一种松耦合的分层插件系统的设计和实现

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作者：朱金灿

来源：http://blog.csdn.net/clever101

C++编写的桌面软件中传统的App+Dll的架构已经显现出的模块之间的强耦合、维护性差、升级不方便等诸多弊端，为此我进行了一些思考，有兴趣的朋友请看我以前的一个思考片断：《Windows平台下C++插件系统实现的几个关键技术问题及其解决思路》，今天则具体介绍的我的一个具体设计和实现。

我的目标是要去除功能模块的相互依赖，在模块调用必须采用动态加载的办法，但同时各个模块可以进行自由地进行通讯。我的设想大致是这样的：在动态加载各个模块后调用统一接口后生成插件对象，在某个插件对象都能通过标识符找到其它的插件对象，通过统一的接口将数据传给它们。系统架构图如下：

系统流程图如下：

大家可以看到，要构建这样的系统需要解决两个关键问题：

1. 如何动态加载dll创建插件对象以及插件基类对象的接口设计

2. 插件模块之间的通讯问题

如何解决这两个问题我已有了基本的思路。为了验证我的思路是可行的，我用VC2008新建了一个LayeredArchit解决方案，该解决方案实现这样一个简单功能：统计指定目录下的文件数，然后将统计结果保存到一个文本文件。这个解决方案由以下工程组成：

BaseObjLib —— 底层库，用于定义底层对象和接口

StatFile —— 统计文件插件

OutputFile —— 将统计结果输出到文本文件的插件

CmdApp —— 一个主调用程序（是一个控制台程序）。

在每个插件模块都实现一个插件对象，继承基类插件对象IPluginObj，里都有这样一个统一的插件导出接口来生成插件对象：

extern "C" __declspec( dllexport )  IPluginObj* __stdcall GetPluginObj(const std::string &strID)

在动态加载插件库之后就调用这个接口。这样就解决了动态创建插件对象的问题。

接下来我们解决插件之间的数据通讯问题。前面的设计已经实现了在任何插件模块里都能找到其它的插件对象。一个很自然的设计是在基类定义这样一个接口：

virtual BOOL ProcessData(void* pData){ return FALSE;}

然后在派生插件对象里重载这个接口。这个设计基本可以实现数据通讯，但是有一个严重弊端是void*是类型不安全的，假如数据接收方将其类型转换错了程序就很可能崩溃。特别是当一个插件需要接受两种类型数据时。因此必须解决类型安全问题。

之后我想到了利用微软的com模型的万能类型VARIANT，但是看了一篇文章《用户自定义结构数据与VARIANT转换》就放弃了，感觉转换太繁琐了。后面惊喜地发现原来boost库早已实现了一个万能类型boost::any。boost::any真的很符合我的需求。具体是在基类插件对象类定义一个虚接口：

virtual BOOL ProcessData(boost::any& anyData){ return FALSE;}

在主程序里找到统计插件对象，并将路径传递给它：

 IPluginObjPtr ptrStatFile = pPluginFactory->GetPlugin(_T("StatFile.dll")); std::string strFolder = _T("D:\\dev-utility-tools\\doc"); boost::any anyString = strFolder; ptrStatFile->ProcessData(anyString);

// 统计模块的ProcessData函数的实现

BOOL CStatFilePlugin::ProcessData( boost::any& anyData ){ if(anyData.type() == typeid(std::string))   {  std::string strPath  = boost::any_cast<std::string>(anyData);   if(::GetFileAttributes(strPath.c_str())==-1)  {   std::cout<<"目录不存在"<<std::endl;   return FALSE;  }        m_info.m_strPath = strPath;  std::cout<<"现在正在统计的是："<<m_info.m_strPath<<std::endl;        std::cout<<"请等待！！！"<<std::endl;          std::string strTmpDir = m_info.m_strPath + TEXT("\\");  // 统计文件数  StatAllFileInFolder(strTmpDir);        std::cout<<"文件夹数："<<m_info.m_FolderNum<<std::endl;  std::cout<<"文件数："<<m_info.m_FileNum<<std::endl;// 找到输出到文件插件对象，将统计结果传给它  CPluginFactory* pPluginFactory = CPluginFactory::Instance();  IPluginObjPtr ptrOuttoFile = pPluginFactory->GetPlugin(_T("OutputFile.dll"));  boost::any anyInfo = m_info;  ptrOuttoFile->ProcessData(anyInfo);  return TRUE; } return FALSE;}

