COM思想的背后

最近看公司的一些新產品和框架 ， 發現清一色的“COM思想架構 ”， 這里說的“COM思想架構”是指不完全是標准COM組件的方式，而是指在設計上用到了COM思想。

COM組件技術大概在1993年產生， 20年了， 為什么還有這么多人使用？ 

我們先來看看標准COM組件：

標准COM組件（DLL方式）需要實現如下4個導出函數：

DllRegisterServer 將組件信息寫入注冊表

DllUnregisterServer 取消注冊

DllCanUnloadNow判斷組件是否可以從內存中卸載

DllGetClassObject返回IClassFactory指針，然后我們就可以通過該接口的CreateInstance方法創建對象並取得所需的接口。

采用標准COM組件，有很多好處：

面向接口和對象編程

語言無關性， 采用二進制標准，可以實現跨語言調用

版本升級方便，增加新接口， 組件升級后老客戶程序不用重新編譯

位置透明， 客戶程序不用關心組件的位置

重用方便， 通過包容和聚合可以快速重用已有組件

我們可以看到標准COM組件非常強大， 但是很多時候我們並不需要標准COM組件的所有特性，比如我們不希望引入注冊表， 也不希望引入COM運行庫，我們希望我們的程序是完全“綠色”的。這時我們就會采用“COM思想架構“開發非標准的COM組件。

實際上微軟本身已經有很多API采用這種設計方案了，我們來看一些例子：

XmlLite

繼msxml之后微軟提供的另 一款高效的XML解析器， 它本身只有一個綠色DLL XmlLite.dll, 關於它的接口和使用方法可以參考 XmlLite Introduction和 用於本機 C++ 的小巧快捷的 XML 分析器

我們可以用depends.exe看看該DLL的導出函數：

調用這些導出的CreateXXX函數返回返回一個繼承於IUnknown的接口， 然后我們就可以調用接口提供的方法了, 可以看下IXmlReader的方法： 

    IXmlReader :  public  IUnknown
    {
     public :
         virtual  HRESULT STDMETHODCALLTYPE SetInput( 
             /*  [annotation]  */  
            __in_opt  IUnknown  * pInput)  =   0 ;
        
         virtual  HRESULT STDMETHODCALLTYPE GetProperty( 
             /*  [annotation]  */  
            __in  UINT nProperty,
             /*  [annotation]  */  
            __out  LONG_PTR  * ppValue)  =   0 ;
        
         virtual  HRESULT STDMETHODCALLTYPE SetProperty( 
             /*  [annotation]  */  
            __in  UINT nProperty,
             /*  [annotation]  */  
            __in_opt  LONG_PTR pValue)  =   0 ;
        
         virtual  HRESULT STDMETHODCALLTYPE Read( 
             /*  [annotation]  */  
            __out_opt  XmlNodeType  * pNodeType)  =   0 ;
        
         virtual  HRESULT STDMETHODCALLTYPE GetNodeType( 
             /*  [annotation]  */  
            __out  XmlNodeType  * pNodeType)  =   0 ;
        
         virtual  HRESULT STDMETHODCALLTYPE MoveToFirstAttribute(  void )  =   0 ;
        
         virtual  HRESULT STDMETHODCALLTYPE MoveToNextAttribute(  void )  =   0 ;
        
        .......
        
    };

Direct2D

關於是微軟下一代2D渲染接口， 關於它的詳情參考 Direct2D， 我們同樣分析一下它的導出函數：

實際看到這里也用了COM思想的方法，我們可以看看D2D1CreateFactory返回的ID2D1Factory的接口： 

interface  DX_DECLARE_INTERFACE( " 06152247-6f50-465a-9245-118bfd3b6007 " ) ID2D1Factory  :  public  IUnknown
{
     //
     //  Cause the factory to refresh any system metrics that it might have been snapped
     //  on factory creation.
     //
    STDMETHOD(ReloadSystemMetrics)(
        ) PURE;
    
     //
     //  Retrieves the current desktop DPI. To refresh this, call ReloadSystemMetrics.
     //
    STDMETHOD_( void , GetDesktopDpi)(
        _Out_ FLOAT  * dpiX,
        _Out_ FLOAT  * dpiY 
        ) PURE;
    
    STDMETHOD(CreateRectangleGeometry)(
        _In_ CONST D2D1_RECT_F  * rectangle,
        _Outptr_ ID2D1RectangleGeometry  ** rectangleGeometry 
        ) PURE;
    
    STDMETHOD(CreateRoundedRectangleGeometry)(
        _In_ CONST D2D1_ROUNDED_RECT  * roundedRectangle,
        _Outptr_ ID2D1RoundedRectangleGeometry  ** roundedRectangleGeometry 
        ) PURE;
    
    STDMETHOD(CreateEllipseGeometry)(
        _In_ CONST D2D1_ELLIPSE  * ellipse,
        _Outptr_ ID2D1EllipseGeometry  ** ellipseGeometry 
        ) PURE;
    
    ......

