J é r ô m e M o l i è r e
Préface de Peter Kriens
Conception d’applications OSGi
modulaires en Java
© Groupe Eyrolles, 2012, ISBN : 978-2-212-13328-8
Pour nous, qui venons du Nord, la France méridionale a bien des attraits. La douceur du climat, la bonne chère et le bon vin, les jolies femmes et les interactions sociales riches...
Bref, tout un art de vivre ! Mon poste de Directeur technique chez OSGi m’a conduit à parcourir toute la planète, sans me laisser le loisir de séjourner trop longtemps en Suède.
Malgré l’envie de températures plus douces, quitter la Suède n’a pas été un choix facile parce qu’elle est étrangement attachante, pour un pays si froid. Pourtant, en 2003, nous avons franchi le pas et emménagé dans un endroit magnifique, Beaulieu, dans la cam- pagne environnant Montpellier.
Parmi les choses qui m’ont manqué, les échanges avec mes collègues d’Ericsson et les déjeuners rituels dont je garde un très bon souvenir. En effet, toute attrayante que soit la côte méditerranéenne, on n’y trouve que très peu de développeurs OSGi... Aussi fus-je stupéfait d’apprendre que l’un des conférenciers acceptés en 2009 à la conférence OSGi DevCon à Jazoon habitait à moins de 12 kilomètres de chez moi ! Je lui ai écrit pour proposer un déjeuner – quel rêve en effet que de tenir une discussion approfondie sur les ClassLoaders Java tout en jouissant des fruits de « La Campagne » ! C’est ainsi que j’ai rencontré Jérôme, qui m’a non seulement fait découvrir les meilleures frites du monde (à Lansargues), mais est devenu un compagnon régulier du Bon Coin.
J’ai ainsi pu mesurer les efforts titanesques que demande l’écriture d’un livre. Au cours des dix dernières années, j’ai été sollicité de nombreuses fois pour rédiger des ouvrages sur la création logicielle, mais le travail est infernal, peu rémunéré et tout à fait sous- estimé. Je tire mon chapeau à tous les auteurs qui sont capables d’aller au bout d’une telle entreprise. En effet, il suffit au lecteur d’une minute sans effort pour parcourir un texte qui a nécessité des heures muettes de dur labeur. Le processus de rédaction a confirmé l’idée que je me faisais de ce travail ; je suis maintenant admiratif qu’il soit terminé.
Enfin un ouvrage en français sur OSGi ! Il était temps, après la parution d’un ouvrage en allemand, un en chinois et plusieurs en anglais, quand on sait que les racines d’OSGi se situent en France et que cette norme y est assez populaire. J’y vois une sorte de reconnaissance !
Préface
Lorsque nous avons démarré OSGi, nous sommes partis du JES (Java Embedded Server) de Sun comme structure de base pour nos spécifications. L’auteur de ce produit, Anselm Baird-Smith, est un Français de Grenoble. S’il a quitté le projet quelques mois après, il n’en demeure pas moins pour moi l’auteur original du cœur de la norme. Après dix années passées à travailler sur son modèle, je reste béat d’admiration pour la simplicité et l’élégance du modèle OSGi original, et plus encore à présent que je réalise combien les purs programmeurs Java ont de mal à appréhender la modularité et comme ils tendent à créer un monstre dès qu’ils en ont la possibilité.
Certains lecteurs seront surpris qu’on puisse voir en OSGi une solution simple et élé- gante car des développeurs se plaisent à le dénigrer sur le Web en critiquant sa com- plexité. Mais quand on analyse ces attaques verbales, on se rend compte qu’ils repro- chent à l’outil de ne pas faire... ce pour quoi il n’est pas fait ! C’est que la modularité ne s’utilise pas comme une bibliothèque qu’il n’y aurait qu’à ajouter dans son classpath... La modularité est une qualité de la structure de base de votre code. OSGi, lui, n’est qu’un messager donnant l’alerte, lorsque votre code n’est pas modulaire.
Les mécontents d’OSGi ne se plaignent au fond que du fait que leurs hacks non modu- laires échouent dans un environnement OSGi !
Malheureusement, la plupart des bibliothèques les plus utilisées ne sont pas modulaires dans leur conception. Il faudrait, pour jouir des avantages de la modularité, un remanie- ment en profondeur (refactoring) afin d’aménager la communication entre modules.
C’est ce que propose OSGi avec son modèle par micro-services et ses dépendances par paquets : la solution la plus simple pour étendre Java de façon modulaire, sans toutefois perdre une sûreté de typage à laquelle les développeurs Java sont attachés.
Pour comprendre OSGi, il faut être prêt à changer de paradigme, à penser différem- ment. Or, un tel changement est toujours mystérieux : avant l’épiphanie, tout semble inutilement complexe et bruité. Mais une fois de l’autre côté, tout s’éclaire comme par magie et la cause des problèmes entrevus auparavant devient péniblement évidente. J’en ai fait l’expérience plusieurs fois dans ma vie, avec la programmation objet, la program- mation fonctionnelle (avec Prolog !), l’inversion de contrôle... non sans peiner à chaque fois. Pour pimenter le tout, impossible de franchir la distance sur de simples explica- tions, puisqu’on ne peut comprendre qu’à partir de ce qu’on sait déjà.
Voilà pourquoi ce livre est aussi important. Il offre une introduction pratique à OSGi avec de nombreux exemples, sans oublier d’en approfondir les aspects fondamentaux, à savoir les dépendances de paquets et les micro-services. Lorsque vous en lirez les expli- cations, et en testerez les exemples, le chemin vous semblera ardu. Mais les leçons en valent la peine car elles vous donneront un précieux recul sur votre code, ainsi que sur la manière de l’optimiser et de le rendre plus modulaire.
