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在C++中使用IoC及DSM框架

自Web和Java橫空出世以來(lái)，軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，概念以及架構(gòu)的演變翻新有點(diǎn)讓人眼花繚亂，甚至應(yīng)接不暇。然而，恪守技術(shù) 含量至上遺風(fēng)的C++鐵桿精英們似乎是其中的另類(lèi)，與標(biāo)新立異擯棄繁文褥節(jié)的Java，Ruby新生代之間儼如隔世。不用說(shuō)DSM，就連IoC這個(gè)起源于 C++年代甚至C++土壤的概念和方法雖然在墻外其他晚輩語(yǔ)言部落中廣受青睞，在C++紅墻內(nèi)卻反而遭長(zhǎng)期冷落。IoC和DSM技術(shù)雖然看似簡(jiǎn)單無(wú)比平淡無(wú)奇遍地都是，甚至被很多C++大老們嗤之以鼻（甚至斥責(zé)為狗皮膏藥），但卻能大大提升C++軟件開(kāi)發(fā)的效率及質(zhì)量，而且能徹底簡(jiǎn)化和凈化很多繁瑣丑陋甚至危險(xiǎn)的C++原始解決方案。比如，由IBM領(lǐng)頭忽悠的一個(gè)所謂“服務(wù)組件架構(gòu)”SCA（Service Component Architecture）的廠(chǎng)商標(biāo)準(zhǔn)，其C++組件容器的參考實(shí)現(xiàn)（RI）雖由IBM幾個(gè)老大全時(shí)操刀，歷時(shí)兩年卻仍然困難重重地蹣跚在Apache孵化項(xiàng)目階段。不僅如此，這個(gè)沿用傳統(tǒng)思維和方法的參考實(shí)現(xiàn)使用起來(lái)也相當(dāng)繁瑣，甚至危險(xiǎn)（用戶(hù)將被迫采用無(wú)類(lèi)型驗(yàn)證系統(tǒng)的C-style cast），并且有很多極不自然甚至丑陋的限制（比如對(duì)線(xiàn)程模型的特殊要求）（參見(jiàn) SCA considered harmful 一文）。與之對(duì)比，如果采用IoC和DSM技術(shù)去實(shí)現(xiàn)同樣的SCA C++組件容器，一個(gè)初級(jí)菜鳥(niǎo)程序員卻能在幾天甚至幾小時(shí)內(nèi)以區(qū)區(qū)數(shù)百行淺顯易懂的代碼輕而易舉地大功告成，且其結(jié)果還遠(yuǎn)勝于IBM老大們嘔心瀝血打造的參考版（易用，類(lèi)型安全，清除所有不合理限制）（參見(jiàn) SCA as a DSM 一文）。此類(lèi)事半功倍的例子在使用IoC和DSM框架的開(kāi)發(fā)中屢見(jiàn)不鮮。其開(kāi)發(fā)效率一個(gè)數(shù)量級(jí)以上的跳躍改進(jìn)也絕非天方夜譚。70年代關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)及SQL技術(shù)的引入就使數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)效率提高了近兩個(gè)數(shù)量級(jí)。　

1. IoC
IoC字面上的意思是“控制反轉(zhuǎn)”（Inversion of Control）。然而其具體含義五花八門(mén)的說(shuō)法卻很容易讓人一頭霧水。這些說(shuō)法往往是過(guò)多地關(guān)注IoC表面的甚至是字面的含義，卻忽略了IoC被用來(lái)解決的實(shí)質(zhì)問(wèn)題（也無(wú)視了這個(gè)概念的歷史和使用現(xiàn)狀）。Martin Fowler 就把IoC闡述甚至更名為“依賴(lài)注入”（Dependency Injection ）設(shè)計(jì)模式。而IoC鼻祖之一 Stefano Mazzocchi 卻指出Martin Fowler這個(gè)忽悠了一大批人的說(shuō)法實(shí)際上是不得要領(lǐng)（Martin Fowler文章中???碼例子確實(shí)非常誤導(dǎo)）。所以，這里并不急于給IoC下一個(gè)教條定義，而是從IoC的實(shí)質(zhì)目的開(kāi)始探討。

IoC 的概念是Michael Mattson在1996年一篇討論面向?qū)ο罂蚣?Object Oriented Frameworks)的文章中提出的。面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)及編程（OOD/OOP）的基本思想簡(jiǎn)單地說(shuō)就是把復(fù)雜軟件系統(tǒng)分解成通過(guò)接口相互合作的對(duì)象。這些對(duì)象類(lèi)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)之間并不互相牽扯，因而降低了問(wèn)題的復(fù)雜性，且可獨(dú)立靈活地被重用和擴(kuò)展。自然而然，經(jīng)典面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言（如C++，Java）的側(cè) 重點(diǎn)就是提供語(yǔ)言機(jī)制來(lái)方便并簡(jiǎn)化這種基于對(duì)象類(lèi)的分解，重用和擴(kuò)展。然而，一個(gè)軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率，可擴(kuò)展性，以及部署維護(hù)升級(jí)的靈活性等并不完全由其模塊化分解的程度和抽象的優(yōu)劣所決定。很大程度上，將這些分散部件有效地組裝成一個(gè)緊密合作的整體更是決定該軟件項(xiàng)目成???及其產(chǎn)品系統(tǒng)優(yōu)劣的關(guān)鍵。

