Java模块化规范之争(转载)

经过近20年的发展，Java语言已成为今日世界上最成功、使用的开发者人数最多的语言之一，Java世界中无数商业的或开源的组织、技术和产品共同构成了一个无比庞大的生态系统。

与大多数开发人员的普遍认知不同，Java的生态系统和演进路线并不是由Sun Microsystems公司来决策和管理的。虽然Sun公司拥有“JavaTM”这个商标的所有权，并且拥有Java中使用最广泛的HotSpot虚拟机和Sun JDK，但它并不能直接制定Java世界中的规则、确定Java技术的发展走向。

1998年，在Sun公司的推动下成立了JCP（Java Community Process）组织，这个组织负责制定Java的技术标准，发布技术标准的参考实现（RI）和用于检验标准的技术兼容包（TCK）。目前，除了Sun（目前是Oracle继承了Sun的席位）公司外，还有Google、IBM、Motorola、Nokia、Sybase、SAP等数以百计的公司、组织和独立个人参与了JCP组织，共同监督和维护Java标准的制定。这些参与者中的16位代表组成了JCP执行委员会（JCP Executive Committees，一共有两个这样的委员会，分别对应Java SE/EE方向和Java ME方向），对提交给JCP的提案进行投票表决。

JCP允许任何组织或个人对Java的演进路线提出建议，这些建议在审查立项后会以JSR（Java Specification Requests）的形式形成正式的规范提案文档；在经过专家组审核和执行委员会投票通过之后，这些JSR文档就将成为正式的Java技术规范。J2EE、EJB、JSP、JDBC、JMX、JVMS等规范都由对应的JSR文档“孵化”而来，甚至连JCP本身的组织和运作方式也是由特定的JSR文档进行定义的。

以上介绍的内容虽然与OSGi没有直接关系，但是它们是读者了解后面介绍的OSGi与Java之间关系的必要背景知识。

OSGi源于JSR-8（Open Services Gateway Specification，开放服务网关规范），这是一份由Sun发起并主导（共同发起的还有IBM、Ericsson和Sybase等公司）、在1999年3月提交到JCP的规范提案。这份规范定义了不同设备之间服务互相依赖和调用的交互接口。1999年，Java 2刚发布不久，互联网也刚刚兴起，“支持各种移动设备、嵌入式设备、智能家电”这个最初建立Java语言的目标，对于Java来说依然是最重要领域之一。

不过，JSR-8提案很快（1999年5月，即提交之后的2个月）就被发起者撤回。撤回并不是因为这份JSR不够资格成为Java规范发布，主要是发起者希望另外建立一个独立于JCP的组织来发展运作这份规范，让更多不适合参与到JCP的设备厂商能够参与OSGi的规范制定。因此，1999年独立于JCP的OSGi联盟成立，并于2000年发布了OSGi规范的第一个版本：OSGi R1.0。

在OSGi的前三个版本中，OSGi主要领域依然维系在移动和嵌入式设备之上，在这三个版本的发展中Sun公司起了很大的推动作用，这段时间可谓是OSGi和Sun的蜜月期。比如Sun的JES（Java Embedded Server）就是当时使用最广泛的OSGi R2的实现。从OSGi R4开始，OSGi开始尝试跨越移动和嵌入式领域的限制，进入Java SE/EE领域，与此同时，OSGi联盟的各个成员在发展和商业选择上也产生了分歧，各自（主要是IBM和Sun）都在争夺OSGi联盟的主导权。在这个过程中各厂商是如何争夺规范控制权的我们不得而知，总之最终的结果是Sun公司于2006年离开了当年它一手主导建立的OSGi联盟。OSGi规范分为面向Java主流领域的OSGi R4核心规范和依然专门面向嵌入式和移动领域的OSGi移动设备规范（即JSR-232 Mobile Operational Management，OSGi R4 Mobile与JSR-232的内容是完全一致的）。