Peter Kriens
Table des matières
Avant-propos ... 1
CHAPITRE 1
OSGi pour une conception modulaire... 3
OSGi, pour quelles applications ? . . . 3
Cas d’une automobile . . . 4
Cas d’un environnement de développement (IDE) . . . 5
Cas d’un serveur d’applications . . . 7
Problèmes liés au paquetage des applications J2EE . . . 8
Regrouper des bibliothèques au sein d’un conteneur OSGi . . . 8
Vers les architectures orientées services . . . 9
Dépasser les limitations dues aux ClassLoader Java . . . 10
Tour d’horizon de la norme OSGi et de ses services . . . 14
Couplage et injection de dépendances ? . . . 15
Les bundles OSGi . . . 16
Les spécifications OSGi en détail . . . 16
Implémentations OSGi . . . 17
CHAPITRE 2
Exemples d’applications modulaires basées sur OSGi ... 19
OSGi comme socle architectural de serveur : JOnAS 5 . . . 21
Le shell OSGi sous JOnAS . . . 22
Un bref survol du code source de JOnAS . . . 24
OSGi pour les applications embarquées : serve@home . . . 29
Le projet domotique serve@home de Siemens . . . 29
OSGi dans les automobiles . . . 29
CHAPITRE 3
Mettre en place son premier bundle OSGi ... 31
Installation de bndtools . . . 32
Création du projet et développement du bundle . . . 32
Création du projet . . . 33
Méta-informations nécessaires . . . 34
Bundles et bibliothèques Java utilisés . . . 39
OSGi et chargement de classes . . . 40
Encapsulation de la bibliothèque Commons Lang . . . 40
Services OSGi par défaut . . . 43
Publier son premier service OSGi . . . 44
Gestion du dynamisme avec le tracking de services . . . 50
S’appuyer sur les services standards de la plate-forme . . . 51
CHAPITRE 4
Travailler avec OSGi : environnement et outils ... 55
Conteneurs OSGi . . . 56
Apache Felix . . . 56
Le projet Knopflerfish . . . 56
La console OSGi d’Eclipse : Equinox . . . 57
Choisir sa console . . . 58
Nécessité d’un référentiel de bundles : OBR . . . 58
OSGi et bundles : limitations . . . 59
Vers un entrepôt commun de bundles avec OBR . . . 60
Premier contact avec OBR . . . 60
Architecture et dynamique d’appels avec OBR . . . 63
Les plug-ins de développement Eclipse pour OSGi . . . 64
Simplifier la création de bundles avec bnd . . . 64
Travailler avec bnd . . . 65
Utiliser bndtools . . . 66
iPOJO : une autre approche du développement OSGi . . . 67
PDE : l’environnement standard de développement de plug-in d’Eclipse . . . 67
CHAPITRE 5
Le moteur d’injection de dépendances : la spécification Declarative Services... 69
Introduction à la déclaration de services dans OSGi . . . 70
Le SCR (Service Component Runtime) . . . 70
Fonctionnalités proposées par le SCR . . . 71
Activation immédiate ou retardée ? . . . 71
Principes pour la mise en œuvre de SCR . . . 73
Exemple complet . . . 76
Descriptif du produit . . . 76
Entités en présence . . . 76
Table des matières IX
Application en utilisation . . . 77
L’exemple vu du côté technique . . . 77
Conception . . . 77
Code source et descripteurs de déploiement. . . 78
Précisions sur le Declarative Services . . . 85
CHAPITRE 6
Services OSGi pour le développeur : LogService, EventAdmin, HttpService et ConfigAdmin... 87
Gestion des traces avec le LogService . . . 88
Communication par messages avec l’EventAdmin . . . 92
Présentation . . . 92
Fonctionnalités et limitations . . . 93
Principales entités mises en jeu . . . 94
Exemple de mise en œuvre . . . 95
Exposer ses ressources sur le Web avec l’HttpService . . . 98
Service de configuration : le ConfigAdmin . . . 100
Présentation . . . 101
Conclusion . . . 108
CHAPITRE 7
Modularité et tests unitaires... 109
Retour sur la notion de modularité . . . 110
Du point de vue du chef de projet . . . 110
Du point de vue du programmeur . . . 112
Du point de vue de l’architecte . . . 115
Modularité et tests en environnement OSGi . . . 117
Les commandes du shell . . . 117
Tests en environnement OSGi . . . 119
Principe du test unitaire en environnement OSGi . . . 119
Création de l’environnement d’exécution des tests unitaires . . . 120
Mise en pratique : création d’un test case pour un service OSGi simple . . . 121
Considérations avancées . . . 121
Gestion des versions de composants en environnement OSGi . . . 125
Qu’est-ce qu’une version d’un composant et d’une application ? . . . 125
La vision offerte par OSGi en matière de gestion de versions . . . 126
Adopter une numérotation cohérente et en tirer parti . . . 127
Gestion de la politique de numérotation des versions en pratique . . . 128
Ce qu’il faut retenir . . . 128
CHAPITRE 8
Design patterns OSGi et bonnes pratiques ... 129
Gabarits de conception . . . 129
Séparation entre API et implémentations . . . 129
Le design pattern Factory . . . 130
Le design pattern du tableau blanc ou Whiteboard . . . 130
Comment fonctionne le WhiteBoard ? . . . 133
Invocation dynamique de code dans le contexte OSGi . . . 137
Exemple de situation : sérialisation/désérialisation de données avec Castor XML . . . 137
Mise en place pratique. . . 140
Conseils et pièges à éviter . . . 145
Shells OSGi et niveaux de démarrage . . . 145
Gestion de la problématique des versions . . . 146
Injection de dépendances . . . 146
Maîtrise de la méta-information . . . 147
CHAPITRE 9
Application exemple ... 149
L’application exemple . . . 150
Vue d’ensemble de l’architecture . . . 150
Notes relatives à la conception de l’application . . . 152
Création des PDF. . . 152
Planification de tâches en Java . . . 153
Quelques images du produit . . . 154
Notes relatives à l’implémentation . . . 154
Encapsulation d’une bibliothèque Java standard. . . 154
Commandes du shell . . . 155
Utilisation de Cron4J . . . 155
Finalisation du projet . . . 155
Le code source . . . 156
Planification de tâches . . . 156
Encapsulation de SQLite . . . 158
Le DAO SQLite . . . 159
Descripteur de l’application . . . 166
Ce qu’il faut en retenir . . . 166
ANNEXE
Mettre en place un bundle OSGi avec PDE ... 169
Index ... 175
Depuis environ deux ans, de nombreux produits voient leurs architectures complète- ment modifiées pour adopter une conception conforme à la norme OSGi. Que peut apporter cette norme au développeur et concepteur ? Que propose-t-elle ? Quel modèle et quels outils utiliser ?
