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COM服務(wù)器的偽異步技術(shù)及其實現(xiàn)
摘要：COM組件技術(shù)在Windows操作系統(tǒng)中發(fā)揮了極其重要的作用，但標(biāo)準(zhǔn)COM組件技術(shù)在實時操作性上不盡完善。作為補(bǔ)充可以用COM連接點技術(shù)和多線程技術(shù)來構(gòu)造一種偽異步技術(shù)， 完成某些前者不能完成的任務(wù)。本文詳細(xì)描述了其實現(xiàn)原理，并根據(jù)技術(shù)細(xì)節(jié)提供了作者的解決方案。
關(guān)鍵詞： COM;異步調(diào)用;連接點;接口;STA; MTA
1. COM異步技術(shù)
與普通同步執(zhí)行的COM服務(wù)器不同，一個提供異步方法調(diào)用的COM服務(wù)器允許客戶程序以一種非阻塞的方式來訪問它，客戶程序可以在等待調(diào)用返回的過程中繼續(xù)進(jìn)行別的工作，從而提高工作效率。 尤其隨著Windows2000和COM 的發(fā)布，COM現(xiàn)在已經(jīng)完全支持異步方法的調(diào)用了，通過IDL的定義，由MIDL編譯器為接口的每個方法實現(xiàn)同步和異步兩種獨立的調(diào)用定義。但是COM提供的這種異步方法調(diào)用并非盡善盡美:
1) 這種技術(shù)發(fā)布較晚，只在WIN2000下被支持，所以用它開發(fā)的軟件不能在Windows 95和Windows NT平臺上運行。
2) 客戶端使用不便，盡管COM通過MIDL生成的接口代理（proxy）與存根（stub）完成了大部分為支持異步方法調(diào)用所做的工作，客戶端仍需要完成系列繁瑣的細(xì)節(jié)工作。
3) 無論客戶端還是服務(wù)器端都需要聚合由COM提供的對象，方法調(diào)用方式也有別于標(biāo)準(zhǔn)同步調(diào)用，因而不適用于標(biāo)準(zhǔn)ACTIVEX控件的編寫，而ACTIVEX控件實質(zhì)上是一種特殊的COM服務(wù)器。
由于上述一系列缺陷，往往需要一種替代解決辦法，通常可以用一些基本的COM技術(shù)來構(gòu)造一種偽異步技術(shù)。
2. COM應(yīng)用
這種偽異步技術(shù)是通過接口回調(diào)（interface callback）的方法來實現(xiàn)的，它基于兩項關(guān)鍵的COM技術(shù): 連接點（Connection point）技術(shù)和COM多線程（Multithread）技術(shù)。
連接點技術(shù)的基礎(chǔ)是COM的出接口（outgoing interface）。出接口與普通的接口不一樣，它由COM服務(wù)器端進(jìn)行定義，但卻由用戶程序來實現(xiàn)（此實現(xiàn)對象被稱為接收器sink），并把接口指針告訴給COM服務(wù)器。由于出接口是在服務(wù)器的類型庫中定義， 所以COM服務(wù)器可以很方便的利用此接口指針與客戶進(jìn)行通訊。但直接使用出接口，客戶程序和COM服務(wù)器都需要出接口有一定的了解，為此COM又提供了連接點技術(shù)（可連接對象），如圖:
COM提供的可連接對象，通過IConnectionPointContainer接口管理所有的出接口。對應(yīng)于每個出接口，可連接對象管理一個連接點對象，每一個連接點對象實現(xiàn)了IConnectionPoint接口，客戶通過連接點對象建立接收器與可連接對象的連接，且通過兩個枚舉器的引入，使得可連接對象支持多個出接口，而每個出接口支持多個與接收器的連接。明顯，連接點技術(shù)的實質(zhì)是對出接口的一種封裝。通過使用連接點技術(shù)，COM服務(wù)器可以用一種非常常規(guī)的方法描述它的引出接口，并為客戶程序提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的方法來實現(xiàn)這些接口，對于實現(xiàn)服務(wù)器組件的標(biāo)準(zhǔn)化非常方便，也有利于客戶程序的獨立開發(fā)，符合中間件開發(fā)的原則。
