Файл: Технология COM.pdf

Введение

Технология COM, главный вопрос на который нам предстоит ответить, что же это такое. В чем разница между технологиями COM, Active X и OLE. В данной работе мы ответим на данный вопрос и подробно, в деталях разберем всю технологию. Необходимо начать с определения, что бы последовательно двигаться дальше. COM (Component Object Model) – это объектная модель компонентов. Рассматриваемая технология является основополагающей для Active X и OLE. Технология COM используется при описании API, а также двоичного стандарта, который связывает объекты различных языков и сред программирования. И хочется добавить еще немного о технологии. Она работает с COM – объектами. Данные объекты включают в себя от одного до нескольких интерфейсов. Можно выделить несколько главных плюсов:

• Создание объектов не зависит от языка программирования, то есть они могут быть написаны на различных языках, без привязки к определенному типу.
• Объекты могут использоваться абсолютно в любой среде программирования под ОС WIndоws. (Delphi, Visual C++, Visual Basic итд.).

Развитие COM Технологий

После того как, компания Microsoft выпустила ОС Windows, одной из приоритетных задач стало эффективное взаимодействие между различными приложениями внутри ОС. Одними из первых попыток решения данной задачи стали Буфер обмена, разделяемые файлы и DDE (Dynamic Data Exchange). Компания Microsoft не остановилась на достигнутом и позже разработала новую технологию связывания и внедрения объектов (OLE). Но первая версия этой программы была несовершенной и на смену ей пришла вторая версия OLE 2. OLE 2 обладала более расширенным функционалом и позволяла решать вопросы по предоставлению приложениями друг другу собственного функционала. Эта технология развивалась до 1996, после чего была разработана и внедрена технология, которая получила название Active X. Active X, включала в себя автоматизацию, контейнеры, управляющие элементы итд.

Терминология COM

Во второй главе, предлагаю немного посмотреть на термины, которые используются при работе с рассматриваемой технологией.

COM - объект – представляет из себя двоичный код, который выполняет определенный функционал и имеет от одного до нескольких интерфейсов. Также такие объекты содержат методы, которые позволяют приложениям использовать данный объект.

COM - интерфейсы – применяются для объединения нескольких методов COM – объекта. С его помощью клиент правильно обращается к объекту и получать от него правильный ответ. Для того, чтобы узнать список объектов, необходимо использовать встроенный базовый интерфейс lunknown.

Пользователь COM – объекта – обычно им называют само приложение или его часть, которая использует объекты и интерфейсы.

COM – классы – классы, которые содержат от одного и более интерфейсов. Доступ к интерфейсу, можно получить используя классы. Идентификация происходит с помощью идентификаторов класса (CLSID).

Библиотеки типов – очень часто объекты используют библиотеки типов. Это специальный файл, в котором содержится информация об объектах. Так же там находится информация о типах данных, которые возвращаются методами объектов.

Технология DCOM – данная технология используется для предоставления прав средствам доступа к объектам, которые находятся на других ПК.

Счетчик ссылок – в счетчике содержатся определенное число процессов, которые в момент работы использует объект, например DLL.

OLE – объекты – данные, которые используются одновременно несколькими приложениями.

Составные документы – в них включены от одного до нескольких OLE – объектов.

Состав COM – приложения – при создании приложения, необходимо учесть следующие составные части:

• COM – интерфейс
• COM – сервер
• COM – клиент

COM – интерфейс - Клиенты СОМ связываются с объектами при помощи СОМ-интерфейсов. Интерфейсы -- это группы логически или семантически связанных процедур, которые обеспечивают связь между поставщиком услуги (сервером) и его клиентом. На рисунке ниже изображен стандартный СОМ-интерфейс.

В следующих главах мы подробнее рассмотрим, что же означают и как работают некоторые из приведённых терминов.

