Eclipse的光环——插件体系结构
(2006-08-07 15:43)
分类： web
Eclipse的光环——插件体系结构
文/赵勇
Eclipse既是一个全能的开发工具和工作平台，又是一份极好的学习资料。今天的Eclipse平台如此火爆，其插件体系结构功不可没。为了体验这种闪光的技术思想，就不得不首先了解其插件体系结构，并从这里打开一扇通向Eclipse技术的大门。
Eclipse及其插件体系结构
整个Eclipse采用平台加插件体系结构，Eclipse Platform Runtime作为整个系统的基础，是一个专门为插件提供的运行时容器，其本身不具备任何面向用户的业务功能。就像一个常见的J2EE容器，如果没有应用，那么也就是一个纯粹的中间件。同样如果没有插件，Eclipse平台的运行时就是一个纯粹的容器。所有的业务功能，都是封装在Eclipse的插件中的，尽管现在Eclipse RCP的开发炙手可热，但也不能脱离插件而单独存在。Eclipse中的Workspace，Team，JDT（Java开发工具包）和PDE（插件开发环境）本身就是用插件来实现的。由于Eclipse采用了完全开放的扩展方式，在熟练的程序员手里，Eclipse更像一个高级的玩具，你可以自由地实现你想要的功能，唯一束缚你的可能就是你的想象力了。
Eclipse的给我们带来最重要的思想就是微内核与可扩展的插件体系结构。与Eclipse几乎同时代崛起的JBoss采用的也是微内核的可扩展机制，JBoss的流行带来的JMX的流行，JMX规范使得基于Java的应用框架或中间件平台常常会采用这种流行的可扩展方式。但是JMX本身作为一个规范，其过高的抽象程度虽然带来了更多的灵活性，但是降低了开发时候的效率，对于诸如应用服务器这样的中间件虽然适用，但是对于Eclipse这样面向应用的中间件（或者说是面向插件），JMX的级别略微显得有些原始。而Eclipse的插件机制更为彻底，也更为具体，因此在特定的平台上，具有更方便的使用性。
当应用服务器发展风头正劲的21世纪初期，Eclipse的出现无疑让人们对中间件的看法更加深化。Eclipse被设计成一个中间件服务器，每一个插件就是一个运行在Eclipse规范上的应用包，中间件并不会为你提供服务，而真正的业务工作都是运行在中间件中的业务模块。它将这种插件模式发挥到了极至。Eclipse内核只是一个纯粹的插件运行环境，而我们常常看到的Eclipse IDE，其实都是体现在那些林林总总的Eclipse插件中的。
为什么水平的分层机构和微内核可扩展的机制会成为如此受欢迎的流行因素呢？计算机界的一位泰山北斗曾经解释说“增加一个中间层可以解决软件中的大部分问题”。垂直的体系结构具有比较弱的可扩展能力，对于开发，测试等等都会带来发散的结果。在面向对象的软件世界里，适当的层次结构就成为我们降低耦合，增加扩展性的有力工具。
其实插件的结构在软件行业中并不是一个很新的概念，早期的计算机系统，软件硬件是一体的，那时候的应用软件是固化在硬件中的逻辑，随着操作系统和编译程序的发展，软件，硬件的体系结构才相对独立，而应用软件和硬件之间的平台就是操作系统。此时，各种应用程序就是运行在操作系统之上的插件，操作系统就是一个插件平台。而现代的中间件和Eclipse这样的平台不过是操作系统之上的另外一种插件容器。
从Eclipse3.0以后，Eclipse就采用OSGI来作为其插件体系结构实现的基础。OSGI是一套开放的标准，Eclipse引入OSGI主要是考虑网络范围内的互操作性。每个Eclipse的插件都是一个OSGI的模块，Eclipse的平台核心就是一个OSGI的参考实现。在最近的版本中，OSGI的参考实现已经从内核中被剥离，形成了一个新的子项目：Equinox - an OSGi framework。
一个OSGI模块最重要的就是Bundle和Service，我们可以认为Bundle是一种插件管理器，主要是通过BundleActivator管理模块的生命周期，而Service则是这个模块可暴露对外的服务对象。这里体现了OSGI和传统的Plug-in Framework不同的一个地方，管理和静态结构分开，每个Bundle拥有自己的ClassLoader以及context，通过context可进行服务的注册、卸载等，这些操作都会通过事件机制广播给相应的其他的Bundle；一般来说都为通过在Bundle中编写初始需要注册的服务的方法来完成Bundle可供外部使用的服务的暴露功能。