以支持對(duì)象分解為己任的經(jīng)典面向?qū)ο笳Z(yǔ)言（如C++，Java）并沒(méi)有引入超越傳統(tǒng)命令式語(yǔ)言（imperative language）以外的系統(tǒng)組裝部署和配置手段（當(dāng)然，Java 5，C#現(xiàn)在都開(kāi)始往這方面添料）。因而，雖然它們能夠有效地應(yīng)付底層子系統(tǒng)的拼裝和連接，但在進(jìn)行大范圍基于組件（既高層業(yè)務(wù)層模塊）層次的相應(yīng)作業(yè)時(shí) 就顯得簡(jiǎn)陋，死板，冗長(zhǎng)和低效。比如，在使用各種std的IO流類(lèi)，STL容器類(lèi)以及boost庫(kù)類(lèi)這些底層模塊類(lèi)時(shí)，采用語(yǔ)言本身的機(jī)制（自動(dòng)變量或用 new算符）直截了當(dāng)?shù)貙?shí)例化這些被使用類(lèi)的對(duì)象就盡善盡美了。但在使用高層業(yè)務(wù)模塊時(shí)，為了避免對(duì)其具體實(shí)現(xiàn)類(lèi)的依賴(lài)，人們不得不疊床架屋對(duì)語(yǔ)言機(jī)制進(jìn) 行額外的手工包裝。應(yīng)運(yùn)而生的是一系列處理所謂管線(xiàn)邏輯（plumbing logic，既非業(yè)務(wù)邏輯）的設(shè)計(jì)模式，比如factory，builder，directory，adaptor，singleton， configuration/property manager，factory的manager甚至manager的manager等等。遺憾的是，一個(gè)世紀(jì)以來(lái)這些實(shí)際上是彌補(bǔ)語(yǔ)言缺陷的權(quán)宜之計(jì)反而受到狂熱追捧而非深入反思。另外，在傳統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中，業(yè)務(wù)邏輯往往直接調(diào)用這些管線(xiàn)邏輯，從而破壞了業(yè)務(wù)邏輯的簡(jiǎn)潔性和獨(dú)立性(比如增加了單元測(cè)試的困難)。更重要的是，軟件組裝部署和配置的邏輯是支離破碎地散落混跡于各個(gè)業(yè)務(wù)邏輯組件中，既不直觀（往往是見(jiàn)樹(shù)不見(jiàn)林）也不靈活（牽一發(fā)則可能動(dòng) 全身）。往往使得在宏觀結(jié)構(gòu)上理解，維護(hù)，修改和擴(kuò)充一個(gè)現(xiàn)有軟件要反而難于當(dāng)初從頭開(kāi)發(fā)這個(gè)軟件。　

為解決以上問(wèn)題，Michael Mattson提出了面向?qū)ο罂蚣艿腎oC設(shè)計(jì)原則。依照該原則，管線(xiàn)邏輯被轉(zhuǎn)移并集中至軟件框架內(nèi)，業(yè)務(wù)邏輯模塊并不需知道更不必調(diào)用組件框架的服務(wù)，例如不用關(guān)心和調(diào)用其factory或lookup其directory或context等。軟件的組裝部署和配置完全是由管線(xiàn)邏輯框架反過(guò)來(lái)主動(dòng)控制業(yè) 務(wù)邏輯模塊來(lái)安排。Michael Mattson用所謂的好萊塢原則（Hollywood Principle）“別來(lái)電(問(wèn))我，我會(huì)去電(告訴)你”（don't call me, I will call you）形象地比喻了這一設(shè)計(jì)思想。這個(gè)比喻中的“我”指的是負(fù)責(zé)管線(xiàn)邏輯的組件框架，“你”則是被其調(diào)遣配置的一個(gè)組件。比如，在一個(gè)業(yè)務(wù)邏輯模塊A需要調(diào)用另一個(gè)業(yè)務(wù)邏輯模塊B的場(chǎng)景中，傳統(tǒng)的非IoC的設(shè)計(jì)（比如EJB2.0）是讓A調(diào)用管線(xiàn)邏輯（B的factory或某個(gè)directory服務(wù)）來(lái)獲得B的引用（或指針）。在IoC框架內(nèi)，框架不但完成A和B的實(shí)例化并保持追蹤，而且B的實(shí)例引用（或指針）也是由框架主動(dòng)調(diào)用A的接口函數(shù)（比如構(gòu) 造及賦值函數(shù)等）賦予 A。從而，A的實(shí)現(xiàn)可以專(zhuān)著于業(yè)務(wù)邏輯，而管線(xiàn)細(xì)節(jié)（比如B的實(shí)例化及如何獲得其引用或指針）可以讓外部框架透明地安排妥當(dāng)。這種架構(gòu)完全避免了業(yè)務(wù)邏輯對(duì)具體管線(xiàn)邏輯框架的牽連從而降低了業(yè)務(wù)邏輯模塊的復(fù)雜度，但更重要的是集中的組裝部署和配置邏輯為提高軟件宏觀結(jié)構(gòu)的直觀性和靈活性鋪平了道路（后面還將具體討論）。