在今天看来，Sun的离开恰恰证明了当时它在Java模块化方向上的错误。OSGi R4的目标平台转变为Java SE/EE，进军桌面、服务端和互联网的举措获得了很大的成功，关于这点不得不提到在IBM支持下Eclipse基金会对OSGi快速流行所做出的贡献。自Eclipse 3.0 M4版本开始，这款著名的集成开发工具被重构为完全基于OSGi架构实现的产品，支持Eclipse运行的底层框架Equinox成为OSGi R4.x使用最广泛的实现框架。伴随着Eclipse IDE的流行，OSGi迅速在Java ME以外的领域站稳脚跟。许多人（包括笔者）都是从Eclipse开始关注OSGi的，IBM的很多后续产品，如WebSphere、JAZZ等都继续支持OSGi或直接基于OSGi来构建，其他公司也迅速跟进。

OSGi R4的迅速流行带来一个强烈的信号：Java SE/EE支持模块化已经成为一股不可逆转的潮流，支持模块化的呼声已经强大到令Sun公司不能再忽视的程度。Sun公司期望能借助JCP的力量重新争夺Java模块化规范的控制权。

2006年10月，由Sun公司提交的JSR-277规范提案（Java Module System，Java模块化系统）发布了第一个早期预览版（Early Draft Review）；2007年年底，Sun携带着JSR-277重新加入OSGi联盟。

JSR-277是一个全静态的模块化规范，它在模块化和依赖描述方面与OSGi有着相似的能力，在构建模块仓库（Repository）上对比当时的OSGi规范占有一定优势（OSGi这方面的弱点在2012年7月OSGi R5发布并拥有了Subsystem Service和Repository Service之后已经被填补）。但是JSR-277是完全静态的，没有任何关于动态化的考虑，这样模块就无法在运行时安装、更新和卸载，因此也就不存在类空间一致性、类和类加载器卸载等问题。这点相对于OSGi的动态模块化来说是极大的退步。另外JSR-277引入新的“.jam”格式文件作为模块分发格式也被大家所诟病。OSGi技术专家、OSGi联盟主席Peter Kriens在OSGi联盟的官方博客上发表文章批评道：“JSR-277的目标如同儿戏，只能相当于OSGi在8年前的技术水平”。

在JCP中争夺模块化规范控制权，对于Sun来说会比在OSGi联盟中更为有利。Sun在JCP拥有很大的影响力，它是JCP的发起者，担任JCP的主席，在执委会中拥有无须选举的无限期执委会投票权（其他15个执委席位三年选举一次），Sun肯定希望能永远保持在JCP中的领导地位，但是JCP的其他成员都希望能够在Java的规范和发展路线上拥有更大的话语权。这样，不可避免会产生一些利益冲突。Sun力挺JSR-277，希望用它代替OSGi成为Java模块化标准，IBM则将OSGi R4.1提交到JCP成为JSR-291（Dynamic Component Support for Java SE ，Java SE动态组件支持）来与JSR-277对抗，这样，在OSGi联盟中的规范之争的战场又重新回到JCP之中。

这两个JSR竞争的结果是JSR-277没有得到通过，尽管Sun曾经做出了一些让步，比如承诺JSR-277可以引用和操作OSGi的遗留模块，它最终还是没有得到足够的支持，被废止在早期预览版阶段。另一方面，在对JSR-291进行表决时，虽然Sun明确投了反对票，但是JSR-291仍然在JCP执委会最终投票中通过。这样，OSGi终于确立了Java唯一的模块化规范的地位。不过，事情并没有结束，JSR-291得到通过并不意味着OSGi规范立刻就会成为现实。

虽然OSGi R4.1在2007年5月通过投票之后就应该是正式的Java规范，但是Sun依然在JSR-316（Java Platform, Enterprise Edition 6 Specification，Java企业版规范第6版，这个规范提案在2007年7月提交给JCP，2009年12月发布最终版，提交时JSR-277与JSR-291之争已尘埃落定）的规范目标中明确写道：“为了更好地支持这个平台（指Java EE 6）在扩展性方面的目标，应该有一个更加宽泛的模块化概念。这项工作正由‘JSR-277 Java模块系统’来实现，它的目标平台是Java SE 7。我们预期Java EE 7将建立在这项技术的基础上，因此我们将推迟任何可能与将来的版本冲突的技术规范”。在这段话中所谓的“可能与将来的版本冲突的技术规范”毫无疑问就是JSR-291了。Sun（当时已经被Oracle收购了）这种一意孤行地坚持自己的JSR-277而无视JSR-291的行为招来了许多非议。但是非议无法解决问题，Sun仍然实质性地控制着JDK的发展，最终结果就如JSR-316中的那句话所表达的那样，整个Java SE 6期间没有任何模块化相关的改进以JDK功能的形式进入到Java平台中。Sun对待OSGi的态度不应解读为Sun反对Java模块化，相反，这是Sun极为重视Java模块化的体现，它一定要把Java模块化的主导权抓在手中。尽管Sun的做法拖延了Java模块化的进程，但模块化依然是不可避免地向前发展了，到Java SE 7中又如何呢？