启动时Eclipse 核心会检查所有的插件并注册，但是直到被调用，该插件的才会被实例化，这也就是我们常说的懒加载。Eclipse启动后，插件处于等待激活和被调用状态，由程序激活插件的功能，或用户输入会造成插件的初始化的事件等，从而实现预定的功能，这一点和一般的应用程序开发本质上没有区别，只不过以前我们开发应用程序，完全是Case by case， 也就是各为其主，现在如果你决定投身到Eclipse的世界中，你就要树立这样一种世界观，即所有的功能都是通过插件来实现的，你的应用程序不过是Eclipse平台运行时和你的插件的集合。
也许你会问，你能用Eclipse来做什么？
首先，你可以用它来做你的开发工具，基于EclipseSDK和一些开源的插件你可以实现Java，J2EE，C，C＋＋和XML，Web等的开发工作。
其次，你可以扩展Eclipse，编写你自己的插件完成一些功能如建模，项目管理等。
最后也是最重要的，你可以使用Eclipse开发应用程序或者RCP程序，本系列文中的下文中，将会给你带来详细的介绍。
插件开发环境
目前Eclipse SDK使用比较常见的版本是3.1.2，我们可以从Eclipse社区（www.eclipse.org/downloads/）直接获取这个免费的软件包，它包括Eclipse platform，JDT和PDE。当然，启动Eclipse之前，请确认你已经安装了J2SE 1.4以上的JDK或者JRE来运行它。
首次启动Eclipse，它会让你配置工作区，所谓的工作区（workspace）就是我们主要存放项目的地方，一般选择默认选项即可，早期的版本只能在初始化的时候设定工作区，现在可以随时在文件菜单中点击切换工作区来实现工作区的切换。我们一般会为一个项目(现实中的项目)设定一个工作区，其中会包含一组相关的Java项目或者其他类型的项目，以及一些资源项目等。从3.0版本开始，Eclipse加入了非常实用的欢迎页，可以导航到示例和一些教程，对于初学者这是很实用的。实际上如果你有充分的时间，这些sample和教程可以帮助你成为一个不错的Eclipse开发人员。
在Eclipse中你必须要了解的几个概念就是透视图和视图，编辑器等，这些概念都可以从相关的帮助文档中获取。
现在假定你是一个没有任何Eclipse平台插件开发经验的开发人员，你将随我一起去探索神秘的插件世界。我们要一起开发一个简单的插件。
尽管你对Eclipse 开发还并不了解，但你应该会想到，这里需要有一个契约以保证插件能够和插件的容器通信，这个契约可能是一个API规范，也可能是一种编程模型，但是在Eclipse中，我们会拥有一个完整的插件开发和配置规范。
这里首先需要一个抽象的插件定义，基础平台只通过固定的抽象接口和具体的插件交互，在平台的眼里，是不应该知道不同的插件的差别的。平台和插件（包括插件与插件通过平台的）的交互通过固定的接口实现，而用户与插件的交互则是通过插件本身对UI事件的响应来实现的。
扩展（Extension）是Eclipse中一个关键的机制，插件利用扩展向Eclipse平台添加新功能。但是扩展不能随意地创建，必须按照扩展点（Extension Point，参照图一中插头的标记）定义的规范进行明确的声明，Eclipse才能识别出这些扩展。所谓扩展点，就是Eclipse定义出来可以让你扩展的地方，可以认为是一些扩展的契约，而扩展，这是你对这些扩展点的实现，当然你自己的插件也可以定义扩展点供别的开发人员扩展。我们不仅可以使用Eclipse提供的众多现成的扩展点，而且还可以定义新的扩展点，并在该扩展点上进行扩展。
Eclipse平台本身的实现定义了很多的扩展点供你扩展，你可以从多个角度进行扩展，常见的扩展点有：
动作集（actionSet）；
编辑器（editor）；
弹出式菜单（popUpMenu）；
视图（views）；