Pourquoi ce livre ?
Ce livre cherche à présenter en douceur la plate-forme OSGi, ainsi que l’environne- ment gravitant autour. Il comporte une section dédiée à l’outillage, ainsi qu’une sec- tion, plus rare en comparaison des ouvrages existants, consacrée aux aspects de con- ception en environnement OSGi.
Cet ouvrage ne tente pas d’entrer dans les arcanes d’un conteneur OSGi ni de détailler chacun des aspects de la norme ; il se veut une introduction cohérente à cette technologie.
Pour aller plus loin dans la technique, l’auteur ne peut que chaudement conseiller la lecture de l’indispensable OSGi in Action paru chez Manning et cosigné par Richard S. Hall, un des meilleurs spécialistes d’OSGi.
Avant-propos
RRichard S. Hall, Karl Pauls et Stuart McCulloch, OSGi in Action, Manning, 2011
À qui s’adresse ce livre ?
Cet ouvrage s’adresse aux étudiants, ingénieurs, architectes et chefs de projets expéri- mentés en Java et qui s’intéressent aux problématiques de modularité, ou qui doivent s’adapter à des contraintes liées au déploiement en environnement embarqué : déve- loppeurs JEE, développeurs RCP…
Structure du livre
Après avoir esquissé le contexte architectural actuel, nous présenterons la notion de services propre au monde OSGi, puis nous aborderons la façon de travailler et de penser une application pour cette technologie. Enfin, nous illustrerons les concepts évoqués sur un cas pratique simple.
Remerciements
L’auteur tient à remercier chaleureusement Peter Kriens, qui a toujours été à son écoute et a apporté des solutions sages et le plus souvent élégantes, tout en enrichissant ses réponses d’anecdotes croustillantes sur la face cachée d’une norme telle qu’OSGi. Il le remercie pour ses relectures précieuses, ainsi que Vincent Beretti et Christophe Peigné.
Il est naturel de remercier Karine Joly, Muriel Shan Sei Fan et Anne Bougnoux, le trio d’éditrices de choc ayant participé à la gestation puis à la finalisation de ce livre, ainsi que Sophie Hincelin, Anne-Lise Banéath et Gaël Thomas, qui ont œuvré avec minutie et efficacité lors des dernières étapes.
De plus, cet ouvrage n’aurait pas été possible sans la mission effectuée au sein de Telintrans.
Enfin, merci à ceux ayant subi les affres de la mauvaise humeur de l’auteur.
BIBLIOGRAPHIE
RR. S. Hall, K. Paul, S. McCullogh, OSGi in Action, Manning, 2011
RE. Gamma et al., Design Patterns: Elements of Reusable Software Components, Addison Wesley, 1994 RC. Beust, H. Suleiman, Next Generation Java Testing, Addison Wesley, 2007
OSGi, pour quelles applications ?
Cette section examine quelques types d’applications contemporaines (automobile, environnement de développement, serveur d’applications) pour en extraire des besoins techniques communs. Cette collecte nous amènera naturellement vers une vue d’ensemble de la plate-forme OSGi.
1
OSGi pour une conception modulaire
OSGi (autrefois Open Services Gateway Initiative) est le nom d’une plate-forme orientée, à l’origine, vers l’embarqué, et dédiée à la gestion d’applications extrêmement configurables et dynamiques dans un environnement à une seule machine virtuelle Java. Ce premier chapitre a pour but de placer la plate-forme OSGi dans le contexte des applications modernes, de manière à justifier son utilisation dans des conditions a priori opposées : de l’application embarquée jusqu’au serveur d’applications. Il présente enfin les spécifications d’OSGi et les services qu’elle prévoit.
Cas d’une automobile
Objet de la vie de tous les jours, une voiture récente est un véritable écosystème d’applications informatiques, pour peu qu’elle dispose d’équipements du type :
• ABS (antiblocage de sécurité, système empêchant le blocage des roues en cas de freinage violent), dispositif nécessitant un logiciel à même de contrôler divers paramètres comme l’intensité du freinage, la vitesse, éventuellement le type de revêtement, etc. ;
• ESP (Electronic Stability Program, système de lutte contre le patinage, qui réduit le couple moteur dans certaines conditions de circulation où l’adhérence est pro- blématique), dispositif qui requiert une application contrôlant le régime moteur en fonction d’un algorithme collectant ses entrées par le biais de capteurs ;
• lecteur CD ou MP3/DivX ;
• gestionnaire d’air conditionné ;
• etc.
Il existe ainsi des dizaines d’applications disséminées dans une automobile. Cet exemple nous donne l’occasion de formuler quelques remarques.
Tout d’abord, ces applications sont nombreuses et doivent cohabiter dans le même environnement, même si elles ne sont pas toutes du même niveau de criticité.
En outre, elles ont des cycles de vie fort distincts, puisque certaines sont résidentes (du démarrage jusqu’à l’arrêt du véhicule), alors que d’autres peuvent n’être effectives que pour quelques secondes.
Quant à l’environnement d’exécution, il est nécessairement cloisonné, de manière à ne pas voir une application critique tomber sous prétexte qu’une application d’impor- tance moindre a provoqué des erreurs.
Enfin, ces applications forment un véritable microcosme et interagissent. En effet, plu- sieurs applications peuvent demander une modification du régime moteur, sans pour autant que le code correspondant soit dupliqué. Elles vont donc toutes s’adresser à une même application fournissant le service d’augmentation ou diminution du régime.
Pour citer Peter Kriens, le chantre d’OSGi, il est amusant de noter qu’un simple lecteur DivX représente le même nombre de lignes de code que l’informatique d’un programme spatial des années 1960, tandis que l’on constate que le volume du code à l’échelle planétaire double tous les 7 ans.
