[C#]插件编程框架 MAF 开发总结

1. 什么是MAF和MEF?

MEF和MEF微软官方介绍：https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/framework/mef/

MEF是轻量化的插件框架，MAF是复杂的插件框架。

因为MAF有进程隔离和程序域隔离可选。我需要插件进程隔离同时快速传递数据，最后选择了MAF。

如果不需要真正的物理隔离还是建议使用简单一点的MEF框架。

2.什么情况下会使用MAF框架？

例如想做一个浏览器，每点开一个页面都是一个独立的进程，然后进程之间相互隔离。或者多个不同的进程到同一个界面渲染，实现后台进程和界面之间的隔离。

多进程之间相互传递数据也可以使用MAF。

3. 如何学习MAF?

MAF其实是一项很老的技术，入门我看的是《WPF编程宝典》第32章 插件模型。里面有MAF和MEF的详细介绍和许多样例。

但是要深入理解还是看了很多其他的东西，下面我详细说明，我自己理解和总结的MAF。

4. MAF框架入门

4.1 MAF框架构成与搭建

MAF框架模式是固定的，这里做一个详细介绍。

首先是要添加几个新项目，下图中不包含主项目。

Addin文件夹是放置插件用的，其余都是必要项目。

假设HostView项目和主项目的输出路径是..\Output\

然后修改每个项目的输出文件夹，例如AddInSideAdapter项目输出路径可以设置为..\Output\AddInSideAdapters\

注意插件项目输出到Addin文件夹中的子文件夹是..\..\Output\AddIns\MyAddin\

最后项目的输出文件夹结构是：

D:\Demo\Output\AddIns

D:\Demo\Output\AddInSideAdapters

D:\Demo\Output\AddInViews

D:\Demo\Output\Contracts

D:\Demo\Output\HostSideAdapters

来看看MAF框架模型构成。

 上图中绿色的是被引用蓝色项目所引用。例如HostSideAdapter就要引用Contract和Hostview，如下图所示。

 注意引用时取消勾选复制本地。

 这时就完成基本项目结构的搭建。

4.2 MAF框架实现

这里想实现宿主项目和插件项目的双向通信。即插件项目将相关函数接口在宿主实现，然后将宿主项目相关函数接口用委托类的方式注册给插件项目。实现双向通信。

用《WPF编程宝典》样例代码来说，样例中，插件程序实现ProcessImageBytes处理图像数据的函数，处理同时需要向宿主项目报告处理进度，宿主中 ReportProgress函数实现进度可视化。

MAF实现一般是先写Contract协议，明确需要的函数接口。然后写AddlnView和HostView。实际上这两个是将函数接口抽象化，在接口里函数复制过来前面加 public abstract 就行。

之后HostSideAdapter和AddInSideAdapter直接快速实现接口。

首先从Contract开始，Contract是定义接口，需要设置对象标识符[AddInContract]，且必须继承IContract。

 [AddInContract]
    public interface IImageProcessorContract : IContract
    {
        byte[] ProcessImageBytes(byte[] pixels);

        void Initialize(IHostObjectContract hostObj);
    }

    public interface IHostObjectContract : IContract
    {
        void ReportProgress(int progressPercent);
    }

Initialize函数是提供宿主函数注册的接口。

 然后在HostView和AddInView分别定义主程序和插件程序的接口抽象类。

public abstract class ImageProcessorHostView
    {
        public abstract byte[] ProcessImageBytes(byte[] pixels);

        public abstract void Initialize(HostObject host);
    }

    public abstract class HostObject
    {
        public abstract void ReportProgress(int progressPercent);
    }

注意AddlnView需要设置对象标识符[AddInBase]。

 [AddInBase]
    public abstract class ImageProcessorAddInView
    {
        public abstract byte[] ProcessImageBytes(byte[] pixels);

        public abstract void Initialize(HostObject hostObj);
    }

    public abstract class HostObject
    {
        public abstract void ReportProgress(int progressPercent);
    }