簡(jiǎn)短概括一下，從概念上說(shuō)，IoC就是模塊化軟件組裝部署配置框架的一個(gè)設(shè)計(jì)原則。依該原則，業(yè)務(wù)邏輯模塊既不需要處理管線(xiàn)邏輯也可以對(duì)外部管線(xiàn)框架本身一無(wú)所知（agnostic）。軟件的搭接完全由外部管線(xiàn)框架對(duì)業(yè)務(wù)邏輯模塊的主動(dòng)操控來(lái)完成。從具體實(shí)現(xiàn)上說(shuō)，除了一些開(kāi)發(fā)工具以外，IoC框架不過(guò)是一個(gè)封裝了必備的管線(xiàn)邏輯及IoC機(jī)制的輕型類(lèi)庫(kù)（比如PocoCapsule/C++ IoC類(lèi) 庫(kù)大約是70K）。從使用上說(shuō)，用戶(hù)制作好業(yè)務(wù)邏輯組件（見(jiàn)下面非侵入性與POCO討論），并將軟件組裝及部署描述（見(jiàn)后面討論）提供給IoC框架（作為 IoC框架庫(kù)函數(shù)的???用參量，或直接驅(qū)動(dòng)一系列庫(kù)函數(shù)調(diào)用）。IoC容器（被調(diào)用的庫(kù)函數(shù)）將參照用戶(hù)的描述相應(yīng)地實(shí)例化和配置各個(gè)組件并將它們搭接為所希望的部署狀態(tài)。　

2. 非侵入性與POCO
對(duì) 于象C++和Java這類(lèi)不支持動(dòng)態(tài)類(lèi)型的語(yǔ)言環(huán)境，一個(gè)很自然的問(wèn)題就是業(yè)務(wù)邏輯組件需要支持什么樣的公共接口以使外部IoC框架能對(duì)其進(jìn)行操控。早期的組件框架（比如Apache Avalon，EJB2.0，CORBA組件模型 CCM，JTRS-SCA等）幾乎清一色地采用侵入式（invasive）設(shè)計(jì)，也就是強(qiáng)制規(guī)定業(yè)務(wù)邏輯模塊（稱(chēng)作bean）必須與特定的公共組件接口模型兼容，既支持由組件框架定義的用來(lái)對(duì)組件進(jìn)行部署配置的公共接口類(lèi)型或基類(lèi)（base class）以及進(jìn)行實(shí)例化的所謂home接口。侵入式設(shè)計(jì)不僅學(xué)習(xí)和使用繁瑣（EJB2.0和CCM均是追求繁瑣，以繁瑣冒充強(qiáng)大的惡例），也大大地限制了組建框架的開(kāi)放性和適應(yīng)性。因?yàn)楸娍陔y調(diào)，所以幾乎每一個(gè)問(wèn)題領(lǐng)域均定義了N個(gè)自己的組件框架和組件接口模型（比如機(jī)器人領(lǐng)域里就至少有10個(gè)）。侵入式設(shè)計(jì)導(dǎo)致組件接口模型只能被其特定的框架所支持，從而形成了各自為政老死不相往來(lái)的組件框架孤島，限制了組件的重用范圍以及框架的通用性。大量這類(lèi)侵入式組件框架以及與之相應(yīng)的上下左右整個(gè)配套開(kāi)發(fā)體系（如果僥幸有的話(huà)）均僅僅是在小范圍內(nèi)被采用，并以高成本在低水平上無(wú)謂地被重復(fù)開(kāi)發(fā)和維護(hù)（CCM就是這方面最?lèi)? 名昭著的例子）。　

因此，現(xiàn)代IoC框架大都采用非侵入式（non-invasive）設(shè)計(jì)，也就是不對(duì)組件接口模型(即接口及函數(shù)簽名)做任何規(guī)定。換句話(huà)說(shuō)，非侵入的 IoC框架一視同仁地支持任何組件接口模型，包括已經(jīng)被定義的和還未被定義的模型，也包括標(biāo)準(zhǔn)組織定義的或用戶(hù)自定義的模型。這些組件接口模型可以采用（或不采用）任何公共或自定義接口，模板(template)或基類(lèi)（也可以根本不是C++對(duì)象，比如C/C++函數(shù)），可以采用任何（合理的）實(shí)例化或回收手段和部署配置函數(shù)，包括構(gòu)造或析構(gòu)函數(shù)，各種自定義 factory/pool/directory lookup函數(shù)，以及各種全局或成員函數(shù)等（參見(jiàn)開(kāi)源C++非侵入式IoC框架項(xiàng)目 PocoCapsule/C++ IoC的介紹）。在非侵入的C++ IoC組件框架中，因?yàn)樗薪M件無(wú)論其接口模型的新舊美丑高矮胖瘦均被一視同仁地按平頭百姓對(duì)待，故均被統(tǒng)稱(chēng)為“平庸C++對(duì)象”（Plain Old C++ Object ）或POCO（相應(yīng)于Java中的“平庸Java對(duì)象”POJO）。

3. 軟件組裝及部署描述
在使用IoC框架的C++軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，管線(xiàn)模塊及管線(xiàn)銜接代碼轉(zhuǎn)移并集中至IoC框架內(nèi)，業(yè)務(wù)邏輯組件（高層模塊或庫(kù)類(lèi)）的開(kāi)發(fā)只需關(guān)注業(yè)務(wù)邏輯本身。軟件的搭接由IoC容器（或庫(kù)類(lèi)）按照用戶(hù)提供的軟件組裝及部署描述（assembly and deployment description）完成。因?yàn)橛煞稚⒔M件搭接成的軟件呈樹(shù)狀或更廣義的圖狀結(jié)構(gòu)，所以，軟件組裝及部署描述就是對(duì)這種樹(shù)圖結(jié)構(gòu)模型的描述。這種描述通常有三種表達(dá)（編寫(xiě)）形式，既指令代碼（code），元數(shù)據(jù)（metadata），和用戶(hù)數(shù)據(jù)（data）。