COM - интерфейсы

COM определяет следующие важные аспекты, которые связаны с интерфейсами:

• Методы интерфейса абстрактны – он представляет собой набор прототипов, назначение состоит исключительно в определении интерфейса. Работает по принципу определения числа и типов объектов, передаваемых и возвращенных.
• Интерфейсы подчиняются двоичному стандарту – интерфейс представляется как указатель на virtual table. Где каждая запись представляет из себя ссылку на определенный метод, где уже и содержится реализация интерфейса. Таким образом этот процесс можно представить, как некий процесс получения указателей. Объекты одного класса обычно используют общий virtual table, где для каждого из них создана структура с данными, по которым и определяется вызов корректных функций.
• Интерфейс включает в себя определенную функциональность – методы интерфейса связаны по смыслу функциональности и назначения. Именование происходит по назначению и перед именем ставится заглавная буква I.
• Интерфейс имеет уникальный идентификатор – обычно интерфейсы различаются по используемому идентификатору GUID, которые необходимы для ссылок на конкретный интерфейс (Interface Identifier). Абсолютно каждый интерфейс обладает данным идентификатором и при регистрации получает GUID, который связан именно с ним.
• Интерфейс не может изменится после регистрации в системе – все интерфейсы выполняют определенные задачи, с помощью определения вводимых и выводимых данных. Соответственно изменять интерфейс после размещения в системе не желательно, так как для этого придется делать новый интерфейс.
• Интерфейсы наследуют функциональность от одного базового предка – все интерфейсы являются, в той или иной степени, потомками IUknown. Он отвечает за базовый функционал интерфейса, в который включен dynamic quering, для опроса субъектов, а также lifetime management, отвечающий за жизненный цикл объекта. В данную функциональность входят три следующих метода:
• QueryInterface – находится на первом месте в virtual table и с помощью него происходит опрос субъектов и дается доступ на указатели. Так же этот метод используют для обновления COM без потерь на зависимых объектах.
• AddRef – занимает второе место, счетная функция для того чтобы управлять жизненным циклом. Вызов этого метода может увеличивать значение внутреннего счетчика объекта.
• Release – находится на третьем месте, по сути такая же счетная функция как и AddRef. С помощью нее можно уменьшить значение внутреннего счетчика объекта.

Свойства COM объектов

COM объект – является CoClass, отвечает за реализацию одного или большего количества интерфейсов. Рассматриваемый объект, представляет из себя набор функций, которые можно использовать через указатель на один из определенных интерфейсов. Можно выделить несколько особенностей COM – объекта:

• Доступ к нему можно осуществить только через указывающий не него интерфейс, в связи с этим он защищен от прямого изменения другими программами.
• COM – объект можно использовать приложениями, которые написаны на любых современных языках программирования, главное условие, это умение работать с указателями.

COM – серверы. Локальные и удаленные серверы.

В пятой главе, хотелось бы более подробно остановится на принципе работы рассматриваемой технологии с серверами.

Когда клиент, использующий COM обращается к COM объекту, он не производит поиск этого объекта, он просто делает вызов необходимого интерфейса. Это процесс происходит как раз с использованием COM технологии. Данная технология все необходимые шаги для этого. Шаги могут быть разные, в зависимости от места расположения объекта. Сам объект может располагаться, например, на этом же ПК или на удаленном сервере итд. В зависимости от места расположения используются следующие типы серверов:

• Внутренний сервер
• Локальный сервер
• Удаленный сервер

Внутренний сервер – это по сути просто библиотека DLL, которая располагается на том же ПК, что и клиент. В качестве примера можно привести компонент Active X, расположенный на Веб странице в сети интернет и просматриваемый с помощью встроенного браузера Microsoft. В нашем примере компонент установлен на локальный ПК, там же где и загружается Веб браузер. Наше приложение (клиент) связывается с процессом при помощи вызовов COM – интерфейса, как показано на рисунке ниже.