OSGi pour une conception modulaire CHAPITRE 1 5
Cas d’un environnement de développement (IDE)
Quels sont les services attendus par un utilisateur d’IDE (Integrated Development Environment) ? Ils sont fort variés, même si en premier lieu, on s’attend à trouver des facilités pour :
• l’édition du code dans un langage donné ;
• le débogage de code ;
• le pilotage de l’exécution et du déploiement de nos applications.
Outre ces besoins courants, on peut rechercher une intégration avec des serveurs d’applications dans le monde Java, avec Apache dans le monde PHP. On peut avoir besoin d’outils de visualisation de traces, de consoles permettant un accès SSH (Secure Shell) vers un serveur, etc.
Comme il est impossible de dresser une liste exhaustive de ces besoins, l’architecture de tels produits doit donc prévoir un socle générique offrant diverses facilités trans- verses. En enrichissant les fonctionnalités de ce socle par l’ajout de greffons, on aboutit à l’idée de plug-ins présente dans Eclipse, ou encore à celle de modules dans le cadre de l’architecture NetBeans. Un IDE récent doit donc offrir un large éventail d’extensions et un cadre de développement de ces extensions de manière à couvrir de nombreux besoins distincts.
Les figures 1-1 à 1-4 montrent les contenus des répertoires d’extensions fournis avec les deux environnements majeurs de développement du monde Java : NetBeans et Eclipse. Ce dernier ne comporte pas moins de 583 plug-ins, alors que NetBeans couvre sensiblement le même spectre de fonctionnalités avec tout de même
Figure 1–1
Contenu du répertoire plugins pour Eclipse/Ganymede orienté J2EE
40 modules (la granularité des modules NetBeans n’est pas exactement comparable à celle d’un plug-in ou bundle dans Eclipse) !
Évidemment, une telle profusion de besoins s’accompagne, parfois pour ces produits, de la nécessité de fonctionner sur des machines n’étant pas des bêtes de course. Il est donc impératif que l’architecture des IDE récents permette un chargement à la demande des extensions, afin de laisser disponible un volume maximal de mémoire pour un fonctionnement raisonnable du programme.
Figure 1–2
Contenu du répertoire modules de NetBeans 6.5
Figure 1–3
Nombre de modules dans un NetBeans 6.5/All
Figure 1–4
Nombre de plug-ins dans Eclipse Ganymede JEE5 sous Linux
OSGi pour une conception modulaire CHAPITRE 1 7
Cas d’un serveur d’applications
Un tel serveur est un hôte pour vos applications ; il met à leur disposition diverses ressources :
• pool de connexions JDBC par le biais de DataSource JDBC ;
• annuaires LDAP par le biais de JNDI ;
• autres ERP par le biais de connecteurs JCA…
Le serveur fournit également des services techniques :
• sécurité avec JAAS ;
• persistance avec JPA ;
• transactions par JTA.
Les applications ainsi hébergées vont utiliser des bibliothèques Java et se doivent de disposer d’un taux de disponibilité maximal. Rationaliser leur utilisation, en évitant un chargement multiple de la même bibliothèque au gré des humeurs des déve- loppeurs créant les paquetages, rend plus robuste l’ensemble des applications.
Enfin, une autre fonctionnalité est souvent désirée concernant un serveur d’applications : le fait de pouvoir exposer diverses versions de la même application –
chose impossible jusque récemment.
DÉFINITION Lazy loading : le chargement à la demande
Cette stratégie de chargement est opposée à une politique plus brutale, consistant à charger tout au démarrage. On retrouve ces noms de politiques dans des produits comme Hibernate. Il est logique de désactiver les ressources requises pour travailler en PHP quand on se prépare à travailler sur un serveur de sources Subversion, par exemple. Évidemment, cette stratégie impose de nombreux accès au disque ; tout avantage a sa contrepartie.
ENCLAIR
JDBC Java DataBase Connectivity
LDAP Lightweight Directory Access Protocol: protocole de gestion d’annuaires de réseau JNDI Java Naming and Directory Interface: extension Java pour l’accès aux services d’annuaire ERP Enterprise Resources Planning: progiciel de gestion d’entreprise
JCA J2EE Connector Architecture: interface d’accès aux applications Java JAAS Java Authentification and Authorization Service
JPA Java Persistence API JTA Java Transaction API
Problèmes liés au paquetage des applications J2EE
Après avoir effectué des dizaines d’audits d’applications J2EE déployées sous Tomcat, JBoss, JOnAS ou WebLogic, il m’est possible de désigner la mise en paque- tage d’une application comme un facteur de fortes perturbations pour la stabilité d’un serveur. Ainsi, du bytecode inutile empaqueté en archives .jar influera sur la taille de la zone de la mémoire Java connue sous le nom de PermGen, zone contenant principalement le bytecode Java (mais aussi les interns propres aux instances de
java.lang.String pour les JVM antérieures à la version 1.7).
Fréquemment négligé, cet aspect induit de nombreux problèmes liés au paramétrage du ramasse-miettes (garbage collector) si l’on déploie des archives ( JAR) contenant beaucoup de bibliothèques inutiles. La zone dénommée PermGen se trouvant favorisée par nécessité, les zones destinées aux objets à durée de vie moindre sont donc réduites.
Cela induit de sévères risques lors de la phase d’exécution de l’application en forçant des promotions non désirables et en entraînant la multiplication de passages plus labo- rieux du ramasse-miettes en mode full (avec scan des zones de la hcap).
Regrouper des bibliothèques au sein d’un conteneur OSGi
Si vous encapsulez vos bibliothèques en tant que bundles OSGi (donc versionnés) et si vous énoncez vos dépendances sous forme de clauses import-paquetage, vous permet- trez au conteneur OSGi de réellement partager les dépendances usuelles et donc d’éco- nomiser des ressources. En même temps, cela permet de gérer aisément le cas où deux bundles utilisent deux versions différentes de la même bibliothèque – puisque chaque bundle OSGi se voit isolé dans son propre ClassLoader.