透视图（perspectives）；
属性页(propertyPages)等。
当然，扩展点的定义比较复杂。不过Eclipse为用户提供了图形化的编辑界面，我们只要点击鼠标，Eclipse就会自动生成代码，使扩展点的定义变得非常简单。当然，也只有上面提到的这些扩展点能够生成代码。
你可以认为一个扩展点就是不同的插件和Eclipse平台绑定的契约，而扩展则可以认为是一个具体的绑定，一个扩展点会有多个扩展。举个例子，Eclipse提供了一个视图的扩展点，因此我们平台的很多视图都是对该扩展点的扩展，那么如果你的插件扩展了视图扩展点，那么系统就会明确的知道你一定有一个视图，并且该视图要实现特定的接口，以保证平台能够加载并显示它，但是视图本身的逻辑和要展现的内容，平台则不会关心。
这也反映了一种互操作的通用设计原则，即规范化的接口和配置。举个简单的例子，EJB容器和EJB本身的交互，很多时候就要通过EJB规范的接口及事务，安全等的配置来实现，这种接口和配置的规范越简单，其灵活性越好但是开发的代价越高。因此在现实中需要某种平衡。比如，Servlet只定义了简单的DOGET和DOPOS这样的接口，虽然简单灵活，但是开发成本则随之增加，所以有了JSP 这样复杂一些的规范，但是可以简化开发。在JSP的基础上，我们很快又有了Struts等这样的框架，复杂程度更上一层，但是开发的效率则又有提高。Eclipse通过大量的插件和扩展点很好地实现了这种平衡，一旦掌握了这种开发技巧和思维方式，基于Eclipse项目本身的优秀插件和无数的开源插件，你的开发效率将得到很大的提高。
那么我们的插件应该如何来组织和编写呢？Eclipse的平台价值就在于他已经准备好了被扩展，因此提供了完整的插件开发环境，也就是我们常说的PDE。
事实上，开发Eclipse程序的核心任务主要包含创建实现一个或者多个扩展的插件。我们看见很多的平台因为没有一个易用的开发工具而淹没在茫茫的代码中，幸亏Eclipse提供了一个非常好用的插件开发环境（PDE）。PDE是作为Eclipse SDK的一个部分而存在的，它本身的实现也是通过一组插件来实现的。
如果你需要创建一个插件，你就必须打开PDE透视图，为你的插件新建一个Plug-in项目。插件项目具有一些特定的配置，比如说它们每一个都有一个插件描述符（一个manifest和/或一个plugin.xml文件），一个基于描述符指定的依赖关系的动态classpath，特殊的编译器，和其他配置属性。PDE提供了一个插件创建向导，可以选择各种需要的部分创建插件项目。
从开发人员的直觉来看，所谓的插件就是一些符合接口的类的集合和一些配置文件定义交互的关系。我们当然可以手写配置文件，但是使用PDE的可视化编辑器工作起来效率更高。插件Manifest编辑器用到3个文件：MANIFEST.MF，plugin.xml和build.properties.它允许你编辑所有必要的属性来描述一个插件，它的基本运行时要求，依赖，扩展，扩展点等等，当开发插件的时候你需要做更详细的了解。
光环的风暴
由于Eclipse的兴起，直接给Java IDE市场带来深远的影响，基于完全开源的Eclipse Java IDE，一些商业公司发布自己IDE产品（如WSAD，Myeclipse，RAD以及国内一些厂商的IDE等）。目前的Java IDE领域，Eclipse占据绝对优势，今年2月份连著名的开发工具厂商Borland都宣布要出售开发工具部门，未来的JBiulder将怎样，还是一个未知之数。
与此同时，Eclipse的发展直接带动了第三方插件市场的发展。尽管国外有很多著名的开源Eclipse插件，但一些商业性质的插件也在新兴的市场上站住了脚。对国内的软件公司，这未尝不是一个好机会，比如国内的中创软件，就正在从事这方面的一些工作，尽管中国的插件市场还有很多困难需要克服，但是我们期待国内的软件公司在Eclipse插件领域能有所成就。
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声明：该文章已发表于《程序员》2006年第五期，如要引用请注明出处。