Более подробное описание схемы взаимодействия клиента с внутренним сервером:

Внутренний СОМ-сервер должен экспортировать четыре функции:
function DllRegisterServer: HResult; stdcall;
function DllUnregisterServer: HResult; stdcall;
function DllGetClassObject (const CLSID, IID: TGUID; var Obj): HResult;
stdcall;
function DllCanUnloadNow: HResult; stdcall;

Все эти функции реализованы в модуле comserv, их необходимо добавить в описание exports проекта. Далее рассмотрим эти функции более подробно:

• DllRegisterServer - применяется для регистрации DLL СОМ-сервера в системном реестре Windows. При регистрации СОМ-класса в системном реестре создается раздел в HKEY_CZASSES_ROOT\CLSID\{XXXXXXXX-XXXX-XXXX-xxxx-xxxxxxxx}, где число, записанное вместо символов х, представляет собой CLSID данного СОМ-класса. Для внутреннего сервера в данном разделе создается дополнительный подраздел inProcserver32. В этом подразделе указывается путь к DLL внутреннего сервера
• DllUnregisterServer - применяется для удаления всех разделов, подразделов и параметров, которые были созданы в системном реестре функцией DllRegisterServer при регистрации DLL СОМ-сервера
• DllGetclassObject - возвращает фабрику класса для конкретного СОМ-класса
• DllcanUnloadNow - применяется для определения, можно ли в настоящий момент времени выгрузить DLL СОМ-сервера из памяти. Функция проверяет, есть ли указатели на любой СОМ-объект данной DLL, если есть, то возвращает значение S_FALSE, т. е. DLL выгрузить нельзя. Если ни один СОМ-объект данной DLL не используется, то функция возвращает значение SJTRUE

Локальный сервер – это исполняемое приложение с расширением EXE. Приложение запускается в другом процессе, но на одном и том же ПК. В данном случае и клиент, и сервер расположены на одном ПК, хотя возможны случаи, когда они будут находится на разных ПК, в одной сети. В случае если они расположены на одном ПК Локальные серверы используют COM. Если на разных COM начинает использовать внутренний прокси для удаленного вызова. При этом прокси, расположен на одном ПК вместе с клиентом. Существует специальный механизм, позволяющий получать клиентам доступ к объектам, расположенным на другом ПК. Этот процесс называется Маршалинг.

Немного подробнее об этом процессе:

• принимает указатель интерфейса из процесса сервера и делать указатель прокси в процессе клиента доступным
• передает аргументы вызовов интерфейса таким образом, как будто они произошли от клиента и размещать аргументы в процесс удаленного объекта

Для любого вызова интерфейса клиент помещает аргументы в стек, вызывает необходимую функцию СОМ-объекта через указатель интерфейса. Если вызов объекта произошел не внутри процесса, вызов проходит через прокси. Прокси упаковывает аргументы в пакет маршалинга и передает получившуюся структуру удаленному объекту. Заглушка (stub) объекта распаковывает пакет маршалинга, выбирает аргументы из стека и вызывает необходимую функцию СОМ-объекта.
Таким образом, маршалинг - это процесс упаковки информации, а демаршалинг - процесс распаковки информации.
Тип маршалинга зависит от объектной принадлежности СОМ. Объекты могут использовать стандартный механизм маршалинга, предоставляемый интерфейсом.

Удаленный сервер – это библиотека, как и в предыдущем случае или приложение, которое запускается на другом ПК. Этот вид сервера использует распределенные COM – интерфейсы для связи с клиентом. При работе он так же как и локальный сервер использует прокси, но разница заключается в типе межпроцессной связи. Локальный сервер – COM, удаленный – DCOM.