ENCLAIR
JVM Java Virtual Machine
JAR Java ARchive
VOCABULAIRE Première définition du « bundle »
Ce terme sera expliqué longuement par la suite ; il suffit pour l’instant de présenter un bundle comme étant l’unité de déploiement atomique au sein d’OSGi. Un bundle, archive .jar enrichie de méta-infor- mations, est donc un module au sein de votre application.
OSGi pour une conception modulaire CHAPITRE 1 9 L’informatique d’aujourd’hui est complexe, s’appuie sur de nombreux composants qui doivent interagir sans pour autant être trop couplés, au risque de voir la mainte- nance évolutive des applications se transformer en cauchemar. Il est crucial d’envi- sager les relations entre composants comme un véritable dialogue client/serveur ou encore client/fournisseur.
Cette approche nous oblige à nous centrer sur les services requis pour le fonctionne- ment d’un composant, ainsi que sur les services qu’il offre à l’extérieur. Nous nous plaçons dans une optique résolument tournée vers le SOA (Services Oriented Architec- ture, architecture orientée service), où l’important est de voir notre demande de ser- vice aboutir, sans s’occuper de qui l’a honorée, ni de comment (par quelle implémen- tation ou quel code) cette requête a abouti.
Vers les architectures orientées services
La SOA véhicule l’idée que le seul moyen de maîtriser une application le long de son cycle de vie est de faire en sorte d’en maîtriser le couplage. Cela demande d’attendre de nos applications qu’elles présument le minimum de choses possibles quant aux composants externes utilisés. Ainsi, éviter un couplage fort avec une version spéci- fique de Log4J ou avec un parseur XML permet d’intégrer facilement les bénéfices apportés par une version ultérieure de ce produit.
Comment arriver à un tel découplage ? En manipulant des API (versionnées) et en réclamant pour nos composants que leur environnement d’exécution leur fournisse une version compatible avec nos exigences.
N’entrons pas pour l’instant dans la mise en pratique concrète – il faudra pour cela attendre le chapitre 3 – mais concentrons-nous sur les concepts. À ce stade, nous devons repenser nos composants de manière à isoler clairement, pour chacun d’eux, trois parties :
• l’API publique exposée aux autres, à savoir ce que les autres pourront utiliser ;
• les API externes utilisées ;
• l’implémentation, devant rester totalement opaque vis-à-vis du monde extérieur.
Ceci va se traduire formellement par une représentation du composant utilisant les symboles suivants :
• un arc de cercle pour désigner un service proposé à l’extérieur (aux autres composants) ;
• un trait terminé par un point pour désigner un service extérieur requis par le com- posant.
La figure 1-5 montre comment un composant A propose un service utilisé par un composant B, tout en utilisant un service offert par un composant C.
Dépasser les limitations dues aux ClassLoader Java
Java s’appuie sur la notion de chargeur de classes (ClassLoader), de manière à rendre possible le chargement de classes par le réseau, en base de données ou par n’importe quel autre flux. Il n’y a pas, au sens strict du terme, un seul ClassLoader, mais plutôt
Figure 1–5
Un composant A propose un service utilisé par le composant B tout en utilisant un service proposé par le composant C.
SOA XML et déploiement
Dans la littérature, on parle de SOA en sous-entendant l’utilisation de flux XML et de services web, en s’appuyant sur des briques logicielles orchestrant les dialogues entre applications (EAI, Enterprise Appli- cation Integration) comme ceux proposés par la norme JBI (Java Business Integration).
Ici, on s’intéresse plutôt à l’idée architecturale de découplage, de responsabilités de tâches (microservi- ces), en faisant fi de l’aspect déploiement sur des machines, middleware et protocolaire.
Notez qu’il n’y a pas d’équivalence stricte entre bundle et service (microservice). En effet, un bundle peut légitimement fournir plusieurs services à la plate-forme tandis qu’un même service pourra être déployé plusieurs fois (en diverses versions ou en diverses implémentations fournissant toutes la même version du paquetage correspondant à ce service). Le chapitre 6 sera dédié à cette notion de services dans la norme OSGi, donc n’anticipons pas trop...
ENCLAIR
SOA Service Oriented Architecture EAI Enterprise Application Integration JBI Java Business Integration
OSGi pour une conception modulaire CHAPITRE 1 11 une hiérarchie de ClassLoaders, chacun responsable du chargement d’une partie des classes nécessaires à une application.
Il est possible de développer ses propres chargeurs de classes répondant à tel ou tel besoin précis. Des applications comme JBoss ou Tomcat, avec leurs besoins de redé- ploiement à chaud, utilisent évidemment cette possibilité. Ainsi, dans JBoss, c’est par le biais de la création d’un tel ClassLoader (UnifiedClassLoader) que des possibi- lités comme le démarrage par le réseau étaient possibles.
La figure 1-6 montre l’organisation des ClassLoaders dans une application standard, en associant pour chaque niveau les classes concernées. La stratégie de délégation par le parent en premier a un certain nombre d’avantages, mais présente aussi son lot de désagréments.
La figure 1-7 détaille la séquence propre à toute implémentation d’un ClassLoader
spécifique.
On peut imaginer différents moyens de stocker le code compilé correspondant à des classes Java avec notamment les cas de figure suivants :
• un serveur TCP type serveur web ou FTP ;
• une base de données qui permet avec des champs de type BLOB de stocker du binaire pur ;
• un système de fichiers.
