1、項(xiàng)目型插件系統(tǒng)的研究背景

計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)軟件（CAPP）在國(guó)內(nèi)發(fā)展已有二十多年的歷史，但由于工藝過(guò)程復(fù)雜而且充滿個(gè)性化，它一直沒(méi)有得到很好的發(fā)展。京渝天河計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)有限責(zé)任公司推出的智能化、集成化工藝設(shè)計(jì)平臺(tái)系統(tǒng)――THCAPP，以其完善的系統(tǒng)需求定義和先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，受到了用戶的廣泛好評(píng)。現(xiàn)在使用THCAPP軟件的用戶已經(jīng)遍布全國(guó)。

隨著軟件工程在產(chǎn)品的研發(fā)中廣泛應(yīng)用，THCAPP軟件也步入了快速發(fā)展階段：用戶數(shù)量不斷增加，功能不斷豐富、完善。但是，快速發(fā)展的THCAPP軟件不可避免的出現(xiàn)了以下這個(gè)問(wèn)題：創(chuàng)立于十年前的THCAPP軟件的原型已經(jīng)被市場(chǎng)廣泛認(rèn)可，后續(xù)版本的開發(fā)工作只是在這個(gè)原型的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的擴(kuò)展。為了在保證與THCAPP以前版本軟件兼容的前提下，彌補(bǔ)軟件原型在靈活性和擴(kuò)展性方面的不足，我們有必要在THCAPP軟件中引入“框架＋插件”這樣一種結(jié)構(gòu)的構(gòu)建模式。

在采用THCAPP軟件的企業(yè)用戶中，由于各個(gè)企業(yè)的規(guī)模不同，開發(fā)產(chǎn)品的差異，造成了用戶需求的千差萬(wàn)別，不同企業(yè)之間的需求甚至?xí)霈F(xiàn)矛盾的情況。為了滿足用戶的各種需求，使產(chǎn)品具有頑強(qiáng)的生命力，只有引入“框架＋插件” 結(jié)構(gòu)，使軟件產(chǎn)品在整體上是融合的，在各個(gè)功能上具有相對(duì)獨(dú)立性，而這些獨(dú)立的功能能夠進(jìn)行單獨(dú)的開發(fā)，形成具有完善功能的獨(dú)立模塊，并且能夠很好的融入到整個(gè)軟件產(chǎn)品中的方法是解決軟件原型風(fēng)險(xiǎn)最好的辦法。

2、插件系統(tǒng)分析

現(xiàn)在，我們經(jīng)常使用的一些國(guó)外公司或個(gè)人開發(fā)的優(yōu)秀軟件產(chǎn)品都是采用的

“框架＋插件”這種體系結(jié)構(gòu)，其中最著名的軟件包括：AutoCAD、 PhotoShop和ACDSee。分析一下這些軟件的開發(fā)模型：整個(gè)軟件產(chǎn)品為一個(gè)良好的框架，具有完成軟件產(chǎn)品應(yīng)用的基本功能以及插件管理功能，負(fù)責(zé)為插件的運(yùn)行提供一個(gè)整體的可靠的運(yùn)行環(huán)境；而高級(jí)的功能則通過(guò)各個(gè)獨(dú)立的插件來(lái)完成。插件是在自己要求的運(yùn)行環(huán)境中，具有獨(dú)立，完整功能的模塊。產(chǎn)品的框架部分可以認(rèn)為是一個(gè)插件的運(yùn)行平臺(tái)，插件部分除了實(shí)現(xiàn)具體功能外還要按照平臺(tái)的要求實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)接口，保證插件在平臺(tái)內(nèi)正確運(yùn)行；平臺(tái)則通過(guò)通用的方法調(diào)用不同插件來(lái)實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展。這樣，只要框架的結(jié)構(gòu)是良好和合理的，能夠適應(yīng)未來(lái)的變化，那么市場(chǎng)的變化帶來(lái)的各種新的需求就可以采用開發(fā)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的新插件來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件的生命力就有了保證。