雖然經(jīng)典面向?qū)ο笳Z(yǔ)言（比如C++和Java）可以有效地按程序步驟構(gòu)造樹(shù)圖狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但對(duì)結(jié)構(gòu)整體的“模型描述”卻蒼白無(wú)力。在C++中，要搭建一個(gè)樹(shù) 圖結(jié)構(gòu)的代碼不外乎就是一步步地去調(diào)用類(lèi)似allocNode()，addNode()，wireNodes()等等函數(shù)。樹(shù)圖結(jié)構(gòu)模型在這種指令式的（imperative）“步驟描述”中蕩然無(wú)存。對(duì)于管線(xiàn)邏輯比較簡(jiǎn)單的應(yīng)用（例如底層或子模塊），結(jié)構(gòu)模型并不至關(guān)重要甚至是多此一舉，而步驟描述或干脆拋棄IoC框架也許更直接了當(dāng)。然而對(duì)于管線(xiàn)邏輯較復(fù)雜的應(yīng)用，對(duì)結(jié)構(gòu)搭接具體步驟描述所引入的復(fù)雜性則與使用IoC框架抽象???線(xiàn)邏輯的原始初衷背道而馳。

所謂元數(shù)據(jù)表述就是以編程語(yǔ)言的元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)描述軟件的管線(xiàn)結(jié)構(gòu)模型。其實(shí)質(zhì)就是利用傳統(tǒng)指令性編程語(yǔ)言中類(lèi)（class）結(jié)構(gòu)定義的聲明式語(yǔ)法來(lái)表達(dá)管線(xiàn)結(jié)構(gòu)。比如，如果一個(gè)結(jié)構(gòu)有10個(gè)節(jié)點(diǎn)（組件），按此方法就是讓用戶(hù)定義一個(gè)包含10個(gè)相應(yīng)成員函數(shù)的類(lèi)（class）并輔助以相應(yīng)注釋?zhuān)╝nnotation）標(biāo)識(shí) 管線(xiàn)連接。進(jìn)行軟件搭接時(shí)，IoC框架通過(guò)反射機(jī)制來(lái)解讀這個(gè)類(lèi)的結(jié)構(gòu)并將其看做組件搭接的管線(xiàn)結(jié)構(gòu)描述。這種方法，看似提供了一種聲明式的（declarative）模型描述，實(shí)際上則屬于一種牽強(qiáng)附會(huì)甚至是生搬硬套的kludge，除了能滿(mǎn)足“只使用編程語(yǔ)言本身來(lái)表述管線(xiàn)邏輯”這一教義心態(tài)之外不具任何正面意義。

IoC 框架中有效靈活自然直觀的結(jié)構(gòu)描述形式恰恰就是被大牛們鄙視為惡俗的用戶(hù)文本數(shù)據(jù)描述形式。無(wú)論大牛們對(duì)這種C++和Java語(yǔ)法機(jī)制以外的方法如何深?lèi)? 痛絕，都不得不面對(duì)下面一個(gè)尷尬的窘境。C++和Java這類(lèi)被他們（比如紅帽Jboss的首席科學(xué)家）奉為萬(wàn)能銀彈的編程語(yǔ)言中并不提供對(duì)樹(shù)圖結(jié)構(gòu)整體具體實(shí)例的有效描述手段。因?yàn)檫@類(lèi)語(yǔ)言的目的僅僅是提供對(duì)象類(lèi)的包裝抽象機(jī)制，而并不是提供具體多對(duì)象系統(tǒng)整體部署結(jié)構(gòu)的模型表述方法（更不要說(shuō)對(duì)各種模型之間變換，甚至變換的變換的聲明式描述）。

4. 基于XML的組裝及部署描述
主流IoC框架（甚至很多傳統(tǒng)非IoC組件框架如EJB2.0和CCM）中用戶(hù)文本數(shù)據(jù)形式的組裝及部署描述大都是基于XML。XML的設(shè)計(jì)目的恰恰就是提供對(duì)樹(shù)圖結(jié)構(gòu)的聲明式描述。對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，XML標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)成熟穩(wěn)定，已被普遍采用和支持（各種XML解析器和工具滿(mǎn)天飛）。另外，XML框架內(nèi)具備完善的聲明式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換技術(shù)（XSLT，XQuery），為從底層通用IoC組件部署描述提高到“針對(duì)問(wèn)題域的特定建模”DSM（domain specific modeling）準(zhǔn)備???了理想平臺(tái)。最重要的是，與SQL類(lèi)似，XML是種???編程菜鳥(niǎo)都大呼容易的簡(jiǎn)單直觀技術(shù)，這就使得很多領(lǐng)域?qū)＜夷軌驅(qū)M件構(gòu)成的系統(tǒng)進(jìn)行搭建和部署。