Figure 1–6
Organisation des ClassLoaders dans une application standard
Exemple simpliste d’un ClassLoader chargeant des classes depuis un système de fichiers Figure 1–7
Séquence propre à toute implémentation d’un ClassLoader spécifique
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
public class FileClassLoader extends ClassLoader { private String root;
public FileClassLoader (String rootDir) { if (rootDir == null)
throw new IllegalArgumentException ("Ne peut charger de classes depuis un répertoire nul !!!");
root = rootDir;
} /**
implémentation de loadClass()
renvoie une instance de java.lang.Class ou lève une ClassNotFoundException */
protected Class loadClass (String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
Class c = findLoadedClass (name);
if (c == null) { try {
OSGi pour une conception modulaire CHAPITRE 1 13
c = findSystemClass (name);
} catch (Exception e) { }
}
if (c == null) {
/** remplace les séparateurs de noms de paquetages par des / pour trouver * le fichier équivalent au nom de classe passé en argument
*/
String filename = name.replace ('.', File.separatorChar) + ".class";
try {
byte data[] = loadClassData(filename);
c = defineClass (name, data, 0, data.length);
if (c == null)
throw new ClassNotFoundException (name);
} catch (IOException e) {
throw new ClassNotFoundException ("Erreur rencontrée lors de la lecture du fichier : " + filename);
} }
if (resolve) resolveClass (c);
return c;
}
// charge le bytecode correspondant à la classe private byte[] loadClassData (String filename) throws IOException {
File f = new File (root, filename);
int size = (int)f.length();
byte buff[] = new byte[size];
FileInputStream fis = new FileInputStream(f);
DataInputStream dis = new DataInputStream (fis);
dis.readFully (buff);
dis.close();
return buff;
} }
ALLERPLUSLOIN Ressources sur ce sujet
Divers sites, ouvrages et magazines proposent de très bonnes introductions à cette problématique du charge- ment des classes en Java :
B http://www.javaworld.com/javaworld/jw-10-1996/jw-10-indepth.html B http://www.ibm.com/developerworks/java/tutorials/j-classloader/
B http://www.javalobby.org/java/forums/t18345.htm
RJ. Engel, Programming for the Java Virtual Machine, Addison Wesley, 1999
RLi Gong, Gary Ellison, Mary Dageforde, Inside Java™ 2 Platform Security: Architecture, API Design and Implementation, 2e edition, Prentice Hall, 2003
Ainsi, OSGi permet d’implémenter de belles architectures orientées service au sein d’une machine virtuelle, à condition de définir clairement les services exposés publi- quement et ceux consommés par chaque composant – et ce, en définissant de réels modules réutilisables à l’infini sous la forme de bundles.
Ces notions n’ont pas encore été présentées et seront développées par la suite, mais nous pouvons déjà dire qu’OSGi s’appuie sur le format de paquetage standard en Java (fichiers .jar) pour déployer ces modules (bundles) et qu’ils piocheront les méta-informations nécessaires dans le fichier META-INF/MANIFEST.MF. Nous le préci- serons dans les chapitres ultérieurs.
Tour d’horizon de la norme OSGi et de ses services
OSGi est une norme qui spécifie comment écrire des applications déployables dans tout conteneur OSGi (conforme à la norme) en tirant parti de différents services normalisés :
• la gestion des traces (LogService) ;
• la publication dynamique de ressources ou d’applications via un serveur HTTP embarqué (HttpService) ;
• la gestion de préférences ;
• la gestion de périphériques UpnP;
• l’injection de dépendances par le biais du Declarative Services (ou SCR).
Le but est de fournir une API qui découvre des services apparaissant ou disparaissant à la volée, tout en assurant une cohérence entre diverses versions d’implémentations d’un même service.
Cet ensemble de spécifications s’attache à fournir une solution à la fois légère et effi- ciente, mais aussi élégante, avec une emphase particulière sur la modularité.
CULTURE De la SOA aux architectures SCA
On pourrait voir OSGi comme une plate-forme fortement inspirée des architectures SCA (Software Com- ponent Architecture) en réduisant le spectre au seul langage Java et focalisée sur une implémentation mono-JVM – même si Distributed OSGi vise à élargir cette vision.
SCA est une technologie poussée par IBM et Oracle. Elle préconise l’assemblage de composants hétéro- gènes communiquant par le biais de protocoles standardisés, afin de rendre l’ensemble indépendant des choix technologiques (plates-formes matérielles, langages d’implémentation mis en œuvre…). C’est la plus aboutie des mises en œuvre des principes de la SOA.
OSGi pour une conception modulaire CHAPITRE 1 15
Depuis sa conception (1998), OSGi visait à résoudre les problèmes liés aux applica- tions embarquées, un monde dans lequel toute ressource se doit d’être exploitée plei- nement et toute dépense justifiée. C’est ainsi qu’un environnement OSGi complet tel que Felix (l’implémentation du projet Apache) ne réclame que un ou deux mégaoctets de RAM. Cet environnement constitue le socle pour accueillir toute application, quel que soit son cadre de développement.
L’accent est mis sur la possibilité d’obtenir un système extrêmement dynamique, au sein duquel la maîtrise du couplage logiciel est essentielle. C’est à ce titre qu’OSGi, par son approche orientée services, est utile, car elle favorise justement le découplage entre composants.
Qu’en est-il cependant de la modularité promise ? Nous reviendrons sur le sujet plus loin ; retenons déjà qu’en découplant les interfaces des implémentations et en veillant à n’utiliser que des interfaces par le biais d’une injection de dépendances du type SCR, la plate-forme OSGi va permettre de remplacer n’importe quelle brique (bundle) par une autre, tout en fournissant les mêmes services, et ce, dynamiquement.
Couplage et injection de dépendances ?
Au sens du génie logiciel, le couplage entre deux composants traduit le degré de dépendance d’un composant envers l’autre. Dès lors qu’il y a couplage important entre deux composants, il y a une plus grande difficulté en cas de changement et cela influe sur la gestion des deux composants. Un couplage fort induit des modifications dans le composant utilisateur, dès que l’on modifie le composant qu’il utilise.
Quant à l’injection de dépendances, elle est nécessaire lorsque l’implémentation d’un composant peut requérir des services offerts par un autre composant en utilisant un pattern de délégation. Le choix, au moment de la compilation, du composant qui va réaliser ce service est un frein à l’évolution du produit car tout changement futur va réclamer une coûteuse procédure de recompilation, redéploiement et redémarrage.
L’injection de dépendances repousse ce choix à la phase d’exécution. Ce choix peut être réalisé par un composant tel que Spring (qui fait de l’injection statique car
ENCLAIR
SCA Software Component Architecture SOA Service Oriented Architecture
Notez qu’on retrouve le même type d’effets lors de l’utilisation d’attributs en programmation orientée objet classique et en cas de non-respect du principe fondamental de l’encapsulation.
guidée par des informations XML ou des annotations positionnées dans le code Java) ou, dans le cas d’OSGi, par un service de gestion des dépendances qui propose une version dynamique de l’injection.