國(guó)外軟件采用的“框架＋插件”結(jié)構(gòu)代表著軟件行業(yè)的主流技術(shù)，不同公司的不同產(chǎn)品，甚至同一個(gè)公司的不同產(chǎn)品之間，都會(huì)用不同的插件實(shí)現(xiàn)不同的功能。THCAPP插件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路就是借鑒這種“框架＋插件” 結(jié)構(gòu)，在THCAPP程序的不同對(duì)象中調(diào)用不同的插件，實(shí)現(xiàn)特定范圍的功能。

過(guò)多的插件會(huì)增加用戶使用THCAPP軟件的難度；而且，一種功能插件會(huì)同時(shí)對(duì)多個(gè)對(duì)象產(chǎn)生不同的影響。所以得出以下結(jié)論：在THCAPP軟件中，應(yīng)該將所有的插件由單獨(dú)的系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，實(shí)現(xiàn)插件的功能查看，產(chǎn)品隸屬，插件注冊(cè)和插件注銷等功能，簡(jiǎn)化用戶的操作。

鑒于以上的情況，需要這樣一種解決方案：通過(guò)提供插件模板對(duì)插件接口進(jìn)行規(guī)范；通過(guò)簡(jiǎn)單的開發(fā)基礎(chǔ)培訓(xùn)使用戶具有進(jìn)行簡(jiǎn)單的編寫代碼的能力；通過(guò)針對(duì)THCAPP軟件中的某種單一的功能，封裝出THCAPP功能組件，同樣通過(guò)培訓(xùn)讓用戶掌握相關(guān)功能組件的使用方法，讓那個(gè)用戶自己編寫符合自己要求的插件，由插件系統(tǒng)統(tǒng)一管理。這樣，即在THCAPP軟件中實(shí)現(xiàn)了“框架＋插件”的結(jié)構(gòu)，保證了軟件的可擴(kuò)展性，又通過(guò)培訓(xùn)用戶自主開發(fā)插件的模式，規(guī)避了維護(hù)插件的風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省了雙方的資金，提高了軟件的競(jìng)爭(zhēng)力，使公司和用戶實(shí)現(xiàn)“雙贏”成為了可能。

3、項(xiàng)目型插件系統(tǒng)的目標(biāo)

THCAPP中進(jìn)行“框架+插件”的結(jié)構(gòu)改造，引入項(xiàng)目型插件系統(tǒng)的目的包含以下幾個(gè)方面：

l 完成THCAPP插件系統(tǒng)的開發(fā)工作，實(shí)現(xiàn)插件的瀏覽、注冊(cè)/注銷、二次注冊(cè)、調(diào)用、以及與系統(tǒng)交互等功能。實(shí)現(xiàn)“框架＋插件”的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

l 完成項(xiàng)目型插件系統(tǒng)的插件模板源代碼以及示例插件程序的源代碼的編寫工作。插件模板必須具有簡(jiǎn)單、方便、易于維護(hù)的特征，爭(zhēng)取做到：讓沒(méi)有編程經(jīng)驗(yàn)的用戶通過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn)就能編寫滿足自己需求的插件。

l 完成集成型插件系統(tǒng)組件DLL的開發(fā)工作，提交動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件：接口文件、以及運(yùn)行庫(kù)文件。開發(fā)與特定PDM軟件集成的示例插件，證實(shí)集成型插件系統(tǒng)的可行性。

l 完成功能組件的開發(fā)工作，涵蓋THCAPP軟件中一些常用的功能（如：工藝文件的創(chuàng)建、篩選、刪除等）。從底層支持插件系統(tǒng)功能的全面性。

