COM思想的背后

最近看公司的一些新产品和框架 ， 发现清一色的“COM思想架构 ”， 这里说的“COM思想架构”是指不完全是标准COM组件的方式，而是指在设计上用到了COM思想。

COM组件技术大概在1993年产生， 20年了， 为什么还有这么多人使用？ 

我们先来看看标准COM组件：

标准COM组件（DLL方式）需要实现如下4个导出函数：

DllRegisterServer 将组件信息写入注册表

DllUnregisterServer 取消注册

DllCanUnloadNow判断组件是否可以从内存中卸载

DllGetClassObject返回IClassFactory指针，然后我们就可以通过该接口的CreateInstance方法创建对象并取得所需的接口。

采用标准COM组件，有很多好处：

面向接口和对象编程

语言无关性， 采用二进制标准，可以实现跨语言调用

版本升级方便，增加新接口， 组件升级后老客户程序不用重新编译

位置透明， 客户程序不用关心组件的位置

重用方便， 通过包容和聚合可以快速重用已有组件

我们可以看到标准COM组件非常强大， 但是很多时候我们并不需要标准COM组件的所有特性，比如我们不希望引入注册表， 也不希望引入COM运行库，我们希望我们的程序是完全“绿色”的。这时我们就会采用“COM思想架构“开发非标准的COM组件。

实际上微软本身已经有很多API采用这种设计方案了，我们来看一些例子：

XmlLite

继msxml之后微软提供的另 一款高效的XML解析器， 它本身只有一个绿色DLL XmlLite.dll, 关于它的接口和使用方法可以参考XmlLite Introduction和用于本机 C++ 的小巧快捷的 XML 分析器

我们可以用depends.exe看看该DLL的导出函数：

调用这些导出的CreateXXX函数返回返回一个继承于IUnknown的接口， 然后我们就可以调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

关于是微软下一代2D渲染接口， 关于它的详情参考Direct2D， 我们同样分析一下它的导出函数：

实际看到这里也用了COM思想的方法，我们可以看看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

思考为什么会有越来越多的新程序采用这种”COM思想架构“， 这个要回到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接口是个伟大的创造！

 IUnknow的AddRef和Release实现对象的引用计数管理， 引用计数用来管理对象的生存周期。

通过引用计数一来可以很方便的共享对象， 另外也能确保对象被正确释放（确保对象的new和delete在同一模块中）。

QueryInterface实现接口查询， 通过这种方式可以很方便的对现有组件进行升级， 只要接口不改 ，可以随意修改内部实现而不用客户程序重新编译。

另外也可以直接增加新接口， 只要在QueryInterface内增加并可以查询到该新接口， 我们就可以调用该新接口。

我们可以看到QueryInterface让C++这种静态语言有了某些动态语言的特性， 在C# 中我们可以通过反射查询到某个类的成员函数和成员变量， Objective-C中我们也可以根据函数名动态调用某个函数， 在脚本语言中，我们可以在运行时动态查询和修改某个类的信息。通过COM的QueryInterface， 我们可以动态查询某个组件类实现哪些接口（函数）。当然他们之间有本质的区别， 动态语言运行时内存中保存有类信息， 而C++的QueryInterface通过switch case, 返回的是存有虚表指针的对象指针。

最后再简单谈下IUnknown的升级版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继承于IUnknown， 通过IDispatch， 我们可以实现脚本语言对COM组件的调用，我们可以通过GetTypeInfo获取对象的类型信息， 通过GetIDsOfNames函数以字符串的方式获取函数的DISPID， 通过Invoke动态调用某个函数。IE的DOM对象与JS的交互全部是通过IDispatch(Ex)接口实现的。当然，除非你的组件要与脚本语言交互， 否者一般不用实现该接口。

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也继承于IUnknown， 它是WinRT所有对象的基接口， 所以WinRT还是基于COM技术。

其中GetTrustLevel返回信任等级， GetRuntimeClassName返回类名， 而GetIids返回当前类对象实现了哪些接口（所有接口的iid）， 得到接口的iid后， 我们就可以通过QueryInterface查询我们需要的接口了， 得到接口指针就可以调用内部函数了。

最后总结下，回答下文章开头的问题， 很多人说COM过时了， 也许”纯正的标准COM“确实是使用的人越来越少了， 但是COM的思想却一直在后续的软件开发中被使用和发扬， 可以说COM技术是微软技术框架的“根”（之一）。