利用插件系统从头开发项目

利用插件系统从头开发项目

本文将介绍在插件系统中，如何划分项目结构、定义软件UI框架（shell），以及和插件交互相关的接口定义方式。本文的重点不是如何开发一个plugin framework，是如何使用plugin framework。

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示例代码中有两个例子：

  • SimpleShell.sln，本文就是基于此例子讲解如何使用plugin framework，仅包含最简单的插件使用方式。截图：

  • DockPanelShell.sln，基于DockPanel开发的更加复杂的Shell。截图：

    源码中附 基于OSGi.net快速开发插件化的Winform&WPF应用 简介.docx

介绍

目前有很多成熟的Plugin Framework，比如MEF、SCSF、 Sharpdevelop和OSGi.net等，他们在功能上各有特色，但无论哪种框架，使用的时候要考虑的事情基本相似，包括：

  • 何时加载插件（插件的生命周期）
  • 定义软件基本布局（也就是主程序、主窗口的布局）
  • 插件如何展示到主窗口上
  • 插件怎样和主窗口交互-Shell的诞生
  • 扩展点的定义
  • 插件间如何交互
  • 插件自动升级

我们将以OSGi.net作为plugin framework简单介绍上面几点如何实现。

何时加载插件

一个完整的插件系统通常由两部分组成，启动程序+各种插件。启动程序也就是main函数所在的工程，通常只负责创建插件容器，并让插件加载插件。因此对于"何时加载插件？"这个问题的回答很简单，就是main函数里。不过这只适用于简单的系统，大型的系统通常需要热插拔，可以在系统正在运行过程中动态的安装、卸载插件。

组织项目结构的时候，建议最先创建一个Startup工程，里面仅仅包含main函数，main函数只需要做2件事，

  1. 加载plugin
  2. 显示主窗口

    本例中的代码如下:

     

    接下来在Startup工程的输出目录创建一个叫plugins的文件夹，以后其它插件的输出目录都放到这个plugins下。

备注：动态安装、卸载插件的功能取决于你所使用的plugin framework是否支持，像MEF、Mono Addin、SCSF等没有提供原生的热插拔支持，OSGi支持，不过如何动态安装、卸载不是本文的重点。

定义软件基本布局

定义软件的基本布局也就是定义软件的外观和用户体验是什么样的。理想的情况下，插件不应该依赖主程序的UI，但实际上，为了保持软件风格的统一，插件中UI的设计不可避免的受主程序的影响。比如主程序采用DockPannel方式布局，那么插件中UI的设计或多或少的也需要和DockPannel的风格保持一致。定义主程序的外观布局通常需要考虑如下几方面，

  1. 是否需要菜单？如果有菜单那么显示在什么位置？
  2. 是否需要工具栏? 是否需要导航栏？
  3. 菜单、工具栏和工作区如何摆放？

下面举几个常见的软件布局为例，

  1. 记事本很简单，主要有菜单和工作区两部分。

图1

  1. VS的布局比较复杂，主要包括1菜单，2工具栏，3工作区，4导航栏。

图2

在本例子中我们的示例软件的布局如下：

1为菜单和工具栏，2为导航栏，3是工作区。

图3

插件如何展示到主窗口上

    在上图3中，如果要实现菜单（区域1）是可动态扩展的，通常的做法是从配置文件中读取菜单配置项，然后动态创建菜单。在OSGi中，每个可以扩展的配置叫做扩展点，扩展点有个唯一的名字，这样可以在不同的plugin中进行扩展，然后主程序启动的时候会收集这些扩展信息，动态创建菜单。

    OSGi的一个非常有用的功能是插件内核会一直监视每个扩展点的变化，这样主程序可以侦听扩展点变化的事件，当插件被动态安装、卸载时，动态改变UI的菜单项。除了OSGi外，我暂时还没有发现其它插件系统提供对扩展点的监视功能，不过开发小型的系统可能对这个功能的要求不高。

本文的例子中，系统定义了一个叫"MainMenu"的菜单扩展点，每个plugin可以往此菜单中添加自定义的菜单项，稍后将详细介绍如何扩展点的定义方式。

插件怎样和主窗口交互-Shell的诞生

    上一节中已经介绍了如何将菜单动态添加到系统中，本例子中，有一个叫做"Monitor"的插件，它希望往菜单栏动态添加一个叫"Tools"的菜单，菜单如下：

图4

当点击子菜单的"Monitor"后，弹出报表页面，效果如下：

图5

现在的问题是，点击Monitor后，如何能够把自定义的控件展现到主窗口，这就是插件系统中需要一个Shell的原因。Shell就是外壳的含义，项目结构的划分上，它通常属于一个独立的工程，因此我们需要创建一个工程，叫做WorkspaceShell，它的功能包含：

  1. 定义软件布局，本例子中的，我们在WorkspaceShell工程中创建了一个叫ShellForm的窗口，它将作为本程序的主窗口，如下：

    图6

  2. 监听扩展点信息，动态绘制UI。图6中的菜单栏会根据"MainMenu"下的扩展信息动态绘制菜单。
  3. 定义插件间、插件和Shell直接交互的接口。插件如果需要能够将自定义控件放到图6中，我们需要定义接口IWorkspace，

    namespace WorkspaceShell

    {

    public interface IWorkspace

    {

    void AddNavigation(NavigationItem control);

    void Show(object control, object controlInfo);

