C# 插件构架实战 Jack H Hansen [ 2004-07-27 ]
Keywords C# 插件 反射（System.Reflection） 属性（System.Attribute）
一、引言

1. 问题的引入

假设你设计的程序已经部署到用户的计算机上，并且能够正常运行了。但是有一天，用户打来了电话——他们要求增加新的功能。确定了用户的需求后，你竟然发现原有的软件架构已经无法胜任新增任务的需求——你需要重新设计这个应用了！但问题是，就算你又用了一个开发周期完成了用户需要的应用，却不能保证用户的需求不会再次变更。也就是说，需求蔓延的可能性依然存在。因此，这种情况下插件构架更能显示出它的优越性。

2. 几个解决方案的对比

我总结了一下我所接触到的插件构架，大致上可分为以下几类：

i> 脚本式

使用某种语言把插件的程序逻辑写成脚本代码。而这种语言可以是 Python ，或是其他现存的已经经过用户长时间考验的脚本语言。甚至，你可以自行设计一种脚本语言来配合你程序的特殊需要。当然，用当今最流行的 XML 是再合适不过了。

这种形式的特点在于，稍有点编程知识的用户就可以自行修改你的脚本（ ^_^ 假如你不加密它的话）。我们无法论证这是好处还是坏处。因为，这种情况所造成的后果是不可预知的。

ii> 动态函数库 DLL

插件功能以动态库函数的形式存在。主程序通过某种渠道（插件编写者或某些工具）获得插件 DLL 中的函数签名，然后在合适的地方调用它们。用过 Matlab 的读者都知道， Matlab 中的各项功能几乎都是些动态链入的函数。

iii> 聚合式

顾名思义，就是把插件功能直接写成 EXE 。主程序除了完成自己的职责外，还负责调度这些“插件”。我不喜欢这种形式。这使插件与插件之间，主程序与插件之间（主要是这一点）的信息交流困难了许多。巴比伦塔的失败 [1] 从某种程度上讲就是信息交流无法实现造成的。

iv> COM 组件

COM [2] 的产生给这个世界增添了几分活力。只有接口！我们的插件需要做的只是实现程序定义的接口。主程序不需要知道插件怎样实现预定的功能，它只需要通过接口访问插件，并提供主程序相关对象的接口。这样一来，主程序与各插件之间的信息交流就变得异常简单。并且，插件对于主程序来说是完全透明的。


3. 决策

C# 是面向对象的程序设计语言。它提供了 interface 关键字来直接定义接口。同时， System.Reflection 命名空间也提供了访问外部程序集的一系列相关对象。这就为我们在 C# 中实现插件构架打下了坚实的基础。

下面，我们将以一个具有插件构架的程序编辑器为例，来阐述这种构架在 C# 中的实现。

二、设计过程

好了，现在我们准备把所有的核心代码都放在 CSPluginKernel 命名空间中。用VSIDE建立一个C#类库工程。在命名空间 CSPluginKernel 中开始我们的代码。

1. 接口设计

我们的程序编辑器会向插件开放正在编辑的文档对象。程序启动后，就枚举每一个插件并把它连接到主程序，同时传递主程序对象的接口。插件可以通过这个接口来请求主程序对象或访问主程序功能 。

根据上面的需求，我们首先需要一个主程序接口：

public interface IApplicationObject {

void Alert( string msg ); // 产生一条信息

void ShowInStatusBar( string msg ); // 将指定的信息显示在状态栏

IDocumentObject QueryCurrentDocument(); // 获取当前使用的文档对象

IDocumentObject[] QueryDocuments(); // 获取所有的文档对象

// 设置事件处理器

void SetDelegate( Delegates whichOne , EventHandler targer );

}

// 目前只需要这一个事件

public enum Delegates {

Delegate_ActiveDocumentChanged ,

}


然后是 IDocumentObject 接口。插件通过这个接口访问编辑器对象。

///

/// 编辑器对象必须实现这个接口

///

public interface IDocumentObject {

// 这些属性是 RichTextBox 控件的相应的属性映射

string SelectionText { get ; set ; }

Color SelectionColor { get ; set ; }

Font SelectionFont { get ; set ; }

int SelectionStart { get ; set ; }

int SelectionLength { get ; set ; }

string SelectionRTF { get ; set ; }



bool HasChanges { get ; }



void Select( int start , int length );

void AppendText( string str );



void SaveFile( string fileName );

void SaveFile();

void OpenFile( string fileName );

void CloseFile();

}


这个接口不需要过多解释。这里我只实现了RichTextBox控件少数的几个方法，其他可能用得到的，读者自行添加即可。

再然后，根据插件在其生命周期里的行为，设计插件的接口。

///

/// 本程序的插件必须实现这个接口

///

public interface IPlugin {

ConnectionResult Connect( IApplicationObject app );

void OnDestory();

void OnLoad();

void Run();

}



///

/// 表示插件与主程序连接的结果

///

public enum ConnectionResult {

Connection_Success ,

Connection_Failed

}


主程序会首先调用 Connect() 方法，并传递 IApplicationObject 给插件。插件在这个过程中做一些初始化工作。然后，插件的 OnLoad() 方法被调用。在这之后，当主程序接收到调用插件的信号时（键盘、鼠标响应）就会调用插件的 Run() 方法来启动这个插件。程序结束时，调用其 OnDestory() 方法。这样，插件的生命才宣告结束。

2. 插件信息的存储与获取

一个插件需要有它的名称 、版本等信息。作为设计者的你，也一定要留下你的尊姓大名和个人网站等用来宣传自己。 C# 的新特性——属性， 就是一个很好的解决方案。因此我们定义一个从 System.Attribute 继承来的类 PluginInfoArrti