Les bundles OSGi
Dans le vocabulaire spécifique OSGi, un module déployé au sein de la plate-forme OSGi est appelé un bundle. Par extension, dans le cas de la programmation RCP, on devrait remplacer la notion de plug-ins par celle de bundles, mais les traditions res- tent. Comme nous l’avons déjà dit, un bundle est en fait déployé en tant que fichier
.jar avec des méta-informations lues par le conteneur OSGi et fournies par le fichier META-INF/MANIFEST.MF.
Les spécifications OSGi en détail
OSGi découle des travaux d’industriels et de spécialistes du logiciel regroupés au sein d’une association : l’OSGi Alliance. Celle-ci gère des versions de spécifications qui sont organisées de la façon suivante :
• Core: le cœur d’OSGi, qui fournit les entités centrales et leurs liens, c’est-à-dire les classes Bundle et BundleContext.
• Compendium: extensions presque indispensables du cœur de la plate-forme OSGi, avec les différentes interfaces définissant les services standardisés. Nous verrons ces services et comment les utiliser dans les chapitres suivants.
En plus de ces deux spécifications, l’Alliance gère une extension de la plate-forme, appelée Enterprise OSGi, qui propose des fonctionnalités supplémentaires dédiées aux applications d’entreprises avec notamment :
• l’intégration de l’API de gestion de la persistance ( JPA) ;
• l’intégration Spring.
Diverses implémentations de ce standard existent, dont Apache Aries et Eclipse Libra. D’autres initiatives moins connues émanent de l’OSGi Alliance et ne sont
VOCABULAIRE RCP
RCP, pour Rich Client Platform, désigne un mode de déploiement et de programmation fournissant une alternative aux interfaces web (et donc à leurs limitations) en autorisant des interfaces graphiques riches en fonctionnalités. C’est l’option opposée aux clients dits légers puisqu’il s’agit là de déployer des appli- cations s’appuyant sur l’environnement développé pour Eclipse (SWT et autres bibliothèques) ou autour de NetBeans (Swing, etc.). Les développeurs Java ayant fait de l’analyse d’application ont peut-être déjà utilisé un tel outil avec la célèbre Visual-VM et son plug-in Visual-GC qui se basent sur l’infrastructure NetBeans RCP.
OSGi pour une conception modulaire CHAPITRE 1 17 plus forcément d’actualité avec des projets autour de l’automobile notamment (VEG pour Vehicule Expert Group).
Enfin, nous l’avons évoqué, l’architecture OSGi se rapproche de l’architecture SCA avec les travaux menés sur Distributed OSGi visant à offrir une extension multi- JVM des concepts offerts par OSGi. Parmi les différents produits sur le marché, on peut citer Nimbus et Fabric de la société Paremus (http://www.paremus.com).
Implémentations OSGi
OSGI est une norme et, à ce titre, elle peut trouver diverses implémentations adhé- rant à divers niveaux de spécifications. En dehors de l’implémentation de référence basique fournie sur le site officiel, on peut citer :
• Equinox: l’implémentation OSGi du consortium Eclipse, la véritable moelle épi- nière d’Eclipse, mais qui peut être utilisé de manière indépendante ;
• Apache Felix: l’implémentation de la fondation Apache ayant bénéficié de l’expertise de Richard Hall et de dons de la part de la fondation ObjectWeb ;
• Knopflerfish: une autre implémentation de qualité.
Eclipse n’est pas le seul produit à tirer bénéfice de cette plate-forme. On compte éga- lement de nombreux serveurs JEE :
• JOnAS 5, le serveur J2EE de la fondation OW2, basé sur OSGi (Felix) ;
• Glassfish v3 ;
• JBoss qui depuis sa version 5 expose une facette de son micronoyau en OSGi ;
• Websphere depuis la version 7 propose un service pack d’intégration OSGi.
La plate-forme OSGi, de par ses qualités d’architecture (dynamisme, maîtrise du cou- plage), s’impose donc même sur ces environnements fort éloignés des cas d’utilisations ciblés au départ qu’étaient les environnements légers pour applications embarquées.
Nous reparlerons des conteneurs OSGi en fin de chapitre 4.
Index
A
activate() 48 ANT 65–67
build-file 66 Ant 122
AOP - Aspect Oriented Programming 109, 157 Apache Ace 145
Apache Aries 16 Apache Celix 44
Apache Felix 15, 17, 22–23, 38–39, 56, 58, 60, 62, 66–67, 71, 91, 98, 105, 114, 133, 145, 150, 155
API 119
commande du shell 117 felix-scr 75
File-Install 121, 145 WebConsole 87 Apache Maven 60
API - Application Programming Interface 138 application
embarquée 4, 15, 29 J2EE 8
application embarquée 29 architecture orientée services 9 B
bibliothèque Java 39
Java standard 154
bnd 32, 34–35, 41, 64–65, 75, 88, 90, 96, 98, 128, 154, 158
bndtools 113
description de bundle 49 bnd.bnd 36
bndtools 31, 33–34, 66, 75–76, 90–91 créer un projet 33
installation 32 broker de messages 93
bundle OSGi 8, 16, 31, 39, 50, 76, 88, 110 couplage/découplage 93
création 32, 34, 67 dépendance 59
déploiement 36, 43, 65, 67
descripteur 35–36, 46, 59, 66–67, 78, 85, 144, 158, 166
encapsulation 40–41, 59 gestion des versions 73, 126 Import-Package 35
méta-information 34, 65, 67–68 méthode main() 34
Private-Package 35 référentiel 58
Service-Component 35 test unitaire 119, 121
