插件式设计的架构模型与实例

插件式设计近年来非常流行，其中eclipse起了推波助澜的作用，提到插件式就会不由自主的想到eclipse。其实插件式设计并不是什么新事物，早在几十年前就有了。像X Server就是基于插件式设计的，除了核心功能外，它所有的扩展功能和设备驱动都是以插件方式加入进来的。 

　　基于插件的设计好处很多：把扩展功能从框架中剥离出来，降低了框架的复杂度，让框架更容易实现。扩展功能与框架以一种很松的方式耦合，两者在保持接口不变的情况下，可以独立变化和发布。公开插件接口，让第三方有机会扩展应用程序的功能，有财大家一起发。另外，还可以让开源与闭源共存于一套软件，你的插件是开源还是闭源，完全由你自己决定。 

　　基于插件设计并不神秘，相反它比起一团泥的设计更简单，更容易理解。各种基于插件设计的架构都有自己的特色，但从总体架构上看，其模型都大同小异。这里我们介绍一个简单的模型，并给出几个实例，希望对新手有所启发。

　　1. 基本架构

　　插件式设计的应用程序，基本上可以用上图来表示。当然，此图是一种较高层次的表示，实际的设计会更复杂一些。我们在这里为了阐述方便，不用故意搞得那么复杂。

　　应用程序由应用程序框架、插件接口、插件和公共函数库四部分组成。 

　　应用程序框架负责应用程序的整体运作，它清楚程序整个流程，但并不知道每个过程具体要做什么。它在适当的时候调用一些插件，来完成真正的功能。

　　插件接口是一个协议，可能用IDL描述，可能是头文件，也可能一段文字说明。插件按照这个协议实现出来，就可以加入到应用程序中来。当然，对于复杂的系统，插件接口可能有多个，各自具有独立的功能。

　　插件是完成实际功能的实体，实现了要求的插件接口。尽管实现什么以及怎么实现，完全是插件自己的自由。在实际情况来，一般还是有些限制，因为插件接口本身可能就是一个限制。如，实现编译功能的插件，自然不能实现成一个聊天功能的插件。 

　　公共函数库是一组函数或者类，应用程序框架和插件都可以调用。它通常是一个独立的动态库（DLL）。应用程序框架本身是公用的，是代码复用的一种方式。但并不是所有可复用代码都可以放在框架中，特别是插件会用到的公共代码，那会造成插件对框架的依赖。把这些公共代码提取到一个独立的库中，是一种好的方法。

　　另外，值得补充说明一下的是插件接口。插件接口通常有两种：

　　通用插件接口：这一类插件接口是通用的，你无法从接口函数看出这个插件的功能。它的接口函数通常有这些函数：

　　init : 用于初始化插件，通常在插件被加载时调用。

　　deinit：用于反初始化插件，通常在插件被卸载时调用。

　　run：让插件起动。

　　stop：让插件停止。

　　至于插件要完成什么功能，要插到哪里，在init函数里决定，它调用公共函数库里的函数把自己注册到框架中某个位置。

　　专用插件接口：这一类插件接口是专用的，看到它的接口函数说明，你就可以大致了解它的功能了。

　　加入插件的方式通常采用配置信息来实现，配置信息可以是注册表，也可以配置文件。也可以动态注册进来，或者把插件放到指定的位置。

　　下面我们来看几个实例：

　　2. 桌面设计

　　最近一段时间完成了桌面模块的设计和实现。按照以往的经验，桌面模块通常是变化最多的一个模块，SPEC总是在不断的调整的效果，不同客户要求实现具有个性化的桌面，直到产品快发布了，桌面的SPEC还在不停的修改。另外，在智能手机中，桌面占有特殊的地位，很多东西都可能往桌面里塞，桌面不但是各种功能的大杂烩，还是一些系统消息的中转站。

　　这个任务比较棘手，所以在设计时就分外小心。首先想到的就是采用插件式设计，把外围功能独立出来，尽量简化框架的实现。

　　插件：每一个最小功能单元都是一个插件，它可以是可见的，也可以是不可的，也可以是动态变化的。比如时间、电池电量、网络连接、信号强弱、新事件(如SMS、MMS、EMAL、ALARM和未接电话等)、应用程序快捷方式、左右操作按钮和其它处理系统事件的功能单元。每个插件都用一个.desktop来描述，这是遵循freedesktop.org的标准的。

　　桌面框架包括：状态栏、开始菜单、操作栏、桌面区、事件管理器和主题管理器。而状态栏、开始菜单、操作栏、桌面区和事件管理器都是容器，容纳各种插件。对于可见的插件，可以有自己的表现方式，也可以采用通用的表现方式。

　　公共函数库：一些抽象的类、实现插件的辅助类以及其它一些可能被公用的类。

　　插件接口：对于不可见的插件要求实现事件处理功能，可见的插件还要求实现绘制功能。

　　3. 模拟器设计

　　一个同事负责设计另外一个平台的PC模拟环境设计。在我的建议下，他对架构作了调整。调整后的架构非常简单，也可以认为是插件式的设计，它由下面几部分组成：

　　应用程序框架：负责模拟器基本功能，如模拟键盘和显示设备、换肤功能等。

　　插件：就是被模拟的平台，如microwindow及相应的手机应用程序。尽管运行时通常只有一个插件运行，这样做仍然有意义，如果要换成minigui或者其它平台时，模拟器不需要作任何修改。

　　公共函数库：它由应用程序框架初始化一些信息和回调函数，然后供插件(即microwindow)调用，插件利用它来实现显示和输入等驱动程序。

　　插件接口：如起动和停止模拟平台等。

　　4. GIMP

　　GIMP是一个功能强大的图形图像编辑器，典型的基于插件式的设计，在《unix编程艺术》中，作为插件式设计示例介绍过。

　　应用程序框架：GUI

　　插件：完成图像的各种转换和处理功能，如模糊、去斑和色彩调整等。

　　公共函数库：放在libgimp.so里。

　　插件接口：对GIMP感兴趣的朋友，可以到官方网站上去阅读更多的文档。