模組化 Java：靜態模組化與 OSGi Bundle 實作

前言

模組化是大型 Java 系統的關鍵特徵。建構腳本常將專案劃分為多模組以優化建構，但執行期模組劃分鮮少被考量。本系列第二篇聚焦靜態模組化：如何建立 Bundle、安裝至 OSGi 引擎、建立版本相依。下一篇將探討動態模組化。

OSGi 基礎與 Bundle 結構

Java 開發期以套件為模組單元，部署期以 JAR 為單元。Maven 等工具確保編譯期一致性，但執行期 Classpath 仍可能出現相依不一致。OSGi 解決方案：模組宣告相依需求，執行期啟動前先行檢查。OSGi R4.2 為當前規範版本。

OSGi 模組稱為 Bundle，本質為含額外資訊的 JAR 檔（MANIFEST.MF）。必要標頭：

• Bundle-ManifestVersion: 2 (R4 規範)
• Bundle-SymbolicName：反向域名識別符，如 com.infoq
• Bundle-Version：major.minor.micro.qualifier 格式

建立首個 Bundle

最小化 Bundle 僅需上述三標頭。進階範例加入 Bundle-Activator（生命週期掛鉤，類似 main 方法）與 Import-Package（宣告執行期相依）：

Bundle-Activator: com.infoq.ExampleActivator
Import-Package: org.osgi.framework

Bundle-Activator 指定啟動/停止時實例化並呼叫的類別；Import-Package 宣告程式碼所需套件，缺少將拋出 NoClassDefFoundError。

OSGi 引擎選擇與操作

主流開源引擎：

編譯打包：javac -cp framework.jar ... && jar cfm example.jar MANIFEST.MF com。安裝後引擎分配數值 ID，透過 ss 或 bundles 查詢。

模組相依與封裝隔離

模組化優勢：

1. 強制模組化約束：避免像 Jetty 客戶端意外相依伺服端內部類別的情況。
2. 公開 API 與內部實作分離：Java public 僅限類別層級，OSGi 可精確控制匯出套件，未匯出套件對其他 Bundle 不可見。

範例：com.infoq.templater Bundle 匯出 com.infoq.templater.api，隱藏 .internal 實作。Client Bundle 透過 Require-Bundle 或 Import-Package 相依，僅能存取 API，實作細節完全封裝，未來可安全替換實作。

# Templater Bundle MANIFEST
Export-Package: com.infoq.templater.api

# Client Bundle MANIFEST
Require-Bundle: com.infoq.templater
Import-Package: org.osgi.framework

版本化相依管理

Bundle 與套件均可版本化。Import-Package 或 Require-Bundle 可指定版本範圍：

• Require-Bundle: com.infoq.templater;bundle-version="1.0.0"（最低 1.0.0）
• Import-Package: com.infoq.templater.api;version="[1.0,2.0)"（1.x 範圍，含 1.0 不含 2.0）

OSGi 允許同一 Bundle 多版本共存（如舊客戶端用 1.0，新客戶端用 2.0），僅需確保單一 Bundle 傳遞鏈不同時相依衝突版本。

實驗驗證

於 Equinox 中安裝 templater (ID 1) 與 amazon (ID 2)，啟動 ID 2 輸出：Starting https://www.amazon.co.uk/dp/1411609255，驗證服務正常運作。

總結

本文介紹 Equinox、Felix、Knopflerfish 三大引擎，實作帶相依關係的兩個 Bundle，闡述版本化相依機制。目前模組化仍為靜態，下一篇將探討 OSGi 動態特性：Bundle 如何響應其他 Bundle 的生命週期變化。