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(shí)時(shí)操作性上不盡完善。作為補(bǔ)充可以用COM連接點(diǎn)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(shí)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：職稱論文發(fā)表,COM,異步調(diào)用,連接點(diǎn),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(gè)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(gè)方法實(shí)現(xiàn)同步和異步兩種獨(dú)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(tái)上運(yùn)行。

　　2) 客戶端使用不便，盡管COM通過MIDL生成的接口辦理(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(duì)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(shí)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(shí)現(xiàn)的，它基于兩項(xiàng)關(guān)鍵的COM技術(shù): 連接點(diǎn)(Connection point)技術(shù)和COM多線程(Multithread)技術(shù)。

　　連接點(diǎn)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(shí)現(xiàn)(此實(shí)現(xiàn)對(duì)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(diǎn)技術(shù)(可連接對(duì)象)，如圖:

　　COM提供的可連接對(duì)象，通過IConnectionPointContainer接口管理所有的出接口。對(duì)應(yīng)于每個(gè)出接口，可連接對(duì)象管理一個(gè)連接點(diǎn)對(duì)象，每一個(gè)連接點(diǎn)對(duì)象實(shí)現(xiàn)了IConnectionPoint接口，客戶通過連接點(diǎn)對(duì)象建立接收器與可連接對(duì)象的連接，且通過兩個(gè)枚舉器的引入，使得可連接對(duì)象支持多個(gè)出接口，而每個(gè)出接口支持多個(gè)與接收器的連接。明顯，連接點(diǎn)技術(shù)的實(shí)質(zhì)是對(duì)出接口的一種封裝。通過使用連接點(diǎn)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(shí)現(xiàn)這些接口，對(duì)于實(shí)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(dú)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(shí)現(xiàn)多線程，應(yīng)對(duì)COM的線程模型有深入的了解。COM支持兩種線程模型：?jiǎn)尉�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(duì)象的邏輯集合，這些對(duì)象共享同一組并發(fā)性和重入限制，每個(gè)COM對(duì)象都只能屬于某一個(gè)單元。STA只能包含一個(gè)線程(單元線程)，與32位Windows平臺(tái)上的用戶界面(UI)線程相似，單元線程擁有一個(gè)隱藏的窗口，所有對(duì)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(duì)象的成員函數(shù)中;而每個(gè)MTA可以包含多個(gè)線程(自由線程)，自由線程相似于Windows平臺(tái)的工作(Work)線程，不帶消息分發(fā)，可以直接使用。每個(gè)進(jìn)程只能有一個(gè)MTA，但是可以于有任意多個(gè)STA，每一個(gè)使用COM的線程必須通過調(diào)用CoInitialize(0)來新建一個(gè)STA，或者通過調(diào)用CoInitializeEx(0，COINT_MULTITHREAD)來創(chuàng)建或加入一個(gè)MTA，否則這個(gè)線程將出錯(cuò)。服務(wù)器組件實(shí)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(shí)質(zhì)是客戶程序?qū)⒁粋�(gè)自己所實(shí)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(shí)候?qū)�產(chǎn)生新的線程來實(shí)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(duì)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(shí)現(xiàn)一個(gè)服務(wù)器組件對(duì)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(diǎn)。

　　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(diǎn)，再進(jìn)行查詢定位。這樣客戶程序可以獲得一個(gè)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(shí)現(xiàn)這個(gè)出接口，這里的接口實(shí)現(xiàn)也即接收器(Sink)。

　　5) 客戶程序通過IConnectionPoint：：Advise()方法將一個(gè)指向接收器的一個(gè)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(qǐng)求，創(chuàng)建新線程，并由新線程通過這個(gè)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)的方法來實(shí)現(xiàn)這些接口，而且MFC(微軟基本類庫)和ATL(活動(dòng)模板類庫)都對(duì)連接點(diǎn)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(duì)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)的方法來實(shí)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(jiǎn)單的情況下使用。

　　3.2 MTA中的COM服務(wù)器

　　如果COM服務(wù)器組件處在一個(gè)多線程單元(MTA)里面的，要實(shí)現(xiàn)異步回調(diào)非常容易，只要新生成的線程通過CoInitializeEx(0，COINT_MULTITHREAD)也加入了同一個(gè)MTA，那么COM服務(wù)器就可以簡(jiǎn)單地將接收器傳入的出接口指針傳遞給這個(gè)新線程，新線程可以使用這個(gè)指針直接進(jìn)行回調(diào)操作。原因很簡(jiǎn)單，出接口的指針傳遞并沒有跨單元。如果新生成的線程通過CoInitialize (0)創(chuàng)建了一個(gè)新的STA，我們也可以作同樣處理。在此情況下，跨單元的接口指針傳遞的確需要進(jìn)行調(diào)度，但是COM相當(dāng)聰明，在此情況下它能自動(dòng)完成指針的調(diào)度。當(dāng)然了，調(diào)度必然影響組件的效率，不管我們是手動(dòng)調(diào)度或者是COM進(jìn)行的自動(dòng)調(diào)度。在服務(wù)器的開發(fā)中引入MTA，通常是為了追求高效率，提供組件對(duì)并行性的支持。相應(yīng)的，必須對(duì)服務(wù)器對(duì)象的成員函數(shù)進(jìn)行同步處理，保證多個(gè)線程調(diào)用不會(huì)發(fā)生沖突，也就是說服務(wù)器組件必須是在各方面都是線程安全的，全局?jǐn)?shù)據(jù)也必須要受到保護(hù)。