之后在HostSideAdapter实现抽象类。

注意HostSideAdapter继承HostView的抽象类，在构造函数里需设置ContractHandle插件生存周期，ContractHandle不能为readonly。

  [HostAdapter]
    public class ImageProcessorContractToViewHostAdapter : HostView.ImageProcessorHostView
    {
        private Contract.IImageProcessorContract contract;
        private ContractHandle contractHandle;

        public ImageProcessorContractToViewHostAdapter(Contract.IImageProcessorContract contract)
        {            
            this.contract = contract;
            contractHandle = new ContractHandle(contract);
        }              

        public override byte[] ProcessImageBytes(byte[] pixels)
        {
            return contract.ProcessImageBytes(pixels);
        }

        public override void Initialize(HostView.HostObject host)
        {            
            HostObjectViewToContractHostAdapter hostAdapter = new HostObjectViewToContractHostAdapter(host);
            contract.Initialize(hostAdapter);
        }
    }

    public class HostObjectViewToContractHostAdapter : ContractBase, Contract.IHostObjectContract
    {
        private HostView.HostObject view;

        public HostObjectViewToContractHostAdapter(HostView.HostObject view)
        {
            this.view = view;
        }

        public void ReportProgress(int progressPercent)
        {
            view.ReportProgress(progressPercent);
        }        
    }

 

在AddInSideAdapter实现Contract接口，基本和HostSideAdapter类似，只是继承的类不同。

[AddInAdapter]
    public class ImageProcessorViewToContractAdapter : ContractBase, Contract.IImageProcessorContract
    {
        private AddInView.ImageProcessorAddInView view;

        public ImageProcessorViewToContractAdapter(AddInView.ImageProcessorAddInView view)
        {
            this.view = view;
        }

        public byte[] ProcessImageBytes(byte[] pixels)
        {
            return view.ProcessImageBytes(pixels);
        }

        public void Initialize(Contract.IHostObjectContract hostObj)
        {            
            view.Initialize(new HostObjectContractToViewAddInAdapter(hostObj));            
        }
    }

    public class HostObjectContractToViewAddInAdapter : AddInView.HostObject
    {
        private Contract.IHostObjectContract contract;
        private ContractHandle handle;

        public HostObjectContractToViewAddInAdapter(Contract.IHostObjectContract contract)
        {
            this.contract = contract;
            this.handle = new ContractHandle(contract);            
        }
                
        public override void ReportProgress(int progressPercent)
        {
            contract.ReportProgress(progressPercent);
        }
    }

 

宿主项目中需要实现HostView里HostObject抽象类。

 private class AutomationHost : HostView.HostObject
        {
            private ProgressBar progressBar;
            public AutomationHost(ProgressBar progressBar)
            {
                this.progressBar = progressBar;
            }
            public override void ReportProgress(int progressPercent)
            {
                // Update the UI on the UI thread.
                progressBar.Dispatcher.BeginInvoke(DispatcherPriority.Normal,
                    (ThreadStart)delegate()
                {
                    progressBar.Value = progressPercent;
                }
                );                
            }
        }

 

然后是在宿主项目里激活插件，并初始化AutomationHost。

string path = Environment.CurrentDirectory;            
AddInStore.Update(path);//更新目录中Addins目录里的插件
IList<AddInToken> tokens = AddInStore.FindAddIns(typeof(HostView.ImageProcessorHostView), path);//查找全部插件
lstAddIns.ItemsSource = tokens;//插件可视化
AddInToken token = (AddInToken)lstAddIns.SelectedItem;//选择插件
AddInProcess addInProcess = new AddInProcess();//创建插件进程
addInProcess.Start();//激活插件进程
addin = token.Activate<HostView.ImageProcessorHostView>(addInProcess,AddInSecurityLevel.Internet);//激活插件
//如果只是想隔离程序域，就无需创建AddInProcess,激活插件如下
// HostView.ImageProcessorHostView addin = token.Activate<HostView.ImageProcessorHostView>(AddInSecurityLevel.Host);
automationHost = new AutomationHost(progressBar);//创建AutomationHost类
addin.Initialize(automationHost);//初始化automationHost

