传统的类共享进行协作，但是类共享同动态安装和卸载代码不兼容。服务注册提供了一个在bundles间分享对象的完整模型。定义了大量的事件来处理服务的注册和删除。这些服务仅仅是能代表任何事物的 Java对象。很多服务类似服务器对象，例如HTTP服务器，而另一些服务表示的是一个真实世界的对象，例如附近的一个蓝牙手机。这个服务模块提供了完整安全保障。该服务安全模块使用了一个很聪明的方式来保障bundles之间通信安全。

无处不在的安全

安全机制是建立在Java和Java 2 安全模型基础之上。Java语言的设计对很多结构进行了限制。例如病毒中经常遇到的缓存溢出是不可能发生的。Java语言中的访问控制符限制了代码可见性。OSGi平台通过使用私有类（在Java中不能用标准方式使用的机制）扩展了该模型。Java 2安全模型提供了一个完整模块检查代码对于资源的可访问性。OSGi增加了完全动态的权限管理，简化了操作者和系统管理员的工作。

标准服务

在该框架之上，OSGi联盟定义了很多服务。这些服务通过一个Java接口指定。bundles能够实现这个接口，并在注册服务层注册该服务。服务的客户端在注册库中找到它，或者当它出现或者消失时做出响应。这个同SOA架构使用Web服务进行发布的方式相似。两者主要不同是Web服务总是需要传输层，这个使它比采用直接方法调用的OSGi服务慢几千倍。同时，OSGi组件能够对这些服务的出现和消失做出响应。下一小节将对OSGi发行版本4服务作一个简要介绍。更多的信息可以从OSGi服务平台发行版本4手册或者PDF下载中找到。需要注意的是每一种服务都是抽象定义的，与不同计算机服务商的实现相独立。

框架服务

OSGi框架提供一个权限管理服务，一个包管理服务和一个开始级别服务。这些服务是一个可选部分，指示框架的操作。框架服务如下：

• （前提） 权限管理(Permission Admin) 目前或者将来的bundles的权限通过这种服务进行维护。 一旦设置了它们，权限服务立即激活。
• 包管理(Package Admin) bundles同类和资源分享包。bundles的更新可能需要系统重新计算这些依赖。这个包管理服务提供关于系统的实际包分享状态和能够刷新已经共享的包。也就是，取消依赖和重新计算依赖。
• 启动级别(Start Level) 启动级别是一个bundles集合，它们应该同时运行或者应该在其它已经启动以前被初始化。启动级别服务设置当前的启动级别，为每个bundle排一个启动级别和审核当前的设置。
• URL处理者(URL Handler) Java环境为URL处理者支持一个提供者模型。然而，这是一个单件，不可能在一个象OSGi可能有很多提供者的协作环境上使用它。此服务规范使任何组件提供额外的URL处理者。

系统服务

系统服务提供水平功能，它在每个系统是必须的。日志服务，配置管理服务，设备访问服务，用户管理服务，IO连接器服务和参数服务都是系统服务的一个方面。

• 日志服务(Log Service) 日志信息，警告，调试或者错误信息通过日志服务来处理的。它接受日志实体并分派这些实体到订阅了这个信息的其他bundles。
• 配置管理服务(Configuration Admin Service) 该服务提供一个设置和获取配置信息的灵活、动态模型。
• 设备访问服务(Device Access Service) 设备访问是OSGi为一个新的设备匹配一个驱动，并自动下载一个实现该驱动的bundles的机制。这个可用作即插即用方案。
• 用户管理服务(User Admin Service) 该服务使用一个用于授权和验证目的的用户信息数据库。
• IO连接器服务(IO Connector Service) 该IO连接器服务实现了CDC/ CLDC javax. microedition.io 包，并作为一个服务。 该服务允许bundles提供新的可交换协议模式。
• 参数服务(Preferences Service) 该服务提供了参数层级数据库的可访问性，同Windows注册表或者Java参数类相似。
• 组件运行时服务(Component Runtime) 服务的动态特性 -- 它们能够在任何时间来去自由 -- 使编写软件变得更难。组建运行时规范通过提供一个基于依赖声明的XML文件来简化处理这些动态方面。
• 部署管理服务(Deployment Admin) OSGi的主要部署格式是bundle，它是一个JAR/ZIP文件。部署管理提供第二种可选格式：部署包。部署包能够将bundles和相应资源联接成可被安装和卸载的单个交付。完整的资源处理器模型允许用户代码扩充资源类型。
• 事件管理服务(Event Admin) 很多OSGi事件有特定的类型化的接口，使其很难接收和过滤事件。事件服务提供一个泛化的基于主题的事件机制。这个规范包括为所有已存框架和服务事件的映射。
• 应用程序管理服务(Application Admin) OSGi bundle模型不同于依赖于启动和关闭形式的典型的桌面或者移动电话应用程序模型。该应用程序管理服务提供了传统应用程序模型和它所要求的管理设施。

协议服务

OSGi 联盟已经定义了很多协议服务，这些服务将外部协议映射为OSGi服务。

• HTTP 服务(Http Service) 该HTTP服务是servlet运行器。bundles提供servlets，这些服务端小程序基于HTTP协议成为可用的。OSGi服务平台的动态更新功能使HTTP服务成为一个非常具有吸引力的Web服务器，它能伴随着新的servlet被更新，如果需要可以远程更新而无需重启。
• UPnP服务(UPnP Service) 通用即插即用（UPnP）是一个正在形成中的消费电子标准。OSGi中的UPnP服务在一个UPnP网络上将设备映射到服务注册中。同样，它也可以将OSGi服务映射到UPnP网络。这是发布版本3中的推荐规范。
• DMT管理(DMT Admin) 开放移动联盟 (OMA) 基于设备管理树为移动设备管理提供了一个完整规定。 DMT 管理服务定义该树如何被访问和/或者在OSGi服务平台中被扩充。

更多服务

• 有线管理服务(Wire Admin Service) 正常情况下bundle建立发现与之共同协作的服务的规则。但是，在很多情况下，这是一个部署定义。因此有线管理服务连接在配置文件中共同定义的不同服务。该有线管理服务使用在对象间连线通信的生产者和消费者服务理念。
• XML解析服务(XML Parser Service) XML解析服务允许一个bundle定位一个具有所需要属性和同JAXP兼容的解析器。
• 初始化提供(Initial Provisioning)
• 外部应用访问(Foreign Application Access)

小结

OSGi规范之所以应用如此广泛，是因为该平台是一个轻量级层，允许多个基于Java的组件在单个Java虚拟机（JVM）之中有效协作。它提供一个扩展的安全模型，以至于组件能够运行在一个可保护的环境之中。但是，同其它Java应用环境不同，在该平台上只要拥有合适的权限，组件就可以重用和协作。 OSGi框架提供一组可扩展的机制，它们使该协作成为可能并且是安全的。基于中间件的OSGi技术的出现，在很多不同行业，建立了一个非常大的面向 OSGi软件组件的软件市场。OSGi服务平台的严谨定义使组件能够运行在多种设备上，从非常小的设备到非常大的设备。因此OSGi规范的适应性能够降低软件开发成本，同时也产生了新的商业机会。

进一步阅读

如需更详细的了解OSGi技术，可阅读OSGi联盟编写的技术白皮书和入门白皮书。

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