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文/赵勇
Eclipse既是一个全能的开发工具和工作平台，又是一份极好的学习资料。今天的Eclipse平台如此火爆，其插件体系结构功不可没。为了体验这种闪光的技术思想，就不得不首先了解其插件体系结构，并从这里打开一扇通向Eclipse技术的大门。
Eclipse及其插件体系结构
整个Eclipse采用平台加插件体系结构，Eclipse Platform Runtime作为整个系统的基础，是一个专门为插件提供的运行时容器，其本身不具备任何面向用户的业务功能。就像一个常见的J2EE容器，如果没有应用，那么也就是一个纯粹的中间件。同样如果没有插件，Eclipse平台的运行时就是一个纯粹的容器。所有的业务功能，都是封装在Eclipse的插件中的，尽管现在Eclipse RCP的开发炙手可热，但也不能脱离插件而单独存在。Eclipse中的Workspace，Team，JDT（Java开发工具包）和PDE（插件开发环境）本身就是用插件来实现的。由于Eclipse采用了完全开放的扩展方式，在熟练的程序员手里，Eclipse更像一个高级的玩具，你可以自由地实现你想要的功能，唯一束缚你的可能就是你的想象力了。
Eclipse的给我们带来最重要的思想就是微内核与可扩展的插件体系结构。与Eclipse几乎同时代崛起的JBoss采用的也是微内核的可扩展机制，JBoss的流行带来的JMX的流行，JMX规范使得基于Java的应用框架或中间件平台常常会采用这种流行的可扩展方式。但是JMX本身作为一个规范，其过高的抽象程度虽然带来了更多的灵活性，但是降低了开发时候的效率，对于诸如应用服务器这样的中间件虽然适用，但是对于Eclipse这样面向应用的中间件（或者说是面向插件），JMX的级别略微显得有些原始。而Eclipse的插件机制更为彻底，也更为具体，因此在特定的平台上，具有更方便的使用性。
当应用服务器发展风头正劲的21世纪初期，Eclipse的出现无疑让人们对中间件的看法更加深化。Eclipse被设计成一个中间件服务器，每一个插件就是一个运行在Eclipse规范上的应用包，中间件并不会为你提供服务，而真正的业务工作都是运行在中间件中的业务模块。它将这种插件模式发挥到了极至。Eclipse内核只是一个纯粹的插件运行环境，而我们常常看到的Eclipse IDE，其实都是体现在那些林林总总的Eclipse插件中的。
为什么水平的分层机构和微内核可扩展的机制会成为如此受欢迎的流行因素呢？计算机界的一位泰山北斗曾经解释说“增加一个中间层可以解决软件中的大部分问题”。垂直的体系结构具有比较弱的可扩展能力，对于开发，测试等等都会带来发散的结果。在面向对象的软件世界里，适当的层次结构就成为我们降低耦合，增加扩展性的有力工具。
其实插件的结构在软件行业中并不是一个很新的概念，早期的计算机系统，软件硬件是一体的，那时候的应用软件是固化在硬件中的逻辑，随着操作系统和编译程序的发展，软件，硬件的体系结构才相对独立，而应用软件和硬件之间的平台就是操作系统。此时，各种应用程序就是运行在操作系统之上的插件，操作系统就是一个插件平台。而现代的中间件和Eclipse这样的平台不过是操作系统之上的另外一种插件容器。
从Eclipse3.0以后，Eclipse就采用OSGI来作为其插件体系结构实现的基础。OSGI是一套开放的标准，Eclipse引入OSGI主要是考虑网络范围内的互操作性。每个Eclipse的插件都是一个OSGI的模块，Eclipse的平台核心就是一个OSGI的参考实现。在最近的版本中，OSGI的参考实现已经从内核中被剥离，形成了一个新的子项目：Equinox - an OSGi framework。
一个OSGI模块最重要的就是Bundle和Service，我们可以认为Bundle是一种插件管理器，主要是通过BundleActivator管理模块的生命周期，而Service则是这个模块可暴露对外的服务对象。这里体现了OSGI和传统的Plug-in Framework不同的一个地方，管理和静态结构分开，每个Bundle拥有自己的ClassLoader以及context，通过context可进行服务的注册、卸载等，这些操作都会通过事件机制广播给相应的其他的Bundle；一般来说都为通过在Bundle中编写初始需要注册的服务的方法来完成Bundle可供外部使用的服务的暴露功能。