下面以開(kāi)源項(xiàng)目PocoCapsule/C++ IoC框架中的一個(gè)具體例子來(lái)介紹這個(gè)方法。這個(gè)例子的完整代碼以及文檔在PocoCapsule源代碼包和安裝包中均可找到，也可以在http://www.pocomatic.com/docs/cpp-examples/basic-ioc/gps 上在線(xiàn)瀏覽。

這個(gè)例子中所要搭建部署的是一個(gè)如下圖所示包含定時(shí)觸發(fā)器（tick generator），GPS定位器(gps locator)，導(dǎo)航???示器(navigate display)三個(gè)組件的GPS系統(tǒng)。

PocoCapsule容器支持所謂POCO（既前面所說(shuō)的“平庸C++對(duì)象”），從而對(duì)組件接口模型幾乎沒(méi)有任何限制。這三個(gè)組件的基類(lèi)TickGen，GPSLocator和NavDisplay都是由用戶(hù)自己在Interfaces.h 中如下定義的：

class EventListener {
public:

virtual ~EventListener() {}
virtual void refresh() = 0;

};

class EventEmitter {
public:

virtual ~EventEmitter() {}
virtual void subscribe(EventListener*) = 0;

};

class TickGen : public EventEmitter
{
public:

virtual void start() = 0;

};

class GPSLocator : public EventEmitter, public EventListener
{
public:

virtual int get_pos_x() = 0;
virtual int get_pos_y() = 0;

};

class NavDisplay : public EventListener
{

public:

};

這些組件的具體實(shí)現(xiàn)類(lèi)TickGenImpl，GPSLocatorImpl和NavDisplayImpl則大致定義如下（忽略所有與組裝不相關(guān)細(xì)節(jié)）。

class TickGenImpl : public TickGen
{

...

public:

TickGenImpl(int cnt, int interval);
...

};

class GPSLocatorImpl : public GPSLocator
{

...

public:

GPSLocatorImpl();
...

};

class NavDisplayImpl : public NavDisplay {

...

public:

NavDisplayImpl(GPSLocator* loc) ;
...

};

這些組件基類(lèi)和具體實(shí)現(xiàn)類(lèi)的定義以及它們的編譯連接（動(dòng)態(tài)或靜態(tài)庫(kù)均可）等開(kāi)發(fā)制作方式與一般C++應(yīng)用模塊沒(méi)任何區(qū)別，完全不需考慮IoC容器。它們甚至可以是IoC時(shí)代以前已由第三方制作好，不提供源代碼的模塊。在這個(gè)例子中，除了需要用到這些組件實(shí)現(xiàn)類(lèi)的構(gòu)造算子原型以外省略掉了其他所有不需要關(guān)心的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

接下來(lái)，可以用PocoCapsule的XML語(yǔ)法來(lái)描述這個(gè)GPS應(yīng)用。PocoCapsule采用與Spring Framework盡量相近的XML文本格式（schema，定義在poco-application.context.dtd 中），并針對(duì)C++語(yǔ)言特征進(jìn)行了擴(kuò)充。比如，將bean實(shí)例化后的setter調(diào)用普遍化為任何IoC調(diào)用。在這個(gè)文本格式中，一個(gè)POCO組件的實(shí)例將被聲明為一個(gè)<bean>元素，包含其構(gòu)造算子的參數(shù)（<method-arg>），實(shí)例化后的IoC （<ioc>），以及IoC方法的參量（也是<method-arg>）等子孫元素。比如，這個(gè)例子中的GPS應(yīng)用結(jié)構(gòu)就可以由下面一段XML聲明（見(jiàn)setup.xml ）：

...
<poco-application-context>
   ...
    <bean class="TickGenImpl" lazy-init="false">
        <method-arg type="short" value="10"/>
        <method-arg type="short" value="1"/>
        <ioc method="subscribe">
            <method-arg ref="gps-locator"/>
        </ioc>

        <ioc method="start"/>
     </bean>

    <bean id="gps-locator" class="GPSLocatorImpl">
      <ioc method="subscribe">
          <method-arg ref="nav-display"/>
        </ioc>
    </bean>

    <bean id="nav-display" class="NavDisplayImpl">

<method-arg ref="gps-locator"/>
</bean>
</poco-application-context>

這段XML聲明簡(jiǎn)單直觀地表達(dá)了三個(gè)組件實(shí)例以及它們之間的互相銜接結(jié)構(gòu)。可以形象化地將它用相應(yīng)的C++形式表示如下：

TickGenImpl* tick_gen = new TickGenImpl(10, 1);
tick_gen->subscribe(gps_locator);
tick_gen->start();

...

GPSLocatorImpl* gps_locator = new GPSLocatorImpl;
gps_locator->subscribe(nav_display);

...