};  //  interface ID2D1Factory

思考為什么會有越來越多的新程序采用這種”COM思想架構“， 這個要回到COM的根 ---- IUnknown接口：

    IUnknown
    {
     public :
        BEGIN_INTERFACE
         virtual  HRESULT STDMETHODCALLTYPE QueryInterface( 
             /*  [in]  */  REFIID riid,
             /*  [annotation][iid_is][out]  */  
            __RPC__deref_out   void   ** ppvObject)  =   0 ;
        
         virtual  ULONG STDMETHODCALLTYPE AddRef(  void )  =   0 ;
        
         virtual  ULONG STDMETHODCALLTYPE Release(  void )  =   0 ;
        
        END_INTERFACE
    };

IUnknow接口是個偉大的創造！

 IUnknow的AddRef和Release實現對象的引用計數管理， 引用計數用來管理對象的生存周期。

通過引用計數一來可以很方便的共享對象， 另外也能確保對象被正確釋放（確保對象的new和delete在同一模塊中）。

QueryInterface實現接口查詢， 通過這種方式可以很方便的對現有組件進行升級， 只要接口不改 ，可以隨意修改內部實現而不用客戶程序重新編譯。

另外也可以直接增加新接口， 只要在QueryInterface內增加並可以查詢到該新接口， 我們就可以調用該新接口。

我們可以看到QueryInterface讓C++這種靜態語言有了某些動態語言的特性， 在C# 中我們可以通過反射查詢到某個類的成員函數和成員變量， Objective-C中我們也可以根據函數名動態調用某個函數， 在腳本語言中，我們可以在運行時動態查詢和修改某個類的信息。通過COM的QueryInterface， 我們可以動態查詢某個組件類實現哪些接口（函數）。當然他們之間有本質的區別， 動態語言運行時內存中保存有類信息， 而C++的QueryInterface通過switch case, 返回的是存有虛表指針的對象指針。

最后再簡單談下IUnknown的升級版IDispatch和IInspectable。

先看IDispatch: 

    IDispatch :  public  IUnknown
    {
     public :
         virtual  HRESULT STDMETHODCALLTYPE GetTypeInfoCount( 
             /*  [out]  */  __RPC__out UINT  * pctinfo)  =   0 ;
        
         virtual  HRESULT STDMETHODCALLTYPE GetTypeInfo( 
             /*  [in]  */  UINT iTInfo,
             /*  [in]  */  LCID lcid,
             /*  [out]  */  __RPC__deref_out_opt ITypeInfo  ** ppTInfo)  =   0 ;
        
         virtual  HRESULT STDMETHODCALLTYPE GetIDsOfNames( 
             /*  [in]  */  __RPC__in REFIID riid,
             /*  [size_is][in]  */  __RPC__in_ecount_full(cNames) LPOLESTR  * rgszNames,
             /*  [range][in]  */  UINT cNames,
             /*  [in]  */  LCID lcid,
             /*  [size_is][out]  */  __RPC__out_ecount_full(cNames) DISPID  * rgDispId)  =   0 ;
        
         virtual   /*  [local]  */  HRESULT STDMETHODCALLTYPE Invoke( 
             /*  [in]  */  DISPID dispIdMember,
             /*  [in]  */  REFIID riid,
             /*  [in]  */  LCID lcid,
             /*  [in]  */  WORD wFlags,
             /*  [out][in]  */  DISPPARAMS  * pDispParams,
             /*  [out]  */  VARIANT  * pVarResult,
             /*  [out]  */  EXCEPINFO  * pExcepInfo,
             /*  [out]  */  UINT  * puArgErr)  =   0 ;
        
    };

IDispatch繼承於IUnknown， 通過IDispatch， 我們可以實現腳本語言對COM組件的調用，我們可以通過GetTypeInfo獲取對象的類型信息， 通過GetIDsOfNames函數以字符串的方式獲取函數的DISPID， 通過Invoke動態調用某個函數。IE的DOM對象與JS的交互全部是通過IDispatch(Ex)接口實現的。當然，除非你的組件要與腳本語言交互， 否者一般不用實現該接口。

再看IInspectable： 

    IInspectable :  public  IUnknown
    {
     public :
         virtual  HRESULT STDMETHODCALLTYPE GetIids( 
             /*  [out]  */  __RPC__out ULONG  * iidCount,
             /*  [size_is][size_is][out]  */  __RPC__deref_out_ecount_full_opt( * iidCount) IID  ** iids)  =   0 ;
        
         virtual  HRESULT STDMETHODCALLTYPE GetRuntimeClassName( 
             /*  [out]  */  __RPC__deref_out_opt HSTRING  * className)  =   0 ;
        
         virtual  HRESULT STDMETHODCALLTYPE GetTrustLevel( 
             /*  [out]  */  __RPC__out TrustLevel  * trustLevel)  =   0 ;
        
    };

IInspectable也繼承於IUnknown， 它是WinRT所有對象的基接口， 所以WinRT還是基於COM技術。

其中GetTrustLevel返回信任等級， GetRuntimeClassName返回類名， 而GetIids返回當前類對象實現了哪些接口（所有接口的iid）， 得到接口的iid后， 我們就可以通過QueryInterface查詢我們需要的接口了， 得到接口指針就可以調用內部函數了。

最后總結下，回答下文章開頭的問題， 很多人說COM過時了， 也許”純正的標准COM“確實是使用的人越來越少了， 但是COM的思想卻一直在后續的軟件開發中被使用和發揚， 可以說COM技術是微軟技術框架的“根”（之一）。