通過(guò)對(duì)THCAPP軟件的使用用戶——國(guó)內(nèi)大、中、小型制造企業(yè)的工藝工作進(jìn)行的縝密調(diào)研，結(jié)果，幾乎所有的用戶都對(duì)這種簡(jiǎn)單的軟件升級(jí)方式表示了期待。但是，不同的用戶，由于他們編程技術(shù)水平與需求功能的復(fù)雜程度有很大的差異，必須制定一套相對(duì)簡(jiǎn)單、實(shí)用的插件開發(fā)規(guī)則，以方便用戶進(jìn)行自定義插件的開發(fā)工作，便于插件系統(tǒng)的推廣。

在實(shí)施了THCAPP的企業(yè)用戶群中，每個(gè)企業(yè)每年都會(huì)提出一些有關(guān)功能實(shí)用性、以及操作簡(jiǎn)便性方面的要求。這些要求一般都是用戶根據(jù)自己的特殊狀況提出的，不同用戶提出的要求甚至是對(duì)立的，我們很難從中總結(jié)出通用性的需求，供新版本的CAPP軟件進(jìn)行開發(fā)工作。

項(xiàng)目型插件系統(tǒng)的主要功能就是擴(kuò)展THCAPP的功能，通過(guò)用戶自己開發(fā)出的符合自己企業(yè)特色、實(shí)現(xiàn)自己功能要求的插件，彌補(bǔ)THCAPP軟件在可操作性方面的不足。

4、插件系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

為保證與以前版本的THCAPP軟件的兼容性，插件系統(tǒng)應(yīng)該是獨(dú)立于THCAPP主程序，但通過(guò)被THCAPP主程序調(diào)用，才能實(shí)現(xiàn)其功能的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)組件。如圖1所示：

圖1 插件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

插件系統(tǒng)包含插件管理模塊和多個(gè)功能插件。

l 插件管理模塊的功能是實(shí)現(xiàn)各功能插件的列表顯示、功能查看和二次注冊(cè)的調(diào)用，不負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)任何插件的實(shí)際功能；

l 功能插件由THCAPP主程序的用戶為實(shí)現(xiàn)特定的功能，在我們提供的插件模板的基礎(chǔ)上自主開發(fā)的COM組件，除了實(shí)現(xiàn)各自的需求功能外，所有通過(guò)插件模板生成的插件還需要具有以下的功能：向插件管理模塊反饋插件信息、進(jìn)行系統(tǒng)注冊(cè)與反注冊(cè)、通過(guò)消息機(jī)制與CAPP主程序進(jìn)行通信。

項(xiàng)目型插件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖2所示：

圖2 項(xiàng)目型插件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

u接口層：

接口層是整個(gè)插件系統(tǒng)的入口，通過(guò)插件模板的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)只需要獲取少量的傳入數(shù)據(jù)信息，通過(guò)執(zhí)行插件，就會(huì)通過(guò)一定的規(guī)則，向主程序傳遞規(guī)范的傳出數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)插件的功能。

接口層實(shí)現(xiàn)插件管理功能，包括插件的引入、刪除、插件的列表選擇、以及運(yùn)行選定的插件。

u插件層

插件層就是用戶通過(guò)插件模板開發(fā)出的所有插件，插件模板實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)注冊(cè)模塊中插件的注冊(cè)與反注冊(cè)的工作；規(guī)范了用戶參數(shù)的類型；并且通過(guò)調(diào)用API函數(shù)，定義了一些常用的THCAPP的消息常數(shù)（比如刷新消息等），供用戶插件使用。

用戶在開發(fā)自己的插件時(shí)，需要將插件相關(guān)信息設(shè)置到插件模板中的插件信息反饋模塊的特定常量中，以便接口調(diào)用。

u數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層的作用是由插件刷新THCAPP主程序運(yùn)行的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，真正實(shí)現(xiàn)插件的功能。包括參數(shù)規(guī)范模塊、CAPP功能組件和數(shù)據(jù)操作模塊。

