Файл: Технология СОМ.pdf

COM (Component Object Model) - метод разработки программного компонента, небольшого двоичного исполняемого файла, который предоставляет необходимые сервисы приложению, операционным системам и другим компонентам. Иначе, COM определяет стандартные механизмы, с помощью которых одна часть программного обеспечения предоставляет свои сервисы другой независимо от способа их реализации.

COM - это не язык программирования, а подход (спецификация) к созданию программы, который обеспечивает взаимодействие программ любых типов. Компоненты COM объединяются друг с другом для создания приложения или системы компонентов. Компоненты можно менять во время выполнения, без перекомпиляции или перекомпоновки приложения. COM - это основа, на которой построены такие технологии Microsoft, как ActiveX, DirectX и OLE.

Цель курсовой работы – рассмотрение технологии COM.

Для достижения цели курсовой работы необходимо решить следующие задачи:

Рассмотреть теоретические сведения о технологии СОМ:

принцип работы технологии СОМ;
преимущества и недостатки СОМ;
технологии, основанные на стандарте СОМ.

Рассмотреть примеры использования технологии СОМ.
Рассмотреть программные продукты, которые используют технологию СОМ.

Предмет исследования – технология СОМ.

1 Теоретические сведения о технологии COM

1.1 Принцип работы технологии COM

Основным понятием, которым оперирует стандарт COM, является COM-компонент. Программы, которые построены на стандарте COM, фактически не являются автономными программами, а представляют собой набор взаимодействующих между собой COM-компонентов. Каждый компонент имеет уникальный идентификатор (GUID) и может одновременно применяться многими программами. Компонент взаимодействует с другими программами через COM-интерфейсы — наборы абстрактных функций и свойств. Каждый COM-компонент должен, как минимум, поддерживать стандартный интерфейс «IUnknown», который предоставляет базовые средства для работы с компонентом. Интерфейс «IUnknown» включает в себя три метода: QueryInterface, AddRef, Release.[4]

Windows API предоставляет базовые функции, которые позволяют применять COM-компоненты. Библиотеки MFC и, особенно, ATL/WTL предоставляют более гибкие и удобные средства для работы с COM. Библиотека ATL от Microsoft до сих пор остаётся самым популярным средством создания COM-компонентов. Но зачастую COM-разработка остаётся ещё довольно сложным делом, программистам приходится вручную выполнять многие рутинные задачи, связанные с COM (особенно это заметно в случае разработки на C++). Впоследствии (в технологиях COM+ и особенно .NET) Microsoft попыталась упростить задачу разработки COM-компонентов.[6]

К компонентам обычно предъявляются следующие требования:

Компонент должен скрывать применяемый язык программирования.
Компоненты должны распространяться в двоичной форме. Их необходимо поставлять уже скомпилированными, скомпонованными и готовыми к применению.[10]
Должна быть возможность модернизировать компоненты, не затрагивая уже существующих пользователей. Новые версии компонента должны работать как со старыми, так и с новыми клиентами.
Компоненты должны перемещаться по сети. Необходимо, чтобы компонент и применяемая его программа могли выполняться внутри одного процесса, в разных процессах и на разных машинах.[10]

1.2 Преимущества использования компонентов

COM обеспечивает создание распределенных модульных систем в архитектуре «клиент-сервер». COM имеет следующие преимущества по сравнению с традиционной архитектурой программных систем:

COM предоставляет стандартный набор функций для доступа к провайдеру сервиса (COM-серверу), получения информации о предоставляемых им сервисах и вызова требуемого сервиса. В качестве COM-сервера может выступать операционная система или приложение.
COM применяет объектно-ориентированные концепции для обеспечения модульности при построении сложных распределенных систем, а также для повторного применения готовых компонентов и их разработки с сохранением совместимости с предыдущими версиями.
COM реализует модель вычислений «клиент-сервер», что обеспечивает преимущества распределенной обработки данных.
COM обеспечивает вызов сервисов в сетевом окружении, независимо от расположения COM-сервера.[4]

Применение программных компонентов, разработанных на основе технологии COM, значительно расширяет возможности разработчиков приложений, конечных пользователей и предприятий:

Разработчики приложений могут повысить эффективность своей работы за счет создания легко масштабируемых систем на базе готовых компонентов, а также получают возможность встраивать компоненты собственной разработки в существующие системы.[6]
Конечные пользователи получают широкий выбор готовых стандартизированных программных компонентов, которые они могут применять в своих системах.
Предприятия также могут применять преимущества компонентного подхода, так как доступность готовых программных компонентов общего назначения позволяет сконцентрироваться на разработке компонентов, специфичных для сферы бизнеса данного предприятия. Компонентная архитектура также позволяет создавать интерфейсы к существующим корпоративным системам и предоставлять объектно-ориентированный доступ к их данным.[6]

Кроме очевидных способностей приложения эволюционировать с течением времени, удобства и гибкости при модернизации существующих приложений, создание программ из компонентов имеет другие достоинства.