COM多線程管理相當(dāng)復(fù)雜，要實現(xiàn)多線程，應(yīng)對COM的線程模型有深入的了解。COM支持兩種線程模型：單線程單元（STA，Single-Threaded Apartment）和多線程單元（MTA，MultiThreaded Apartment）。如圖所示：
單元是一種抽象的概念，定義了一組對象的邏輯集合，這些對象共享同一組并發(fā)性和重入限制，每個COM對象都只能屬于某一個單元。STA只能包含一個線程（單元線程），與32位Windows平臺上的用戶界面（UI）線程相似，單元線程擁有一個隱藏的窗口，所有對此線程中服務(wù)器組件方法的調(diào)用都被COM轉(zhuǎn)化為消息（message），通過消息循環(huán)進(jìn)行消息分發(fā)，并調(diào)用窗口過程保證調(diào)用到COM對象的成員函數(shù)中;而每個MTA可以包含多個線程（自由線程），自由線程相似于Windows平臺的工作（Work）線程，不帶消息分發(fā)，可以直接使用。每個進(jìn)程只能有一個MTA，但是可以于有任意多個STA，每一個使用COM的線程必須通過調(diào)用CoInitialize（0）來新建一個STA，或者通過調(diào)用CoInitializeEx（0，COINT_MULTITHREAD）來創(chuàng)建或加入一個MTA，否則這個線程將出錯。服務(wù)器組件實體存在于線程中，要么處于MTA中，要么處在STA中，別無選擇。遵守如下規(guī)則：跨單元的接口指針傳遞需要調(diào)度，否則指針無效。
3. 構(gòu)造偽異步COM服務(wù)器
3.1偽異步COM服務(wù)器總體框架
偽異步調(diào)用的實質(zhì)是客戶程序?qū)⒁粋�自己所實現(xiàn)的接收器指針傳遞到COM服務(wù)器，當(dāng)服務(wù)器的接口受到客戶程序調(diào)用的時候?qū)a(chǎn)生新的線程來實現(xiàn)功能任務(wù)，而客戶程序的調(diào)用結(jié)束返回，新線程將在任務(wù)完成后通過傳入的接口指針回調(diào)到客戶程序，以通知客戶程序當(dāng)前調(diào)用服務(wù)的消息和結(jié)果，從而在客戶程序和服務(wù)器之間產(chǎn)生一種對等關(guān)系。服務(wù)器和客戶程序異步協(xié)商過程如下：
1) COM實現(xiàn)一個服務(wù)器組件對象，它要么處在STA中，要么處在MTA中。
2) 客戶程序通過COM服務(wù)器的公開接口查詢IConnectionPointContainer接口，客戶查詢成功就表明服務(wù)器支持連接點。
3) 查詢成功，客戶程序使用上面接口的FindConnectionPoint（）方法來定位特定的出接口;或者用EnumConnectionPoints（）方法枚舉所有連接點，再進(jìn)行查詢定位。這樣客戶程序可以獲得一個IConnectionPoint接口，并通過它建立與服務(wù)器的連接。
4) 定位成功，則由客戶端實現(xiàn)這個出接口，這里的接口實現(xiàn)也即接收器（Sink）。
5) 客戶程序通過IConnectionPoint：：Advise（）方法將一個指向接收器的一個出接口指針傳遞給服務(wù)器。連接被建立。
6) COM服務(wù)器收到調(diào)用請求，創(chuàng)建新線程，并由新線程通過這個收到的出接口指針進(jìn)行回調(diào)（callback）操作，將通知或消息反饋到接收器，從而完成一次異步調(diào)用。
這是一種非常常規(guī)的方法，為客戶程序提供了一個標(biāo)準(zhǔn)的方法來實現(xiàn)這些接口，而且MFC（微軟基本類庫）和ATL（活動模板類庫）都對連接點技術(shù)提供了很好的支持，使用方便。當(dāng)然也能在服務(wù)器組件中直接使用出接口，從而省去出于標(biāo)準(zhǔn)化目的而對出接口進(jìn)行的封裝。這樣的好處是服務(wù)器組件直觀、高效，可以減少額外的開銷，但是它不能為客戶程序提供一個標(biāo)準(zhǔn)的方法來實現(xiàn)出接口，所以建議只在服務(wù)器和客戶端配合開發(fā)，雙方均了解出接口，且接口較為簡單的情況下使用。
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