 

 插件项目中实现AddInView中的抽象类。

[AddIn("Negative Image Processor", Version = "1.0", Publisher = "Imaginomics",Description = "")]
    public class NegativeImageProcessor : AddInView.ImageProcessorAddInView 
    {
        public override byte[] ProcessImageBytes(byte[] pixels)
        {
            int iteration = pixels.Length / 100;         
            for (int i = 0; i < pixels.Length - 2; i++)
            {
                pixels[i] = (byte)(255 - pixels[i]);
                pixels[i + 1] = (byte)(255 - pixels[i + 1]);
                pixels[i + 2] = (byte)(255 - pixels[i + 2]);
                if (i % iteration == 0)
                {
                    host?.ReportProgress(i / iteration);
                }
            }
            return pixels;
        }

        private AddInView.HostObject host;
        public override void Initialize(AddInView.HostObject hostObj)
        {
            host = hostObj;
        }

 

 这时宿主可以把数据传递给插件程序，插件程序中ProcessImageBytes处理数据然后通过host?.ReportProgress(i / iteration);向宿主传递消息。

这里有提供样例程序。

项目附件.7z

5. MAF框架常见问题

5.1手动关闭插件

AddInController addInController = AddInController.GetAddInController(addIn);
addInController.Shutdown();

此方法适应于非应用隔离的手动关闭。对于应用隔离式插件，用此方法会抛出异常。

如上面样例就是应用隔离的插件，可以根据进程id直接关闭进程。

public void ProcessClose()
        {
            try
            {
                if (process != null)
                {
                    Process processes = Process.GetProcessById(addInProcess.ProcessId);
                    if (processes?.Id > 0)
                    {
                        processes.Close();
                    }
                }
            }
            catch (Exception)
            {
            }5.2 插件异常

System.Runtime.Remoting.RemotingException: 从 IPC 端口读取时失败: 管道已结束。这是插件最常见的异常，因为插件抛出异常而使得插件程序关闭。

如果是插件调用非托管代码，而产生的异常，可以查Windows应用程序日志来确定异常。其余能捕获的异常尽量捕获保存到日志，方便查看。

5.3 双向通信

实际应用过程中，往往是通过委托来将宿主相关函数暴露給一个类，然后通过在宿主程序初始化后。在插件中实例化后就可以直接调用宿主的相关函数，反之同理。

这里是通过委托暴露宿主的一个函数。

public delegate void UpdateCallBack(string message, bool isclose, int leve);
    public class VideoHost : HostAddInView
    {
        public event UpdateCallBack Updatecallback;
        public override void ProcessVideoCallBack(string message, bool isclose, int leve)
        {
            Updatecallback?.Invoke(message, isclose, leve);
        }
    }

 在插件程序中实例化后调用。

private HostAddInView hostAddInView;
        public override void Initialize(HostAddInView hostAddInView)
        {
            this.hostAddInView = hostAddInView;
        }
        private void ErrorCallback(string message, bool isclose, int leve)
        {
            hostAddInView?.ProcessVideoCallBack(message, isclose, leve);
        }

6. MAF深入理解

 MAF本质是实现IpcChannel通信，在一个期刊中有作者抛弃MAF固定结构自己实现IpcChannel，因为代码很复杂，就不在此详细阐述。

如果要实现应用域隔离，自己实现IpcChannel，MAF中的应用域隔离实现也是非常好的参考资料。

MAF的7层结构主要是实现从插件的宿主函数转换，例如可以在将插件程序的界面放入主界面中渲染，做出像浏览器一样的开一个界面就是一个进程。将插件中的组件在AddInSideAdapter中转换为Stream然后在HostSideAdapter中将Stream实例化为组件。而HostView和AddInView实际上是提供两个转换接口，Contract是定义传输接口。

另外如果传输插件向数组传递图像数据，最后是转换成byte[]，或者使用共享内存。

如果有什么遗漏和错误，欢迎指正，批评。