0  引言

在軟件開(kāi)發(fā)中，組件是一些小的二進(jìn)制可執(zhí)行程序，它們可以給應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)以及其他組件提供服務(wù)。實(shí)際應(yīng)用中主要采用COM技術(shù)開(kāi)發(fā)軟件組件。這是由Microsoft提出的一種組件標(biāo)準(zhǔn)，它定義了組件程序之間進(jìn)行交互的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的COM技術(shù)主要用于Microsoft Windows平臺(tái)，是windows操作系統(tǒng)和各種應(yīng)用軟件的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，其突出優(yōu)點(diǎn)是軟件之間直接通過(guò)二進(jìn)制接口進(jìn)行通訊。   

開(kāi)發(fā)自定義的COM組件就如同開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)的、面向?qū)ο蟮腁PI。多個(gè)COM對(duì)象可以鏈接起來(lái)形成應(yīng)用程序或組件系統(tǒng)。組件可以在運(yùn)行時(shí)刻，并在不被重新鏈接或編譯應(yīng)用程序的情況下被卸下或替換掉。

要實(shí)現(xiàn)基于COM標(biāo)準(zhǔn)的跨平臺(tái)輕量級(jí)組件，需要滿足三個(gè)條件：

一是源代碼級(jí)跨平臺(tái)，可以在LINUX和WINDOWS上使用；

二是像容器一樣的管理組件DLL／SO；

三是功能組件化。

在工控系統(tǒng)組態(tài)過(guò)程中，通常存在著人際界面軟件開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，維護(hù)困難，升級(jí)不便等缺點(diǎn)，為了增強(qiáng)組態(tài)軟件的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，希望從軟件開(kāi)發(fā)模式上改變當(dāng)前系統(tǒng)軟件的缺陷，同時(shí)為了適應(yīng)系統(tǒng)軟件跨平臺(tái)的需要，根據(jù)COM標(biāo)準(zhǔn)組件技術(shù)，并結(jié)合QT、以及組態(tài)人機(jī)界面軟件自身的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)組件技術(shù)。本文所述的輕量級(jí)組件技術(shù)就是以COM標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的，并根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境做了某些改變。

1  輕量級(jí)組件各部分的協(xié)作關(guān)系

跨平臺(tái)輕量級(jí)組件技術(shù)可以COM標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)，可先定制Com庫(kù)，并確定編寫(xiě)組件的規(guī)范。

輕量級(jí)組件技術(shù)使用的是分層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通?？煞譃榭蛻舳恕om庫(kù)、組件端三個(gè)層。圖1所示是其輕量級(jí)組件的結(jié)構(gòu)圖。其中，組件端用于提供功能和接口；COM庫(kù)負(fù)責(zé)組件和客戶端的通信，客戶端則通過(guò)Com庫(kù)創(chuàng)建組件，并調(diào)用組件接口。 
 

它們?nèi)糠忠话阃ㄟ^(guò)接口進(jìn)行通信，其具體過(guò)程如圖2所示。

在實(shí)際應(yīng)用中，Com庫(kù)一般可由圖3所示兩部分構(gòu)成。實(shí)際上，圖3中的Comku是一個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)，負(fù)責(zé)提供最核心的功能：ExtensionSystem靜態(tài)庫(kù)是對(duì)Comku的封裝，為了使用方便，它同時(shí)提供了生成插件接口的宏以及CPluginManager類(lèi)中的接口函數(shù)。下文中如不特別指明，Com庫(kù)均表示單一的動(dòng)態(tài)庫(kù)。

整個(gè)組態(tài)的人機(jī)界面軟件是在QT中實(shí)現(xiàn)的，因此組件的核心庫(kù)也需要使用QT來(lái)實(shí)現(xiàn)。QT是一個(gè)多平臺(tái)的C++圖形用戶界面應(yīng)用程序框架。它可以提供給應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者建立藝術(shù)級(jí)的圖形用戶界面所需的所有功能。QT是完全面向?qū)ο蟮摹⒑苋菀讛U(kuò)展、且可支持源代碼的級(jí)跨平臺(tái)。直接在QT環(huán)境中實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)組件技術(shù)，以達(dá)到跨平臺(tái)的目的。實(shí)際上，組件庫(kù)本身并不依賴(lài)于QT環(huán)境。

2 Com庫(kù)的原理及功能

對(duì)于使用了輕量級(jí)組件技術(shù)的應(yīng)用程序，Com庫(kù)主要用來(lái)管理插件DLL、創(chuàng)建和銷(xiāo)毀組件指針，它像容器一樣，可以保存當(dāng)前應(yīng)用程序中用到的插件信息和接口信息，并在用戶需要的時(shí)候返回正確的插件接口指針。[!--empirenews.page--]