启动时Eclipse 核心会检查所有的插件并注册，但是直到被调用，该插件的才会被实例化，这也就是我们常说的懒加载。Eclipse启动后，插件处于等待激活和被调用状态，由程序激活插件的功能，或用户输入会造成插件的初始化的事件等，从而实现预定的功能，这一点和一般的应用程序开发本质上没有区别，只不过以前我们开发应用程序，完全是Case by case， 也就是各为其主，现在如果你决定投身到Eclipse的世界中，你就要树立这样一种世界观，即所有的功能都是通过插件来实现的，你的应用程序不过是Eclipse平台运行时和你的插件的集合。
也许你会问，你能用Eclipse来做什么？
首先，你可以用它来做你的开发工具，基于EclipseSDK和一些开源的插件你可以实现Java，J2EE，C，C＋＋和XML，Web等的开发工作。
其次，你可以扩展Eclipse，编写你自己的插件完成一些功能如建模，项目管理等。
最后也是最重要的，你可以使用Eclipse开发应用程序或者RCP程序，本系列文中的下文中，将会给你带来详细的介绍。
插件开发环境
目前Eclipse SDK使用比较常见的版本是3.1.2，我们可以从Eclipse社区（www.eclipse.org/downloads/）直接获取这个免费的软件包，它包括Eclipse platform，JDT和PDE。当然，启动Eclipse之前，请确认你已经安装了J2SE 1.4以上的JDK或者JRE来运行它。
首次启动Eclipse，它会让你配置工作区，所谓的工作区（workspace）就是我们主要存放项目的地方，一般选择默认选项即可，早期的版本只能在初始化的时候设定工作区，现在可以随时在文件菜单中点击切换工作区来实现工作区的切换。我们一般会为一个项目(现实中的项目)设定一个工作区，其中会包含一组相关的Java项目或者其他类型的项目，以及一些资源项目等。从3.0版本开始，Eclipse加入了非常实用的欢迎页，可以导航到示例和一些教程，对于初学者这是很实用的。实际上如果你有充分的时间，这些sample和教程可以帮助你成为一个不错的Eclipse开发人员。
在Eclipse中你必须要了解的几个概念就是透视图和视图，编辑器等，这些概念都可以从相关的帮助文档中获取。
现在假定你是一个没有任何Eclipse平台插件开发经验的开发人员，你将随我一起去探索神秘的插件世界。我们要一起开发一个简单的插件。
尽管你对Eclipse 开发还并不了解，但你应该会想到，这里需要有一个契约以保证插件能够和插件的容器通信，这个契约可能是一个API规范，也可能是一种编程模型，但是在Eclipse中，我们会拥有一个完整的插件开发和配置规范。
这里首先需要一个抽象的插件定义，基础平台只通过固定的抽象接口和具体的插件交互，在平台的眼里，是不应该知道不同的插件的差别的。平台和插件（包括插件与插件通过平台的）的交互通过固定的接口实现，而用户与插件的交互则是通过插件本身对UI事件的响应来实现的。
扩展（Extension）是Eclipse中一个关键的机制，插件利用扩展向Eclipse平台添加新功能。但是扩展不能随意地创建，必须按照扩展点（Extension Point，参照图一中插头的标记）定义的规范进行明确的声明，Eclipse才能识别出这些扩展。所谓扩展点，就是Eclipse定义出来可以让你扩展的地方，可以认为是一些扩展的契约，而扩展，这是你对这些扩展点的实现，当然你自己的插件也可以定义扩展点供别的开发人员扩展。我们不仅可以使用Eclipse提供的众多现成的扩展点，而且还可以定义新的扩展点，并在该扩展点上进行扩展。
Eclipse平台本身的实现定义了很多的扩展点供你扩展，你可以从多个角度进行扩展，常见的扩展点有：
动作集（actionSet）；
编辑器（editor）；
弹出式菜单（popUpMenu）；
视图（views）；
透视图（perspectives）；
属性页(propertyPages)等。