tester la conformité avec la norme 58 Bundle-Version 41
C
cardinalité 85 Castor XML 140
classe Java standard 34, 67 ClassLoader Java 10, 12 commande du shell 155 ConfigAdmin 100, 130
propriétaire de la configuration 103 conteneur OSGi 8, 14, 19, 34, 50, 56, 88 couplage/découplage d’application 9, 15, 31, 44,
49, 51, 53, 100, 110
couplage/découplage de composants 151 Cron4J 153, 155–156
D
DBC - Design By Contract 109, 128
OSGi – Conception d’applications modulaires en Java 176
Declarative Services 76, 85, 114, 130 dépendance 8, 48, 59, 68, 71
circulaire 137–138 Distributed OSGi 17 E
EAI - Enterprise Application Integration 10 EasyMock 111
Eclipse 17, 19, 21, 32–33, 40, 42, 52, 57–58, 65–68, 76, 91, 113, 122, 127, 158 bndtools 75, 154
Market Place 32 PDE 31, 56, 147 plug-in 5–6 Eclipse Libra 16
EJB - Enterprise Java Beans 138, 147 encapsulation 149
Enterprise OSGi 16 entrepôt de composants 60
environnement de développement 19
Equinox 17, 19, 36, 38–39, 52, 57–58, 62, 66, 145 API 119
ERP - Enterprise Resources Planning 7 Event Service 74
EventAdmin 92–93, 98 EventHandler 93
Export-Package 41, 45, 137 F
Fabric 17 File-Install 155 G
gabarit de conception 129 Factory 130
Whiteboard 130, 133, 137, 149 gestion
des périphériques 14 des préférences 14, 101 des traces 14, 88
des versions 125, 127–128, 146–147 getServiceReference() 48
GlassFish 17, 19–20, 56 Google GUICE 70
H
Hibernate 137
HttpService 98, 100, 130 whiteBoard 98
HttpService Whiteboard 134 I
IDE - Integrated Development Environment 5 implémentation OSGi 17
Import-Package 40, 59, 112 Include-Resource 158
injection de dépendance 14–15, 49, 69–71, 75, 81, 85, 105, 112, 115, 130, 138, 146, 149, 158–159
dynamique 72
invocation dynamique de code 137 IoC - Inversion of Control 70 iPOJO 67
iText 150, 153–155 Ivy 127, 138 J
JAAS - Java Authentication and Authorization Service 7
JAR - Java ARchive 8, 35, 40, 64–65, 75, 154, 158 java.lang 140
java.lang.reflect 140
JBI - Java Business Integration 10 JBoss 17, 19
JCA - J2EE Connector Architecture 7 JDBC - Java DataBase Connectivity 7, 158 JDK - Java Development Kit 20
Jetty 98, 100, 130
JMS - Java Message Service 92–93, 138
JNDI - Java Naming and Directory Interface 7, 65, 138
JOnAS 17, 19, 21, 56, 65 classe de lancement 26 classe JOnAS 25 code source 24 script de lancement 22 shell OSGi 22
JPA - Java Persistence API 7, 16, 157 JTA - Java Transaction API 7
JUnit 120
JVM - Java Virtual Machine 8, 28, 56, 58, 92 K
Karaf API 119
Knopflerfish 17, 56, 58, 62 L
LDAP - Lightweight Directory Access Protocol 7
LogService 51, 92, 95, 103 M
MANIFEST.MF 28, 35, 40–41, 45, 48, 59, 64–65, 75, 112, 126, 128, 137, 147 Maven 65, 122, 126–127, 138, 147
META-INF/MANIFEST.MF 14, 16, 35, 50 méta-information 67, 70, 73, 112, 137, 147 micronoyau 22
modularité 110
MOM - Message Oriented Middleware 53, 93 N
NetBeans 58, 60 module 6 Nimbus 17
norme OSGi 14, 16 O
objet mock 111
OBR - OSGi Bundle Repository 56, 60 architecture 63
Oscar 56, 60 OSGi
chargement de classe 40 Declarative Services 67 environnement 55
plug-in de développement Eclipse 64 service 67
service de lancement d’un conteneur 27 OSGi Alliance 16, 58
OSGI-INF 85, 112 OSGI-OPT 73
P
paquetage 35, 41
PDE - Plug-in Development Environment 66–67, 113, 169
planification de tâche 153, 156
POJO - Plain Old Java Object 67, 146–147 Posh 119
Private-Package 47
propriétaire de la configuration 103, 108 publication dynamique via HTTP 14 Q
Quartz 153, 156 R
RCP - Rich Client Platform 16, 68 S
SCA - Software Component Architecture 15, 17 SCR - Service Component Runtime 70–71, 75,
84, 88, 96, 105, 108, 114, 145 exemple d’utilisation 76
fonctionnalité 71 mise en œuvre 73
sérialisation/désérialisation de données 137, 140 serve@home 29
serveur d’applications 7 serveur J2EE 17
service OSGi 14, 35, 44, 51, 74, 114, 156 cardinalité 72
ConfigAdmin 88, 159 déclaration 70
Declarative Services 108, 151, 158–159 disponibilité 119–120
EventAdmin 72, 150–151 EventService 95, 149
HttpService 98, 133, 136, 150 LogReaderService 88
LogService 72, 87, 149 Metatype 87
par défaut 43 publier 44 test unitaire 121 Service-Component 47 ServiceReference 95, 98
OSGi – Conception d’applications modulaires en Java 178
ServiceTracker 50, 133 ServletTracker 135 shell OSGi 117, 145 ShutdowHookThread 28 ShutdownHookThread 27
SOA - Service Oriented Application 128 SOA - Services Oriented Architecture 9–10, 15,
68, 110, 136, 152 spécifications OSGi
Compendium 16 Core 16
SPOF - Single Point Of Failure 116 Spring 15, 71, 75, 157
Spring IOC 70
Spring-DM 73, 130, 146 SpringSource 127
SQLite 150, 154, 158–159 SRC 50
stratégie de bouchonnage 110
Swing 22–23, 101, 108, 150, 155 SWT 101
synchronized 81 T
test unitaire 109, 111 durée 124
environnement d’exécution 120 initialisation 120
TestNG 120–121, 124 Tomcat 100, 130 topic 93, 95 W
WebConsole 71, 88 Websphere 17 X
Xerial 158
Core BundleContext Bundle
Knopflerfish
Compendium httpService LogService Spécifications
Implémentations
Outils de développement
Outils d’administration
Equinox Felix
bnd bndTools iPojo spring
gogo Felix-stall Webconsole