Адаптация приложений. Пользователи часто хотят подстроить приложения к своим нуждам. Конечные пользователи предпочитают, чтобы приложение работало так, как они привыкли. Компонентные архитектуры хорошо приспособлены для адаптации, так как любой компонент можно заменить другим, более соответствующим потребностям пользователя.

Библиотеки компонентов. Одна из самых многообещающих сторон внедрения компонентной архитектуры - быстрая разработка приложений. Компоненты, которые помещены в библиотеку, можно применять как детали нового приложения.

Распределенные компоненты. С возрастанием производительности и общего значения сетей потребность в приложениях, состоящих из разбросанных по разным местам кусков, будет только повышаться. Компонентная архитектура помогает упростить процесс разработки подобных распределенных приложений. Создать из обычного приложения распределенное легче, если это обычное приложение состоит из компонентов.[10]

1.3 Технологии, основанные на стандарте COM

DCOM

Выпущенная в 1996 году технология DCOM (англ. Distributed COM — распределённая COM) основана на технологии DCE/RPC (разновидности RPC). DCOM позволяет COM-компонентам взаимодействовать друг с другом по сети. Главным конкурентом DCOM является другая известная распределённая технология — CORBA.

Как DCOM, так и CORBA решают задачу вызова метода объекта, расположенного на другой машине, а также передачу ссылки на объект с одной машины на другую.

Сетевой уровень DCOM называется ORPC (Object RPC) и является объектно-ориентированным расширением DCE RPC.

Технология DCOM обеспечивает базовые установки безопасности, позволяя задавать, кто и из каких машин может создавать экземпляры объекта и вызывать его методы.

COM+

Microsoft Transaction Server был включен в Option Pack для Windows NT4 еще в 1997 году.

В составе Windows 2000 была выпущена технология COM+, которая являлась новой версией Microsoft Transaction Server.

Технология расширяла возможности разработчиков COM-компонентов, предоставляя им некоторые готовые услуги, например:

автоматический пул потоков, создаваемый стандартным процессом-загрузчиком mtx.exe;
доступ к контексту, в котором выполняется компонент (например, компоненты, которые применяются в ASP, могут с этой возможностью получить доступ к внутренним объектам той страницы, на которой они выполняются);
интеграция с транзакциями монитора MS DTC (контекст COM+ может автоматически содержать в себе транзакцию MS DTC).[6]

MTS/COM+ применялся внутри ряда версий веб-сервера MS IIS для загрузки и исполнения веб-приложений, как бинарных по технологии ISAPI, так и скриптовых по технологии ASP (сама asp.dll есть ISAPI-приложение).

COM+ объединяет компоненты в так называемые приложения COM+, что упрощает администрирование и обслуживание компонентов. Безопасность и производительность — основные направления усовершенствований COM+. Некоторые идеи, заложенные в основу COM+, были также реализованы в Microsoft .NET.

.NET и будущее COM

В 2002 году была официально выпущена платформа Microsoft .NET, которая на сегодняшний день объявлена Microsoft рекомендуемой основой для создания приложений и компонентов под Windows. По этой причине в .NET включены и средства, позволяющие обращаться к компонентам COM из приложений .NET, и наоборот. По словам представителей Майкрософт, COM (точнее, COM+) и .NET являются отлично взаимодополняющими технологиями.

DCOM через интернет и решение проблемы XP SP2

В 2009 году DComLab опубликовал коммерческий продукт ComBridge. При применении ComBridge для работы по DCOM через интернет не требуется CIS, не используется 135 порт, в локальной сети не требуются настройки dcomcnfg. ComBridge встраивается в транспортный уровень DCOM, полностью выделяя весь трафик созданного объекта и всех полученных из него объектов в отдельный поток.

OPC

OPC (OLE for Process Control) — семейство программных технологий, предоставляющих единый интерфейс для управления объектами автоматизации и технологическими процессами. Многие из OPC-протоколов базируются на Windows-технологиях: OLE, ActiveX, COM/DCOM. Такие OPC-протоколы, как OPC XML DA и OPC UA, являются платформо-независимыми.[6]

OLE

OLE (англ. Object Linking and Embedding, произносится как oh-lay [олэй] — Связывание и встраивание объекта) — технология связывания и внедрения объектов в другие документы и объекты, разработанные корпорацией Майкрософт.