　　3.3 STA中的COM服務(wù)器

　　COM服務(wù)器組件如果被建立在一個(gè)單線程單元(STA)里面的，情況就不同了，因?yàn)镾TA中只存在一個(gè)線程， 要實(shí)現(xiàn)異步回調(diào)，必然要涉及到出接口指針的跨單元使用。通常有兩種解決方案:

　　(1)由COM服務(wù)器組件把出接口指針調(diào)度到新的線程中去，這個(gè)過程在通常情況下是由服務(wù)器組件的開發(fā)人員手工進(jìn)行調(diào)度， COM提供了兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)，服務(wù)器組件使用函數(shù) CoMarshallInterThreadInterfaceInStream(IID_ICallBack，m_pCallBack，&pStream) 將出接口指針調(diào)度到一個(gè)流(stream)中去，而在需要執(zhí)行回調(diào)的新線程里使用COM所提供的CoGetInterfaceAndReleaseStream(pStream， IID_ICallBack， (void **)&pCallBack)函數(shù)將流里的出接口指針pCallBack取出來。通過這個(gè)調(diào)度過程，COM為指針在兩端建立了辦理和存根，我們就可以在新線程里直接使用這個(gè)指針進(jìn)行回調(diào)操作了。這是一個(gè)普遍的用法， 但是指針的調(diào)度是一個(gè)開銷很大的過程，所以它的效率不高。

　　(2)我們還可以采用另外一種替代方法：新線程向服務(wù)器所在線程發(fā)送的窗口消息，由COM服務(wù)器組件實(shí)現(xiàn)回調(diào)函數(shù)(使用出接口指針)來響應(yīng)這個(gè)消息。這個(gè)過程主要是利用消息循環(huán)，讓STA中的窗口過程保證調(diào)用到COM對(duì)象相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)中去， 新線程可以避免對(duì)出接口指針的直接操作。由于避免了指針的跨單元傳遞，我們就可以節(jié)省跨單元調(diào)度所需要的開銷，效率非常高。在很多時(shí)候這甚至是唯一的方法，在ATL(活動(dòng)模板庫)中使用連接點(diǎn)技術(shù)非常方便，因?yàn)锳TL通過連接點(diǎn)向?qū)�為回調(diào)提供了一個(gè)連接辦理，對(duì)回調(diào)過程進(jìn)行了很好的封裝。但是出接口指針被完全封裝到了觸發(fā)(fire)函數(shù)中，要跨單元傳遞出接口指針就非常困難，所以通過消息來觸發(fā)回調(diào)就成了最好的選擇。但是應(yīng)強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，STA里線程必須要實(shí)現(xiàn)自己的消息循環(huán)機(jī)制，能夠分發(fā)消息，否則對(duì)STA中組件方法的任何調(diào)用都將被掛起(hang)。所以用MFC來實(shí)現(xiàn)一個(gè)存在于STA中的COM服務(wù)器是一個(gè)很壞的選擇，因?yàn)镸FC中STA的線程(類似于工作線程)是不具有消息循環(huán)的。

　　采用STA開發(fā)COM服務(wù)器雖然復(fù)雜，但優(yōu)點(diǎn)明顯。STA中的單元線程擁有隱藏的窗口，所有對(duì)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)，由窗口過程保證調(diào)用到COM對(duì)象的成員函數(shù)中。由于消息總按照一定順序執(zhí)行，所以不需要進(jìn)行同步處理，這也是STA模型的最大優(yōu)點(diǎn)----由COM來處理多數(shù)線程同步方面的細(xì)節(jié)問題。如果并不太關(guān)心并行性，而更看重組件的功能，那么就可以引入單線程單元(STA)來設(shè)計(jì)服務(wù)器組件。

　　4. 結(jié)論

　　要實(shí)現(xiàn)一個(gè)偽異步工作的COM服務(wù)器，必須對(duì)連接點(diǎn)技術(shù)和COM線程模型進(jìn)行合理的組合使用，尤其線程模型的選擇更是我們實(shí)現(xiàn)高效COM服務(wù)器的關(guān)鍵。此外，作者個(gè)人推薦使用ATL來開發(fā)這樣一個(gè)服務(wù)器組件，因?yàn)樗�靈活，高效，對(duì)COM的各項(xiàng)技術(shù)均提供了極好的支持，尤其在對(duì)COM線程模型的支持方面，是MFC所不能比擬的。

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