当然，扩展点的定义比较复杂。不过Eclipse为用户提供了图形化的编辑界面，我们只要点击鼠标，Eclipse就会自动生成代码，使扩展点的定义变得非常简单。当然，也只有上面提到的这些扩展点能够生成代码。
你可以认为一个扩展点就是不同的插件和Eclipse平台绑定的契约，而扩展则可以认为是一个具体的绑定，一个扩展点会有多个扩展。举个例子，Eclipse提供了一个视图的扩展点，因此我们平台的很多视图都是对该扩展点的扩展，那么如果你的插件扩展了视图扩展点，那么系统就会明确的知道你一定有一个视图，并且该视图要实现特定的接口，以保证平台能够加载并显示它，但是视图本身的逻辑和要展现的内容，平台则不会关心。
这也反映了一种互操作的通用设计原则，即规范化的接口和配置。举个简单的例子，EJB容器和EJB本身的交互，很多时候就要通过EJB规范的接口及事务，安全等的配置来实现，这种接口和配置的规范越简单，其灵活性越好但是开发的代价越高。因此在现实中需要某种平衡。比如，Servlet只定义了简单的DOGET和DOPOS这样的接口，虽然简单灵活，但是开发成本则随之增加，所以有了JSP 这样复杂一些的规范，但是可以简化开发。在JSP的基础上，我们很快又有了Struts等这样的框架，复杂程度更上一层，但是开发的效率则又有提高。Eclipse通过大量的插件和扩展点很好地实现了这种平衡，一旦掌握了这种开发技巧和思维方式，基于Eclipse项目本身的优秀插件和无数的开源插件，你的开发效率将得到很大的提高。
那么我们的插件应该如何来组织和编写呢？Eclipse的平台价值就在于他已经准备好了被扩展，因此提供了完整的插件开发环境，也就是我们常说的PDE。
事实上，开发Eclipse程序的核心任务主要包含创建实现一个或者多个扩展的插件。我们看见很多的平台因为没有一个易用的开发工具而淹没在茫茫的代码中，幸亏Eclipse提供了一个非常好用的插件开发环境（PDE）。PDE是作为Eclipse SDK的一个部分而存在的，它本身的实现也是通过一组插件来实现的。
如果你需要创建一个插件，你就必须打开PDE透视图，为你的插件新建一个Plug-in项目。插件项目具有一些特定的配置，比如说它们每一个都有一个插件描述符（一个manifest和/或一个plugin.xml文件），一个基于描述符指定的依赖关系的动态classpath，特殊的编译器，和其他配置属性。PDE提供了一个插件创建向导，可以选择各种需要的部分创建插件项目。
从开发人员的直觉来看，所谓的插件就是一些符合接口的类的集合和一些配置文件定义交互的关系。我们当然可以手写配置文件，但是使用PDE的可视化编辑器工作起来效率更高。插件Manifest编辑器用到3个文件：MANIFEST.MF，plugin.xml和build.properties.它允许你编辑所有必要的属性来描述一个插件，它的基本运行时要求，依赖，扩展，扩展点等等，当开发插件的时候你需要做更详细的了解。
光环的风暴
由于Eclipse的兴起，直接给Java IDE市场带来深远的影响，基于完全开源的Eclipse Java IDE，一些商业公司发布自己IDE产品（如WSAD，Myeclipse，RAD以及国内一些厂商的IDE等）。目前的Java IDE领域，Eclipse占据绝对优势，今年2月份连著名的开发工具厂商Borland都宣布要出售开发工具部门，未来的JBiulder将怎样，还是一个未知之数。
与此同时，Eclipse的发展直接带动了第三方插件市场的发展。尽管国外有很多著名的开源Eclipse插件，但一些商业性质的插件也在新兴的市场上站住了脚。对国内的软件公司，这未尝不是一个好机会，比如国内的中创软件，就正在从事这方面的一些工作，尽管中国的插件市场还有很多困难需要克服，但是我们期待国内的软件公司在Eclipse插件领域能有所成就。
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声明：该文章已发表于《程序员》2006年第五期，如要引用请注明出处。
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