OLE позволяет передавать часть работы от одной программы редактирования к другой и возвращать результаты назад. Например, установленная на персональном компьютере издательская система может послать некий текст на обработку в текстовый редактор, либо некоторое изображение в редактор изображений с помощью OLE-технологии.[6]

1.4 Недостатки технологии СОМ

Технология часто критикуется за неоправданную сложность, а именно:

необходимость применения двух языков программирования (.idl для описания интерфейсов и, обычно, C++ для написания реализаций). Необходимость возникает только при создании собственных интерфейсов, и не возникает в случае, если разработчик ограничил себя применением готового интерфейса;
необходимость «прокладочного» кода (в его роли обычно выступает ATL) для того, чтобы создать COM-объект на базе С++ класса. Хотя этот код и тривиален в применении для опытного человека, он не очень прост для начинающих. Как и в предыдущем пункте, эта проблема возникает только при написании собственных классов и не возникает при одном лишь применении стандартных чужих классов (для которых Microsoft разработал библиотеку смарт-пойнтеров — comdef.h, _com_ptr_t<Interface>, эта библиотека делает применение COM-объектов тривиальным);
необходимость регистрации компонент в реестре операционной системы, причем при этом в качестве идентификатора класса применяется нечитаемый человеком GUID (хотя его и возможно дополнить читаемым именем);[10]
инфраструктура remoting (удаленного вызова методов) применяет бинарный формат запросов и ответов, являясь расширением DCE RPC. Это приводит к возникновению огромной «поверхности уязвимости» с точки зрения безопасности, и не раз приводило к крупным эпидемиям вредоносного ПО (MSBlaster);
инфраструктура remoting применяет по умолчанию (вслед за DCE RPC) динамически назначаемые номера TCP- и UDP-портов, что делает её крайне сложной в настройке при наличии межсетевых экранов;
обработка ошибок. В COM принято применять 32-битные коды ошибки HRESULT, которые имеют значения вроде 0x80070123, и совершенно не читаемы человеком (хотя в последнее время все они легко ищутся поисковыми машинами Интернета).[10]

Кроме того, runtime type information в COM, известная под названием type libraries, поддерживается только для т. н. Automation-compatible интерфейсов, имеющих огромные ограничения на типы параметров (массивы — только SAFEARRAY, строки — только BSTR, никаких произвольных структур, только числа, дата/время, массивы, строки и ссылки на другие Automation-compatible объекты).

Заметно, однако, что многие из этих недостатков являются платой за достоинство COM — независимость от языка программирования и исполняющей среды, и не существуют в «истинно объектных» языках, таких, как C#, или же (прекращенная) реализация Java компании Microsoft. Эти языки предоставляют и полную runtime type information, и отсутствие необходимости регистрации, и возможность написания как интерфейсов, так и классов стандартным для языка образом, без «прокладок» вроде ATL. Так, в MS J++ любой класс Java тривиально публиковался внешнему миру как класс COM, достаточно было лишь регистрации. То же существует и в C#.[6]

С противоположной стороны, «истинно объектные» языки либо вообще не способны стыковаться с компонентами из других объектных языков и требуют написания всей системы (и нижележащих подсистем и фреймворков) «сверху донизу» на одном языке в одной исполняющей среде (Java, Objective C), либо же налагают такое же требование хотя и не на язык, но на исполняющую среду (.NET, языки C#, C++ managed и VB.NET).

Более новые аналогичные технологии (например, в мире .NET) пытаются решить эти проблемы. Там обычно стек remoting полиморфен и кастомизируем, что дает возможность самостоятельно выбирать формат вопросов/ответов и транспортный протокол (по умолчанию применяется уже не DCE RPC, а SOAP, в качестве формата данных — XML, а в качестве транспорта — HTTP, который не полагается на динамические номера портов).

Применение механизма позднего связывания может существенно снизить производительность по сравнению, например, с вызовом экспортируемой функции из динамической библиотеки. Однако этот механизм применяется только в скриптовых языках, и только в том случае, если язык не поддерживает объявление ссылок на объекты как ссылок на COM-интерфейсы из type libraries (в виде Dim obj As Excel.Workbook), а поддерживает только абстрактные COM-объекты (в виде Dim obj As Object). Кроме того, такой же подход применяется в Objective C и Cocoa.[6]