讲到Java SE 7的模块化，我们不得不再多介绍一个规范提案：JSR-294（Improved Modularity Support in the Java Programming Language，Java语言的模块化改进）。如此之多（提交的时间很集中，并且是并行发展的，在JSR-294提交时JSR-277并没有被废止）的JSR来解决重复的问题在JCP历史上也是极为罕见的。这个规范提案的提交者也是Sun公司，它试图在Java语言和Java虚拟机层面上对模块化进行支持，直接修改JLS（Java语言规范）和JVMS（Java虚拟机规范），加入module关键字和超级包（Super Package）等概念。JSR-294的模块化实现思想与OSGi的差异是非常大的，通俗地讲，OSGi是在Java平台之上建立的模块化，而JSR-294是直接在Java平台之内建立的模块化。

从纯粹技术角度来看，Java模块化如果真能通过直接修改Java语法、Class文件格式和Java虚拟机来实现，我们相信这种实现方案的性能、完善程度肯定能够超越OSGi，仅从技术角度看，这种改进方式无疑是Java模块化的最佳结果。不过，修改Java语法在JCP中历来都是“慎重而敏感的话题”，增加新的语言特性相对缓慢，这点也是社区管理的劣势。对比一下微软一家单独掌控的C#语言，就能看出明显差距。

话题再回到JSR-294，很遗憾，这个规范提案的结果与JSR-277一样，也被废弃在早期预览版阶段。Sun似乎早就预料到这个结果，它在提交JSR-294的同时，就在OpenJDK中启动了Jigsaw项目的孵化进程。Jigsaw项目最开始的目标是作为JSR-294的参考实现（RI），但是该项目的开发过程却是在jigsaw-dev邮件列表上进行的，该邮件列表游离于JSR-294专家组的邮件列表之外。目前的种种迹象表明，Sun决定让Jigsaw项目采取“SunJDK专有的方式”来实现Java语言模块化，JSR-294没有得到通过，也就意味着Jigsaw项目是Sun私有的，使用了Jigsaw的Java程序无法运行于其他公司提供的JDK之上。因此，即使Jigsaw本身的设计再好，只要无法做到“一次编译，到处运行”的模块化，就必然是对Java语言最重要一块基石的巨大损害。

很难相信Sun最后会以私有化的方式强行推出Jigsaw，这是非常不明智的。最后的结果肯定还要重新激活JSR-294，或者再提交另外一个JSR使之在JCP上通过，在此之前，Jigsaw只能无限期拖延下去。目前Jigsaw已经拖得足够长了，最初它是作为Java SE 7的特性进行设计的，后来因Java 7进度压力被推迟到Java 8之中，在2012年7月，在Jigsaw项目的主页上宣布它将进一步被延迟到Java 9中发布。这样导致的结果是，即使后续一切顺利，用户也要到2015年9月才能见到Jigsaw，那时已经是OSGi出现的16年之后了；再等到Java 9被应用到主流的生产环境中，Jigsaw就显得更加遥遥无期了。如果系统要兼容Java 2至Java 8平台，OSGi还是唯一的选择。Jigsaw不得不正视OSGi事实上的模块化规范的地位，建立了一个名为的Penrose子项目让Jigsaw可以与OSGi互相操作。

目前OSGi是Java世界中唯一的模块化规范，从纯技术角度看，它未必是最先进的模块化技术，从学习使用来看，它也不是使用最简单方便的模块化技术。但是从整个Java业界整体来看，OSGi确实是过去、现在乃至未来至少5年内可预见的最有生命力、最标准、使用范围最广泛的Java模块化技术。随着Java应用规模的日益庞大，越来越多的大型系统使用OSGi架构进行建设，因此，OSGi是具有广阔发展前景和使用、学习价值的。