NavDisplayImpl* nav_display = new NavDisplayImpl(gps_locator);

雖然這兩種描述看似表達(dá)同樣的概念，但實(shí)際上他們有本質(zhì)區(qū)別。C++版本表達(dá)的是構(gòu)造這個(gè)應(yīng)用的具體先后步驟，因此實(shí)際上必須重新修改上面C++代碼行的次序才能讓程序正常編譯和工作。而XML版本表達(dá)的則是一種結(jié)構(gòu)，而并非構(gòu)造這個(gè)結(jié)構(gòu)的步驟。結(jié)構(gòu)中各<bean>節(jié)點(diǎn)的實(shí)例化次序與它們?cè)? XML表述中的先后次序無(wú)關(guān)，而是由IoC容器根據(jù)用戶(hù)聲明的節(jié)點(diǎn)屬性（比如lazy-init的值）以及銜接時(shí)依賴(lài)關(guān)系的先后來(lái)決定。

至此，用戶(hù)僅需要將這個(gè)XML描述以文件或字符串形式交給PocoCapsule/C++ IoC容器（既以文件名或XML字符串為參量調(diào)用PocoCapsule/C++ IoC庫(kù)函數(shù)，見(jiàn)main.C ），讓其自動(dòng)組裝部署所描述???應(yīng)用。關(guān)于PocoCapsule詳細(xì)的使用及工作機(jī)制描述可參閱其入門(mén)教材，用戶(hù)手冊(cè) ，及代碼實(shí)例。

5. DSM和模型變換
前面一節(jié)例子中用到的XML文本格式是由PocoCapsule容器支持的核心格式（core schema）。因?yàn)閄ML在IoC框架中用于描述基于組件應(yīng)用的結(jié)構(gòu)模型，所以這個(gè)格式也稱(chēng)為建模格式。該建模格式與其他IoC容器所采用的XML格式大同小異。這種格式有直觀易學(xué)，格式定義緊湊，普遍適用等優(yōu)點(diǎn)。然而，這些這些具有雙刃劍特征的優(yōu)點(diǎn)也意味著相應(yīng)的缺點(diǎn)，諸如直接引用組件編程接口函數(shù)簽名，表述力和抽象度低，容易造成冗長(zhǎng)的聲明及低級(jí)錯(cuò)誤。比如，前面GPS例子中，XML模型描述直接涉及了有兩個(gè)參量的TickGenImpl的構(gòu)造算子。從該模型描述中，人們無(wú)從判斷這兩個(gè)參量的目的和意義。如果該模型描述聲明了不匹配的參量類(lèi)型，用戶(hù)可以?xún)e幸地得到IoC容器異常報(bào)告（雖然可能難于解讀）。但如果這兩個(gè)參量類(lèi)型聲明無(wú)誤，而它們的數(shù)值在無(wú)意間被相互顛倒了（因?yàn)榍『檬峭活?lèi)型），那么用戶(hù)就只能聽(tīng)天由命了。以setter函數(shù)取代多參量的構(gòu)造或工廠(chǎng)函數(shù)來(lái)完成組件配置看似避免了這一問(wèn)題，但實(shí)際上不但可能破壞無(wú)侵入（non-invasive）原則，而且還可能使模型描述更加冗長(zhǎng)。同樣，如果試圖增強(qiáng)核心格式以減少這些缺點(diǎn)，則會(huì)犧牲其相應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。眾多的重型組件框架（如EJB，CCM等）采用的龐大XML描述格式和令人畏懼的 UML2.0及XMI就是前車(chē)之鑒。

解決這個(gè)魚(yú)和熊掌兩難問(wèn)題的一個(gè)有效方法是反其道而行之，干脆不去尋求一個(gè)能青菜蘿卜一刀切“為所有人解決所有問(wèn)題”的建模格式。而是提供一個(gè)???放平臺(tái)，允許用戶(hù)根據(jù)自己的特定需要決定取舍制定最佳建模格式，也就是所謂“針對(duì)問(wèn)題域特定建模”DSM（domain specific modeling）。比如（參見(jiàn)PocoCapsule中dsm-gps例子），用戶(hù)可以為自己要描述的GPS專(zhuān)門(mén)量身定制一個(gè)DSM格式gps-device.dtd 。按照這個(gè)DSM格式，前面例子中的GPS系統(tǒng)可以被重新描述如下（參見(jiàn)setup.xml ）：

<gps-device>

<tick-generator use=”TickGenImpl” count=”10” interval=”1”/>

<gps-locator use=”GPSLocatorImpl”/>

<navigation-display use=”NavDisplayImpl”/>

</gps-device>.

與支持“通用目的建模”GPM（general purpose modeling）的核心格式（poco-application.context.dtd ）比較，這個(gè)DSM格式（gps-device.dtd）不但抽象度高，而且定義更緊湊。在其模型描述中完全不涉及組件接口具體函數(shù)簽名，甚至連組件間具體的連接也被藏于幕后。而其配置參數(shù)的含義則一目了然。

如前所說(shuō)，XML框架中的XSLT和XQuery已經(jīng)為支持這個(gè)DSM格式準(zhǔn)備好了現(xiàn)成的平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)提供了以聲明方式描述模型之間互相轉(zhuǎn)換。因而，用戶(hù) 在定義了一個(gè)DSM后只需要再提供該DSM格式至另一個(gè)建模格式（比如IoC框架的核心建模格式）的轉(zhuǎn)換XSLT描述。那末，集成了XSLT轉(zhuǎn)換器的 IoC框架（比如PocoCapsule/C++ IoC and DSM框架）將會(huì)按照指定的轉(zhuǎn)換描述將一個(gè)由新定義的DSM描述的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為由另一個(gè)DSM定義的結(jié)構(gòu)，直至遞歸到該IoC框架的核心格式結(jié)構(gòu)。不僅建模格式可以被轉(zhuǎn)換，而且模型轉(zhuǎn)換的XSLT描述本身的格式也可以被轉(zhuǎn)換（甚至轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換），以簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換描述的設(shè)計(jì)。這就是所謂的“高階轉(zhuǎn)換”HOT（higher order transformation ）。關(guān)于IoC框架中DSM模型轉(zhuǎn)換的進(jìn)一步描述可參閱PocoCapsule DSM入門(mén)教材，用戶(hù)手冊(cè) ，及代碼實(shí)例。

