Eclipse平台架构技术分析及基于RCP的应用研究

Eclipse是一个具有先进软件设计和实现技术的开发框架。应用软件在Eclipse中被称为“插件”。它们在架构中互动工作，完美的集成。随着Eclipse3.0加强了对RCP(Rich Client Program)开发的支持，Eclipse已成为广为业界所支持的开放性标准软件开发环境，业界已成事实的工业标准。

Eclipse的特点：跨平台；提供了GUI和非GUI；语言中立；基于插件的开放的、可扩展的平台。

1. Eclipse技术剖析

1.1 Eclipse体系结构概述

Eclipse的结构体系如下图所示：

 
图1 Eclipse体系结构图

Eclipse类似于“软总线”的体系结构，Eclipse的核心部分(Platform Runtime)类似于一条“即插即用”的“总线”，它提供了许多的“插槽”(扩展点：extension point)。其余的部分都可看成类似于外部设备的“插件”（Plug-in），可随时加载和卸载。更为灵活的是每个插件又提供了“插槽”可继续安装其他的插件。

Eclipse分为Eclipse平台、JDT、PDE、其他的插件几个部分。其中Eclipse平台是整个系统的基础，Eclipse的核心。JDT 是提供了用于编辑、查看、编译、调试和运行Java代码的专门插件。PDE构建于Eclipse平台和JDT之上，提供了专门开发插件的工具。

Eclipse平台是在其上创建插件扩展的核心框架和服务的名称，是一个通用的基础架构。平台由平台运行时、工作空间、工作台、帮助、小组、调试构成。平台在结构上大致可分为核心（core）和用户界面（UI）两层。核心是与用户界面无关的基础结构，包含平台运行时和插件管理、工作空间和资源管理以及版本和配置管理。其中平台运行时又是Eclipse平台的核心。

1.2 平台运行时（Platform Runtime）：

运行时相当于一个微内核，是插件的核心引擎。它位于平台核心中最低级别的部分，由org.eclipse.osgi和org.eclipse.core.

runtime两个插件组成，其他所有的插件都依赖于这两个插件。

1)运行时的功能：

a)定义插件的结构以及它们包含的实现详细信息（bundle 和类载入器）。

b)查找和执行主要的Eclipse应用程序以及维护插件的注册表、扩展和扩展点。

c)提供实用程序（例如，记录、调试跟踪选项、适配器、首选项库和并发性基础结构）。

2)运行时工作原理：

运行时管理着一个插件注册表（所有插件的标识），当Eclipse启动时，运行时内核先是定位JRE的位置，然后启动startup.jar扫描 plugins和features目录下的插件配置文件,对插件进行初始化注册到OSGi中，并保存配置文件中的信息。然后查找清单文件中声明的 extension point和extension，将二者匹配，保存插件的依赖关系。最后启动应用。

运行时对插件实行“lazy load“，只有当需要使用插件时才将其调入内存。不需要时选择适当的时机清除出内存。

1.3 OSGi－1.4 Eclipse平台技术的核心参照

1.3.1 OSGi概述：
Eclipse体系架构是参照OSGi实现的。核心插件org.eclipse.osgi就是OSGi的实现。

OSGi（Open Service Gateway Initiative）是一个为家用硬件设备的远程互访建立的一个开放的规范。它包括构建开放的可交付网络服务的各方面。

OSGi中的应用称为bundle，每个bundle可提供一定数量的服务（Services）。每一个安装在OSGi服务平台的bundle都有一个与之关联的bundle对象（object），它负责管理bundle的生命周期。bundle有诸如安装、停止、活动等多种状态。

1.3.2 OSGi主要的规范

◆n 框架规范（Framework）：OSGi规范的核心,提供了一个通用的、安全可管理的Java 框架。提供了以下功能：

管理bundle的安装和更新。bundle安装后会注册一定数量的服务,可被同一Framework下的其他bundle使用。不同bundle提供的Services可构成一个大规模的Services，不同的bundle和Services形成依赖。这种依赖关系由Framework负责管理。
Framework为bundle提供了代码动态加载的功能, OSGi兼容设备可以任意加载和卸载OSGi bundle。使得开发者开发、部署一个大规模的Services变的很容易。Framework还为Java bundle开发者提供了简明一致的编程模型，允许开发者将自己的接口规范绑定到OSGI环境中的Services。

◆包管理服务（Package Admin Service）规范：管理不同n bundle之间的引用关系。 当bundle更新或者卸载时判断是否有其他的服n 务正在使用当前的bundle。

◆启动层次（Start Level）规范：定义了启动和停止一个OSGi服n 务平台时，n 不同n bundle的启动或者停止的先后顺序。

◆权限管理服务（Permission Admin Service）规范：对bundle间的访问权限进行控制。

Eclipse实现了OSGi规范，平台运行（runtime）实现了Framework标准，提供了相应的核心功能。插件在效果上相当于bundle，整个体系灵活而且强大。

1.4 Eclipse的插件技术：

1.4.1 与插件相关的概念

◆ 插件（Plug-in）：Eclipse功能实现的最小单位,包含Java代码或其他文件。实现插件的类一般都继承或实现某些类或接口。插件位于plugins目录下，n 使用清单文件plugin.xml向系统说明如何集成到平台。

◆ 扩展点（extension point）：具有命名n 特性的信息收集点，n 也就是为插件提供的接口。每一个插件都是在已有的扩展点上开发，同n 时可自定义扩展点，n 以便在这个插件上继续开发。正是由引入了扩展点，n 插件不n 仅可以安装在Eclipse的平台上，n 还可以安装到其他插件上。