    }

    }

    这样其它插件就可以调用Show函数，展示自己的UI了。真正的产品开发中，还需要Close等很多函数。

下面是需要注意的地方，

  1. 这个WorkspaceShell同样也是一个plugin，因此如果以后不想用WorkspaceShell作为主程序的Shell，只需要开发一个其它plugin替换而已。
  2. 由于IWorkspace等接口需要被每个plugin使用，因此理想情况下，它需要单独放到一个接口工程。但真正的项目开发中，你会发现定义一套完全可以通用的Shell接口将会有很大的工作量，而且看起来会是过度设计，因为WPF、WebForm，Winform等依赖不同的Assembly，所以WorkspaceShell同时作为其他plugin的接口assembly使用。

     

扩展点的定义

按照OSGi的规范，每个plugin都有一个Manifest.xml文件，它是描述每个插件的清单文件，定义了插件的名称、入口点、依赖、扩展点等。扩展点的定义非常简单，取一个唯一名，然后定义扩展点的格式。仍以菜单为例，一个菜单项一般有Text、Icon和事件处理类。本例子中，WorkspaceShell定义了几个扩展点，方式如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<Bundle xmlns="urn:uiosp-bundle-manifest-2.0" SymbolicName="WorkspaceShell" InitializedState="Active">

<Activator Type="WorkspaceShell.Activator" Policy="Immediate" />

<Runtime>

<Assembly Path="WorkspaceShell.dll" Share="false" />

</Runtime>

<ExtensionPoint Point="ToolBar"/>

<ExtensionPoint Point="MainMenu"/>

<ExtensionPoint Point="Navigation"/>

</Bundle>

扩展点定义好后，就是使用了，本例中，我们有另外一个插件叫"Monitor"提供对菜单、导航栏的扩展，并在点击菜单时需要在workspace中显示自定义控件，"Monitor"的Manifest.xml如下：

可以看到只需要本plugin的菜单放到Extension节点下，并制定Point名称。ToolbarItem节点是每个菜单项的定义，它的class代表点击按钮后要执行的命令，命令定义如下：

public class MonitorCommand : IViewCommand

{

protected UserControl1 _view = new UserControl1();

 

public void Run()

{

IWorkspace workspace = BundleRuntime.Instance.GetFirstOrDefaultService<IWorkspace>();

workspace.Show(_view, null);

}

}

其中IViewCommand接口是WorkspaceShell定义的。

插件间如何交互

场景1：Plugin1 提供数据访问的服务，如何在Plugin2使用此服务?

服务的共享是插件系统最常见的使用场景，下面给出常见的几种实现，

  1. 通过服务容器，通过接口的方式交互，步骤为：
    1. Plugin1定义并实现数据访问的接口，例如：

    public ICustomerManager

    {

    string CreateCustomer(CustomerInfo info);

    }

    CustomerManagerImpl: ICustomerManager

    {

    …

    }

    1. 在Plugin1启动时将ICustomerManager注册到插件的服务容器中，比如：

    context.AddService<ICustomerManager>(new CustomerManagerImpl());

    1. 在Plugin2中用如下方式获取服务实例，

    var service = BundleRuntime.Instance.GetFirstOrDefaultService< ICustomerManager>();

    service.CreateCustomer(…);

    上面的方法基本适应于任何系统，如果使用OSGi的话，前两部可以通过在Manifest.xml中的一句简单配置完成。

  2. 通过IoC方式，在plugin2中创建对象时，获取到plugin1提供的服务，这种方式最简单，也是我推荐的方式。但需要插件框架支持IoC，如果框架本身没有提供，需要自己手动封装。

场景2：Plugin1 创建了一个订单，负责订单处理的Plugin如何获取到通知？

这属于插件通信的一种场景，但实际的产品中，plugin1和plugin2可能在不同的服务器中运行，通常采用消息总线（又叫Message bus/service bus/event bus）来解决。它的原理比较简单，plugin1发布消息，plugin2侦听消息，这个消息既可以是本进程的，也可以是分布式的。

OSGi内置了MessageBus plugin，所以使用非常简单。其它的插件框架，可以集成第三方类库，封装成一个MessageBus的插件。如果对系统可靠性要求很高的话，使用消息总线时就要考虑MSDTC（分布式事务），我推荐使用ActiveMQ，MSMQ部署比较麻烦。

插件自动升级

插件升级是插件框架一个复杂的问题，主要的问题是：

  1. Plugin的dll被使用时不能直接覆盖，升级。除非每个plugin在一个AppDomain中，把这个app domain卸载掉，这个方法基本没有可行性，因为基于性能、易用性等考虑，不可能把每个plugin独立放到一个AppDomain中。
  2. Plugin1依赖Plugin2的1.0版本，Plugin2升级到2.0后，Plugin1可能就不再可用。这就是插件件依赖和依赖解析的问题，OSGi提供了依赖解析的功能，当Plugin1的依赖不再满足时，就不允许Plugin1启动，不过这种场景只在中大型项目中出现。
  3. 自动升级，当有新的插件出现时，系统能够自动下载最新版本，并在下次系统启动时将插件升级到最新版。同样因为只有中大型系统才有这样的需求，所以目前只发现OSGi.net提供此插件仓库，和"一键部署"的功能。

总结

本文所描述的项目结构的划分方式适用于任何插件框架，未必是最佳方案，但是我所接触过的插件框架中最常用的。

参考

OSGi.NET 学习笔记

posted on 2013-02-26 16:33  阿菊   阅读(6122)  评论(15)  编辑  收藏  举报

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