一個(gè)非侵入（non-invasive）IoC框架一視同仁地支持任何組件接口模型。DSM又使其能輕而易舉地支持任何用戶(hù)或標(biāo)準(zhǔn)組織定義的模型描述格式。因此，一個(gè)IoC+DSM框架實(shí)際上是一個(gè)非常有效靈活的框架的框架。它讓菜鳥(niǎo)可以輕松且高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)很多組件框架，包括本文開(kāi)始說(shuō)的服務(wù)組件架構(gòu) SCA（參閱），以及軟件無(wú)線(xiàn)電SDR的JTRS-SCA核心框架（CF）組件架構(gòu)（參閱），各種機(jī)器人軟件組件架構(gòu)（參閱），CORBA組件架構(gòu)（參閱），等等如下圖所述的在PocoCapsule中提供的DSM框架。

posted on 2008-02-01 12:40 kjin101 閱讀(5069) 評(píng)論(14) 編輯收藏引用

評(píng)論

# re: 頂風(fēng)作案。。。賣(mài)狗皮膏藥：閑扯在C++中使用IoC及DSM框架[未登錄](méi) 回復(fù) 更多評(píng)論

強(qiáng)大，但看不明白，什么是管線(xiàn)邏輯框架？什么是組件框架？什么是業(yè)務(wù)邏輯模塊？什么又是業(yè)務(wù)邏輯組件？什么是外部管線(xiàn)？還是算了，我看我還是搞搞語(yǔ)言就算了。

2008-02-01 15:33 | 汪江濤

# re: 頂風(fēng)作案。。。賣(mài)狗皮膏藥：閑扯在C++中使用IoC及DSM框架[未登錄](méi) 回復(fù) 更多評(píng)論

先頂下慢慢看
以前看astrisk的源碼（c語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)）覺(jué)得它的架構(gòu)就完美了所有模塊都可以動(dòng)態(tài)加載卸載，所有接口都可以動(dòng)態(tài)注冊(cè) 注銷(xiāo)。
貌似ace里也有組件配置框架，還沒(méi)研究過(guò)。
文中的poco的支持很有吸引力啊

2008-02-01 15:56 | cppexplore

# re: 頂風(fēng)作案。。。賣(mài)狗皮膏藥：閑扯在C++中使用IoC及DSM框架[未登錄](méi) 回復(fù) 更多評(píng)論

原來(lái)是本blog的開(kāi)山文章啊
使勁頂啊

有空來(lái)我blog看看，多多交流！！

2008-02-01 15:58 | cppexplore

# re: 頂風(fēng)作案。。。賣(mài)原創(chuàng)狗皮膏藥：閑扯在C++中使用IoC及DSM框架回復(fù) 更多評(píng)論

多謝捧場(chǎng)。。。這篇東西在別的地方曾經(jīng)被幾個(gè)老大斥責(zé)為很黃很暴力。。。嘿嘿。。。

2008-02-02 12:18 | kjin101

# re: [原創(chuàng)]頂風(fēng)作案。。。賣(mài)狗皮膏藥：閑扯在C++中使用IoC及DSM框架[未登錄](méi) 回復(fù) 更多評(píng)論

使勁頂!
其實(shí)我早就想在C++中使用IoC了，可惜能力有限，怎么都想不到一個(gè)好的實(shí)現(xiàn)方法，眼光有限，也找不到一個(gè)可以使用的IoC框架。
博主的這篇開(kāi)山之作對(duì)我很有用。

有空多交流。

2008-02-08 09:53 | 海邊沫沫

# re: [原創(chuàng)]頂風(fēng)作案。。。賣(mài)狗皮膏藥：閑扯在C++中使用IoC及DSM框架回復(fù) 更多評(píng)論

冒風(fēng)雨進(jìn)來(lái)看一下，覺(jué)得博主你的句子實(shí)在太長(zhǎng)了點(diǎn)：
如“
能否有效清晰而又靈活地再將這些相對(duì)獨(dú)立制作的分散部件組裝成一個(gè)緊密合作的整體并完成其部署和配置更是決定該軟件項(xiàng)目成敗及其產(chǎn)品系統(tǒng)優(yōu)劣的關(guān)鍵”
比英文還難讀啊。

2008-02-17 19:43 | 驃\

# re: [原創(chuàng)]頂風(fēng)作案。。。賣(mài)狗皮膏藥：閑扯在C++中使用IoC及DSM框架回復(fù) 更多評(píng)論

好象很高深，有空再看。

2008-02-18 10:41 | 金慶

# re: 在C++中使用IoC及DSM框架回復(fù) 更多評(píng)論

挺有意思的。我也是這么理解ioc的，哪有martin說(shuō)的那么玄乎哦。
寫(xiě)個(gè)ioc照理不難，可是c++ reflection弱啊。
我用vcf的reflection框架做過(guò)c++ ioc。
在自己的c++項(xiàng)目里用ios，感覺(jué)是程序規(guī)模越大，ioc的使程序架構(gòu)清晰的優(yōu)點(diǎn)也越大，不想以前越寫(xiě)越亂。
現(xiàn)在看上去這個(gè)pococapsule的功能似乎更強(qiáng)。
語(yǔ)言組織混亂，請(qǐng)諒解