Фабрики классов

Фабрики классов, еще называемые производителями классов, это особый вид COM – объектов. Главными его функциями являются создание им регистрация этих объектов. Созданы они могут быть при помощи конструктора. При его использовании для создания объектов, нет необходимости знать о нем ничего кроме идентификатора CLSID. Фабрика классов самостоятельно вызывает конструктор и так же самостоятельно передаст аргументы и специфичные действия, необходимые для необходимые для создания объекта. В процессе создания объекта в конструктор передается идентификатор CLSID класса. С помощью него и определяется тип объекта класса. Для того что бы создать объект определенного класса нам необходимо: вызвать функцию CoGetClass (поиск в системном реестре класс с данным CLSID, определяет путь к серверу и предоставляет указатель на интерфейс). Альтернативный путь - это вызов функции CoCreateInstance. С помошью этой функции можно создать один объект класса, действия функции аналогичны предыдущей.

Библиотеки типов

Библиотека типов – это по сути информация, которую передает ActiveX сервер, о объектах и интерфейсах. Если проводить аналогию, то это похоже на заголовочный файл в языке С, в котором находится информация о объектах и данных. Для получения информации из этой библиотеки можно выполнив опрос используемых объектов. Доступ к созданной библиотеке получают с помощью ITypeLib, ItypeInfo и ITypeCom интерфейсов. Через интерфейс ITypeLib запрашиваем информацию, тот в свою очередь, обращается к интерфейсу ItypeInfo. В библиотеке типов может содержаться следующая информация:

• Функции, не являющиеся методами интерфейса, передающиеся с помощью ActiveX сервера
• Информация о символьных константах
• Ссылки на информацию о других типах в других библиотеках

Далее перечислены основные причины для ипользования библиотеки типов:

• Объекты, которые используют непосредственную привязку к vtable, должны быть описаны в библиотеке типов, т.к. ссылки в vtable формируются во время компиляции
• Объекты, созданные из классов, которые поддерживают интерфейс IProvideClassInfo, должны иметь библиотеку типов. Объекты, имеющие в своем составе данные интерфейс,  являются типизированными COM-объектами, т.к. предоставляют информацию  об используемых типах (из библиотеки типов)
• Элементы управления ActiveX должны иметь библиотеку типов, которая содержится непосредственно в DLL или OCX файле, содержащем код ActiveX-сервера
• Приложения, которые являются Automation-серверами,  должны иметь библиотеку типов, для более удобно связывания с клиентами

Рассмотрев, что такое библиотека типов можно сделать вывод,Ю что ее использование просто необходимо для облегчения работы с приложениями, узнавание типов данных итд.

Диспетчерский интерфейс

Для обеспечения функций маршаллинга и процедуры позднего связывания, COM предлагает использовать стандартный интерфейс IDispatch. В нем хранится таблица уникальных идентификаторов членов интерфейса. Для получения доступа к информации на сервере (ресурс, метод или свойство) необходимо знать определённый dispID. Осуществить это можно с помощью метода интерфейса

GetIDsOfNames. Используя данный, метод мы сможем получить таблицу идентификаторов, с информацией о них. IDispatch во время использования это процедуры реализуется автоматически и называется поздним связыванием. Поздним она называется из-за того, что выполняется на этапе выполнения программы. Отдельно хочется выделить метод под названием Invoke – это метод интерфейса dispID. Метод необходим для корректного обращения клиента к ресурсу сервера. Invoke – это универсальный метод так как допускает вызов с любым количеством параметров. Реализация Invoke распаковывает параметры и осуществляет вызов соответствующего метода или свойства и осуществляет контроль над выдачей исключений при выполнении метода или свойства. Когда выполнение метода или обработка свойства заканчивается, возвращаемые значения метода или свойства отправляются обратно клиенту. Если обращение клиента к серверу переходит через границы процесса или машины, то автоматически реализуются все действия по организации маршаллинга. Такая прозрачность является основным достоинством использования интерфейса диспетчеризации. Но также есть и минусы, например ограничение на типы используемых данных при передачи параметров. Возможно использовать исключительно тринадцать стандартных типов данных. При возникновении определенных задач, требующих выйти за эти границы можно написать собственный proxy/stub код. Еще один из недостатков - это невозможность проверки соответствия типов функций на этапе компиляции.