2.1  管理組件的功能

Com庫(kù)中可維護(hù)兩個(gè)鏈表，分別用于存放插件DLL的信息和接口信息。

每次使用Com庫(kù)加載的DLL信息都將記錄到插件鏈表中。在為用戶創(chuàng)建接口前，還需要查詢(xún)插件鏈表，以判斷該插件是否已經(jīng)被加載，如已加載，便可直接使用，不需要重新加載，這樣可以節(jié)省系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。由于在應(yīng)用中加載的插件數(shù)目有限，因此，查詢(xún)鏈表花費(fèi)的時(shí)間代價(jià)可以忽略，圖4所示為存放插件信息的結(jié)構(gòu)。其中CLASS_TABLE結(jié)構(gòu)存放插件DLL的信息。接口鏈表可用來(lái)保存成功返回給用戶的插件接口。用戶申請(qǐng)接口時(shí)，Com庫(kù)先在接口鏈表中查找該接口，如果已經(jīng)存在，則直接返回，這樣可以節(jié)省創(chuàng)建接口的時(shí)間，也可以有效地控制接口對(duì)象的數(shù)目。

圖5所示是CIMPL結(jié)構(gòu)用于存放插件接口的信息。

釋放這兩個(gè)鏈表的過(guò)程就是釋放組件資源的過(guò)程。在COM標(biāo)準(zhǔn)中，資源管理是通過(guò)一個(gè)由接口自己負(fù)責(zé)的資源計(jì)數(shù)器完成的。在輕量級(jí)組件技術(shù)中，根據(jù)應(yīng)用需要，每個(gè)接口只需要一個(gè)接口指針，而不需要資源計(jì)數(shù)器，釋放資源的任務(wù)由Com庫(kù)完成。當(dāng)應(yīng)用程序關(guān)閉時(shí)，可將兩個(gè)資源鏈表中的接口對(duì)象刪除，并將組件DLL／SO卸載。

2.2  創(chuàng)建插件接口指針

Com庫(kù)的核心功能就是創(chuàng)建組件接口指針。

創(chuàng)建組件接口指針的函數(shù)為CoCreateInstance，它具有圖6所示的三個(gè)參數(shù)。其創(chuàng)建過(guò)程如圖7所示。

2.3 ExtensionSystem靜態(tài)庫(kù)

ExtensionSystem靜態(tài)庫(kù)中已加載了Com庫(kù)，并將Com庫(kù)的創(chuàng)建接口指針函數(shù)封裝成接口。這樣，客戶端在使用時(shí)，就不需要關(guān)注Com庫(kù)的具體位置，而可以直接調(diào)用ExtensionSystem的接口來(lái)獲取插件接口指針。[!--empirenews.page--]

2.4  配置文件

配置文件主要用來(lái)標(biāo)識(shí)當(dāng)前程序所需要加載的組件，以及組件的位置。配置文件可分為兩部分：

第一部分用于標(biāo)識(shí)加載的組件和加載順序；第二部分用于標(biāo)識(shí)組件的位置。圖8所示是配置文件的信息示意圖。

DLL／SO組件編寫(xiě)規(guī)則

輕量級(jí)組件技術(shù)要求組件DLL／SO應(yīng)按照約定的格式編寫(xiě)，只有組件庫(kù)加載后，才能為客戶端創(chuàng)建組件接口指針。

一個(gè)類(lèi)似于IUnknown的基接口，通常是所有接口都需要繼承的，其代碼如下：

Release函數(shù)可用來(lái)釋放組件接口對(duì)象。

每個(gè)DU／SO中都需要有一個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn)IPlugin接口，該類(lèi)稱(chēng)為組件類(lèi)，Init函數(shù)在ExtensionSysten中被調(diào)用時(shí)，可以在其中完成組件的初始化工作，其具體代碼如下：

   
每個(gè)組件DLL／SO都需要導(dǎo)出一個(gè)創(chuàng)建接口的函數(shù)，形式如下：

4  結(jié)束語(yǔ)

QT本身提供有插件機(jī)制，但是，加載方式對(duì)用戶是不可見(jiàn)的，因此，出現(xiàn)問(wèn)題后，往往不利于調(diào)試。而本文所述的組件編寫(xiě)方式和加載方式使用約定的形式，這種形式并不局限于QT中，而是在支持標(biāo)準(zhǔn)c++的編譯環(huán)境中都可以使用，因而是一種通用的輕量級(jí)組件技術(shù)。