通過(guò)CAPP功能組件調(diào)用數(shù)據(jù)操作模塊，操作底層Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，避免了用戶直接操作數(shù)據(jù)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約了培訓(xùn)成本與用戶的工作。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)及解決途徑

l插件的識(shí)別問(wèn)題

插件采用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（DLL）文件的形式，在一臺(tái)機(jī)器的成百上千的DLL文件，如何識(shí)別指定的DLL文件是否為插件系統(tǒng)的插件，能夠被插件系統(tǒng)調(diào)用，就成為插件系統(tǒng)設(shè)計(jì)能否成功的前提條件。

插件系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的解決思路是：在插件系統(tǒng)中，除了對(duì)插件進(jìn)行系統(tǒng)注冊(cè)外，還得通過(guò)管理模塊對(duì)插件進(jìn)行特定的二次注冊(cè)，這樣就可以解決插件的識(shí)別問(wèn)題。

對(duì)于項(xiàng)目型插件系統(tǒng)，在注冊(cè)表的指定位置設(shè)置子鍵，將插件信息（主要是VB程序創(chuàng)建組件對(duì)象時(shí)需要的組件名稱和庫(kù)名稱）記錄到這個(gè)子鍵下，插件管理組件顯示插件列表時(shí)，從這個(gè)位置讀取所有插件的信息顯示。運(yùn)行插件時(shí)，也是從讀取插件信息創(chuàng)建插件對(duì)象。

對(duì)于集成型插件系統(tǒng)，在THCAPP主程序的配置文件中，記錄所有插件的GUID值，由于插件都是從系統(tǒng)的基接口中派生的，所以，通過(guò)GUID值和基接口類型，就可以運(yùn)行插件了。

l插件的運(yùn)行問(wèn)題

讀取插件信息后，如何正確的運(yùn)行插件也是一個(gè)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。

對(duì)于項(xiàng)目型插件系統(tǒng)，通過(guò)插件模板，規(guī)范插件的接口。創(chuàng)建插件對(duì)象后，調(diào)用特定的接口，就可以運(yùn)行插件了。

對(duì)于集成型插件系統(tǒng)，由于是與THCAPP主程序進(jìn)行無(wú)縫集成，在對(duì)象層接口對(duì)應(yīng)的MFC類文件中，定義相關(guān)的接口對(duì)象，通過(guò)激發(fā)事件或傳遞消息運(yùn)行插件。

l插件的通信問(wèn)題

插件與插件系統(tǒng)、插件與THCAPP主程序、甚至插件與插件之間都需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交互或消息傳遞。

在插件系統(tǒng)中，定義一些通用的消息。在接收消息時(shí)，遍歷這些消息，分別實(shí)現(xiàn)這些消息的響應(yīng)函數(shù)就可以了。

插件的通信能力是插件系統(tǒng)必不可少的功能。通過(guò)消息傳遞模塊或消息接口定義通用消息，為以后版本中，通用消息的擴(kuò)展提供了可能。

5、示例程序

THCAPP項(xiàng)目型插件系統(tǒng)包括插件維護(hù)模塊和插件兩大部分。插件維護(hù)模塊的功能是：添加、維護(hù)、刪除、運(yùn)行插件，標(biāo)準(zhǔn)DLL組件，可以被CAPP或其他應(yīng)用程序調(diào)用；而插件就是實(shí)現(xiàn)某些特定的功能。

調(diào)用THCAPP二次開發(fā)插件系統(tǒng)，首先會(huì)運(yùn)行“插件維護(hù)模塊”，顯示“插件管理”管理對(duì)話框，如圖4所示：

默認(rèn)的，“插件管理”窗口會(huì)列出天河公司提供的公用插件，用戶根據(jù)插件模板自己開發(fā)的插件，通過(guò)第一次的注冊(cè)后也會(huì)出現(xiàn)在這個(gè)列表中，供用戶選擇使用。

選擇某個(gè)插件，單擊“下一步”按鈕就運(yùn)行插件對(duì)應(yīng)的DLL文件。實(shí)現(xiàn)這一步的前提就是用戶使用天河公司提供的項(xiàng)目型插件模板進(jìn)行自己插件的開發(fā)工作，并不修改模板的接口，破壞兼容性。