◆扩展（extension）：对扩展点的实现。每个插件至少实现了一个扩展点。

1.4.2 Eclipse插件的通信机制

插件之间的通信是通过扩展点来实现的。首先插件A声明了扩展点P及其实现规则接口I。插件B如果要扩展插件A的扩展点P，则生成一个实现接口I的类C，从而实现对P的扩展。在实际运行时，插件A找到类C并实例化，然后调用其实现了接口I中的方法。

 
图2插件的通信机制

当需要与实现某扩展点的插件通信时，根据实现扩展的插件清单plugin.xml中extension标签声明中的“class”属性查找并装入类，再根据实现扩展类的规则来调用该类中的方法，从而实现了扩展。

2 Eclipse技术的应用：

2.1 开发插件

利用PDE可以方便快捷把应用程序开发成插件，打包后放到plugins目录下，Eclipse启动时会找到相应的插件。这种方式可开发GUI和非 GUI插件。如开发GUI插件，一般是对平台的操作组（actionSets）进行扩展，实现在菜单栏中添加菜单项。然后提供透视图、视图、编辑器的扩展。其过程如下。使用这种方式开发的应用只能作为Eclipse的插件运行，必须安装Eclipse。

插件开发的流程

1）决定插件如何与平台集成

2）标识需要进行添加的扩展点以便与用户的插件进行集成

3）根据扩展点的规范来实现这些扩展。如实现扩展点所要求的特定的接口。

4）提供清单文件（plugin.xml），它描述用户正在提供的扩展以及代码的封装。Eclipse就是解析这个文件来加载插件的。

2.2 开发RCP应用

胖客户端程序（RCP）是指运算和商务逻辑是在客户端实现的应用，相反的在服务器端实现的称为瘦客户端程序。

Eclipse RCP提供了一个通用的工作台，开发人员可以扩展该工作台来构造自己的应用程序。利用RCP可以开发出独立的应用，从而脱离了Eclipse平台的IDE环境。一个RCP至少要实现一个插件，并且可以使用与 Eclipse IDE 相同的用户界面元素。运行Eclipse RCP不需要安装Eclipse。

开发Eclipse RCP的步骤：

1）确定扩展点。插件需要实现哪些扩展点。

2）编写插件清单plugin.xml。

3）生成组件类来实现扩展。

4）创建WorkbenchAdvisor 类。构建 RCP的核心任务之一就是创建一个实现抽象类WorkbenchAdvisor的类。WorkbenchAdvisor负责配置工作台，当执行 RCP 应用程序时，将显示该工作台。

5）接下来需要创建Application类。它相当于与Java类中的main方法，是RCP应用程序的主要入口点，需要定义org.eclipse.core.runtime.applications 扩展点，并实现IPlatformRunnable接口。

6）创建并导出一个应用程序，并生成一个插件。将其放在plugins目录。

7）配置config.ini文件。需要定义product、application和闪屏等信息。

 
图3 信息家电嵌入式仿真开发平台目录结构

2.3 构造开发环境IDE

由于Eclipse实现了RCP 技术，重构了Eclipse的核心，使得工作平台与IDE分离。实现了一个独立的工作平台。利用平台提供的扩展点可以更加方便的构建IDE，把工具开发成插件，添加到平台即可。比如添加JDT插件，就会构造出开发Java的IDE，提供了CDT就可以用来开发C/C++。理论上可以构建任何类型的IDE。

3 Eclipse技术在信息家电嵌入式仿真开发平台研制中的应用

3.1信息家电嵌入式仿真平台系统概述

系统通过对ARM系列处理器指令集及体系结构的模拟、外部设备功能的仿真，构造了一个虚拟运行环境，其上运行LINUX操作系统和应用。系统具有很好的仿真性能。

 
图4 仿真平台系统总体结构图

整个系统为一个RCP应用，各子系统以插件的形式实现。在实现过程中充分利用了Eclipse技术：如利用了Workbench能够添加“标准操作”的特点；借鉴JDT的模式封装了系统的调试器；在开发图形界面方面用到了SWT和JFace，还有SWT多线程等。

3.2 仿真平台系统功能结构：

1)项目管理插件：

本子系统包括家电控制软件开发阶段所涉及的工具：工程管理器、编辑器、编译器、汇编器、连接器以及常用标准库等。

2)调试插件：

包括调试器、调试代理。调试器实现了通常调试器的常用功能，采用了JDT调试器的实现方法，内部封装了GNU的调试工具。界面上采用Eclipse调试器的Views及Editors。

调试代理运行在“目标板”上，通过接口与宿主机上的调试器进行通信，接收调试命令。

3)仿真运行环境维护插件：

该子系统包括构件库管理器、构件库、仿真运行环境配置器、仿真运行环境管理器。其中构件库管理器实现构件属性信息的存储、检索。仿真运行环境配置器的功能相当于“组建目标板”，而仿真运行环境管理器则提供了整个仿真系统得以正确运行的机制。

4)逻辑信号分析插件：

包括软件逻辑分析仪、逻辑分析仪代理。逻辑分析仪代理接收逻辑分析仪的命令对“目标板”上的“电路信号”进行检测。软件逻辑分析仪将代理采集到模拟信号呈现给用户。

5)第三方工具集成支持插件：

在版本控制方面用到了SVN工具，UML工具使用了Together。

4 结束语

本文对Eclipse的结构进行了分析，说明了Eclipse“核心+插件”的机制。介绍了Eclipse技术的应用，重点以实际项目为例对RCP的开发进行了介绍。

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