这样就安全地实现了插件间的数据通讯。需要指出的是需要通讯的插件间不相互依赖，但需要都包含的定义了传递数据结构体的头文件。具体请见源码下的DataExchange文件夹，该文件夹就是定义需要通讯的数据结构体。

程序的效果图如下：

一个扩展设想是：消息本质上也是一种数据。消息的传递也可以参考数据的传递来实现。

源码已上传至http://code.google.com/p/dev-utility-tools/source（具体见PluginArchit解决方案），采用GPL V2.0开源协议，有兴趣请下载看看。

参考文献：

1. 4.6.1 万能类型boost::any

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你好！这是你第一次使用 **Markdown编辑器** 所展示的欢迎页。如果你想学习如何使用Markdown编辑器, 可以仔细阅读这篇文章，了解一下Markdown的基本语法知识。

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我们对Markdown编辑器进行了一些功能拓展与语法支持，除了标准的Markdown编辑器功能，我们增加了如下几点新功能，帮助你用它写博客：

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功能快捷键

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如何改变文本的样式

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2¹⁰ 运算结果是 1024.

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如何插入一段漂亮的代码片

去博客设置页面，选择一款你喜欢的代码片高亮样式，下面展示同样高亮的 代码片.

// An highlighted block var foo = 'bar';

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项目
- 项目
  - 项目

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一个简单的表格是这么创建的：

项目	Value
电脑	$1600
手机	$12
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设定内容居中、居左、居右

使用:---------:居中
使用:----------居左
使用----------:居右

第一列	第二列	第三列
第一列文本居中	第二列文本居右	第三列文本居左

SmartyPants

SmartyPants将ASCII标点字符转换为“智能”印刷标点HTML实体。例如：

TYPE	ASCII	HTML
Single backticks	`'Isn't this fun?'`	‘Isn’t this fun?’
Quotes	`"Isn't this fun?"`	“Isn’t this fun?”
Dashes	`-- is en-dash, --- is em-dash`	– is en-dash, — is em-dash

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Markdown: Text-to- HTML conversion tool
Authors: John; Luke

如何创建一个注脚

一个具有注脚的文本。²

注释也是必不可少的

Markdown将文本转换为 HTML。

KaTeX数学公式

您可以使用渲染LaTeX数学表达式 KaTeX:

Gamma公式展示 Γ ( n ) = ( n − 1 ) ! ∀ n ∈ N \Gamma(n) = (n-1)!\quad\forall n\in\mathbb N Γ(n)=(n−1)!∀n∈N 是通过欧拉积分

Γ ( z ) = ∫ 0 ∞ t z − 1 e − t d t   . \Gamma(z) = \int_0^\infty t^{z-1}e^{-t}dt\,. Γ(z)=∫0∞tz−1e−tdt.

你可以找到更多关于的信息 LaTeX 数学表达式here.

新的甘特图功能，丰富你的文章

ganttdateFormat  YYYY-MM-DDtitle Adding GANTT diagram functionality to mermaidsection 现有任务已完成               :done,    des1, 2014-01-06,2014-01-08进行中               :active,  des2, 2014-01-09, 3d计划一               :         des3, after des2, 5d计划二               :         des4, after des3, 5d

关于 甘特图 语法，参考这儿,

UML 图表

可以使用UML图表进行渲染。 Mermaid. 例如下面产生的一个序列图：:

张三李四王五你好！李四, 最近怎么样? 你最近怎么样，王五？我很好，谢谢! 我很好，谢谢! 李四想了很长时间, 文字太长了不适合放在一行. 打量着王五... 很好... 王五, 你怎么样? 张三李四王五

这将产生一个流程图。:

链接

长方形

圆

圆角长方形

菱形

关于 Mermaid 语法，参考这儿,

FLowchart流程图

我们依旧会支持flowchart的流程图：

关于 Flowchart流程图 语法，参考这儿.

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mermaid语法说明 ↩︎
注脚的解释 ↩︎