下面將以“批量修改工藝文件狀態(tài)”這個(gè)插件作為實(shí)例，簡(jiǎn)單的講講項(xiàng)目型插件的創(chuàng)建方法。

l 詳細(xì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雖然，一般看來(lái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作與具體的軟件開發(fā)沒(méi)有多大的關(guān)聯(lián)，但是詳細(xì)、完善的系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以讓你的開發(fā)工作少走很多彎路。

“批量修改工藝文件狀態(tài)”插件的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，就是將指定節(jié)點(diǎn)下的所有工藝文件全部修改到一種狀態(tài)。在這期間，需要運(yùn)行插件的用戶設(shè)置修改后工藝文件狀態(tài)參數(shù)，并且設(shè)定是否需要包含子節(jié)點(diǎn)中的工藝文件。插件要求提供指定節(jié)點(diǎn)下工藝文件的現(xiàn)有狀態(tài)，供用戶瀏覽；還要包含不能進(jìn)行“狀態(tài)修改”操作的工藝文件的列表。

通過(guò)上述的系統(tǒng)分析，得出至少需要三步向?qū)Р僮鞑拍軐?shí)現(xiàn)需求。下面就是進(jìn)行代碼的編寫工作了。

l 在插件模板上開發(fā)新的插件

插件模板是由天河公司提供給用戶使用的在項(xiàng)目型插件系統(tǒng)中開發(fā)自定義插件的工具。在THCAPP的安裝路徑下，有模板的壓縮包文件。

復(fù)制插件模板，用VB打開模板工程，修改工程名和接口名，在圖4所示的“插件管理”窗口中，進(jìn)行插件注冊(cè)操作，需要用到修改后的工程名和接口名，他們是插件組件的唯一標(biāo)識(shí)，非常重要，不能隨便修改。如5圖所示，“批量修改工藝文件狀態(tài)”插件的工程名變?yōu)?ldquo;THEditFilesStateLib”、接口名變?yōu)?ldquo;ITHEditFilesState”。

插件工程

在窗體文件中，復(fù)制“picDlgBck”控件數(shù)組，在這個(gè)插件中復(fù)制三頁(yè)，在每一頁(yè)放置不同的控件。并編寫與這些控件有關(guān)的代碼。

第一頁(yè)如圖6所示，用以設(shè)置修改后工藝文件的狀態(tài)，以及“是否包含子節(jié)點(diǎn)中的工藝文件”、“是否顯示工藝文件信息”的狀態(tài)參數(shù)。

插件第一頁(yè)

第二頁(yè)如圖7所示，添加“ListView”列表控件，用以顯示指定節(jié)點(diǎn)下包含的工藝文件的信息（名稱、創(chuàng)建者、當(dāng)前狀態(tài)）。如果在第一頁(yè)設(shè)置了“包含子節(jié)點(diǎn)中的工藝文件”狀態(tài)，則需要顯示指定節(jié)點(diǎn)下的所有文件信息。

插件第二頁(yè)

第三頁(yè)如圖8所示，功能是提示第二頁(yè)顯示的工藝文件是否能進(jìn)行修改工藝文件狀態(tài)的操作，圖8中表示所有工藝文件的狀態(tài)都可以被修改成圖6中指定的狀態(tài)。不能進(jìn)行修改的工藝文件會(huì)被顯示在提示之下的“ListView”控件中。

插件第三頁(yè)

最后在“完成”按鈕的單擊事件中，編寫實(shí)現(xiàn)需求的代碼，一般地，這需要調(diào)用天河公司為二次開發(fā)插件提供的各種組件的接口功能函數(shù)。實(shí)現(xiàn)修改工藝文件狀態(tài)的功能比較簡(jiǎn)單，只要遍歷用戶選擇的工藝文件，依次調(diào)用“THCAPPPDMDEVLib”組件的“THCAPPNDO”接口的“ChangeFileState”函數(shù)就可以了。