淺談ＣＯＭ服務(wù)器的偽異步技術(shù)

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)。本文詳細描述了其實現(xiàn)原理，并根據(jù)技術(shù)細節(jié)提供了解決方案。

關(guān)鍵詞：COM;異步技術(shù);偽異步技術(shù)

1COM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:

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。

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節(jié)工作。

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?？梢杂靡恍┗镜腃OM技術(shù)來構(gòu)造一種偽異步技術(shù)。

２ 構(gòu)造偽異步COM服務(wù)器

2.1 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：

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

2.2 MTA中的COM服務(wù)器

如果COM服務(wù)器組件處在一個多線程單元（MTA）里面的，要實現(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MTA，那么COM服務(wù)器就可以簡單地將接收器傳入的出接口指針傳遞給這個新線程，新線程可以使用這個指針直接進行回調(diào)操作。原因很簡單，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行調(diào)度，但是COM相當(dāng)聰明，在此情況下它能自動完成指針的調(diào)度。當(dāng)然了，調(diào)度必然影響組件的效率，不管我們是手動調(diào)度或者是COM進行的自動調(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，提供組件對并行性的支持。相應(yīng)的，必須對服務(wù)器對象的成員函數(shù)進行同步處理，保證多個線程調(diào)用不會發(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，全局數(shù)據(jù)也必須要受到保護。

2.3 STA中的COM服務(wù)器

COM服務(wù)器組件如果被建立在一個單線程單元（STA）里面的，情況就不同了，因為STA中只存在一個線程， 要實現(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:

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)人員手工進行調(diào)度， COM提供了兩個標(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。通過這個調(diào)度過程，COM為指針在兩端建立了代理和存根，我們就可以在新線程里直接使用這個指針進行回調(diào)操作了。這是一個普遍的用法， 但是指針的調(diào)度是一個開銷很大的過程，所以它的效率不高。

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)器組件實現(xiàn)回調(diào)函數(shù)（使用出接口指針）來響應(yīng)這個消息。這個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對象相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)中去， 新線程可以避免對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。在很多時候這甚至是唯一的方法，在ATL（活動模板庫）中使用連接點技術(shù)非常方便，因為ATL通過連接點向?qū)榛卣{(diào)提供了一個連接代理，對回調(diào)過程進行了很好的封裝。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)強調(diào)一點，STA里線程必須要實現(xiàn)自己的消息循環(huán)機制，能夠分發(fā)消息，否則對STA中組件方法的任何調(diào)用都將被掛起（hang）。所以用MFC來實現(xiàn)一個存在于STA中的COM服務(wù)器是一個很壞的選擇，因為MFC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)點明顯。STA中的單元線程擁有隱藏的窗口，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），由窗口過程保證調(diào)用到COM對象的成員函數(shù)中。由于消息總按照一定順序執(zhí)行，所以不需要進行同步處理，這也是STA模型的最大優(yōu)點----由COM來處理多數(shù)線程同步方面的細節(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)計服務(wù)器組件。

結(jié)論

要實現(xiàn)一個偽異步工作的COM服務(wù)器，必須對連接點技術(shù)和COM線程模型進行合理的組合使用，尤其線程模型的選擇更是我們實現(xiàn)高效COM服務(wù)器的關(guān)鍵。此外，推薦使用ATL來開發(fā)這樣一個服務(wù)器組件，因為它靈活，高效，對COM的各項技術(shù)均提供了極好的支持，尤其在對COM線程模型的支持方面，是MFC所不能比擬的。

參考文獻

[1]潘愛民，COM原理與應(yīng)用[M] ，北京:清華大學(xué)出版社

[3]Martin Gudgin（著）宋亞男（譯），IDL精髓[M] ，北京:中國電力出版社