2008-03-03 23:12 | suntoe

# re: 在C++中使用IoC及DSM框架[未登錄](méi) 回復(fù) 更多評(píng)論

是javaeye的suntoe嗎？也是牛人呀。。。以后我可以多同你探討和請(qǐng)教了。個(gè)人感覺(jué)VCF里的reflection太業(yè)余了，居然要求人肉修改poco的頭文件。。。與非侵入思想背道而馳。IoC需要reflect才能實(shí)現(xiàn)才真正有用，這種認(rèn)識(shí)完全是個(gè)誤區(qū)。。。迷惑了很多人。。。事實(shí)上恰恰相反。。。在C++中如果真用reflection（比如CERN的Reflex）來(lái)實(shí)現(xiàn)IoC，所帶來(lái)的問(wèn)題反而比不用reflection多。我E文博客上探討了一下這個(gè)問(wèn)題（<http://ke-jin.blogspot.com/2008/02/dynamic-invocation-proxy-in-pococapsule.html>）。不過(guò)國(guó)內(nèi)有可能上不了內(nèi)個(gè)網(wǎng)，過(guò)幾天我會(huì)把該文轉(zhuǎn)到PocoCapsule的wiki上。。。。我說(shuō)話(huà)也是邏輯亂跳。。。估計(jì)編程的都這德行。。。；）

2008-03-04 08:42 | kjin101

# re: 在C++中使用IoC及DSM框架回復(fù) 更多評(píng)論

看不到http://ke-jin.blogspot.com。
不是很理解dynamic invocation proxies的意思，但pxgenproxy –h=foo.h setup.xml這個(gè)命令行里的foo.h是必須的嗎？是必須的話(huà)那就離不開(kāi)源代碼了，至少是離不開(kāi)頭文件的。這對(duì)于動(dòng)態(tài)裝載進(jìn)來(lái)的、無(wú)法預(yù)知源代碼或頭文件的程序來(lái)說(shuō)，譬如說(shuō)那些允許裝載第三方插件的場(chǎng)合，就不太適用了。
但是reflection卻可以使用在這種場(chǎng)合。譬如說(shuō)在一個(gè)dll/so里，裝載進(jìn)來(lái)時(shí)將reflection信息（class的名字、屬性和方法）注冊(cè)進(jìn)某個(gè)factory之類(lèi)的東西里，然后ioc container就能用class名字在factory里找出并構(gòu)造出那個(gè)class的實(shí)例，這個(gè)過(guò)程不需要頭文件和pxgenproxy這樣的步驟。
vcf的reflection并不需要修改頭文件，它要求加的那些宏是用來(lái)聲明reflect信息的，完全可以和class分隔開(kāi)放在別的地方的，你對(duì)它的誤解我想可能是因?yàn)樗睦永锇涯切┖陮?xiě)在了class定義里頭。
老實(shí)說(shuō)，可能是受java的影響比較大，我自己并不喜歡pxgenproxy這類(lèi)帶點(diǎn)源代碼生成味道的東西，因?yàn)樗鼤?huì)強(qiáng)迫你必須取得部分源代碼，這不適用于動(dòng)態(tài)的開(kāi)放的基于二進(jìn)制層次的構(gòu)件復(fù)用的環(huán)境。但是，像vcf這類(lèi)的reflection其實(shí)還是依賴(lài)于源代碼，做得還是不徹底，因?yàn)閏++編譯后沒(méi)有meta data了。可是c++ 0x不在乎這個(gè)，那我們也沒(méi)轍。
倒數(shù)第二段話(huà)是：我不是牛人
最后一句話(huà)是：不是謙虛

2008-03-10 00:52 | suntoe

# re: 在C++中使用IoC及DSM框架[未登錄](méi) 回復(fù) 更多評(píng)論

> 不是很理解dynamic invocation proxies的意思，但pxgenproxy –h=foo.h > setup.xml這個(gè)命令行里的foo.h是必須的嗎？

指定foo.h對(duì)pxgenproxy不是必須的，但對(duì)編譯生成后的代碼是必須的。-h=foo.h的目的只不過(guò)是讓pxgenproxy將#include　"foo.h"加入到生成代碼中而已。

> 是必須的話(huà)那就離不開(kāi)源代碼了，至少是離不開(kāi)頭文件的。
> 這對(duì)于動(dòng)態(tài)裝載進(jìn)來(lái)的、無(wú)法預(yù)知源代碼或頭文件的程序來(lái)說(shuō)，
> 譬如說(shuō)那些允許裝載第三方插件的場(chǎng)合，就不太適用了。

foo.h只是頭文件，不是源代碼。這里，我們所真正要求的是提供class和函數(shù)的類(lèi)型和簽名聲明。除了debug或腳本程序環(huán)境等少數(shù)特殊工具以外，絕大多數(shù)C++（甚至在ANSI-C）實(shí)際應(yīng)用中并不存在要調(diào)用一個(gè)第三方class或函數(shù)而不知道函數(shù)的簽名或class的聲明的情況。我E文BLOG上討論的就是這個(gè)問(wèn)題。最重要的一點(diǎn)就是：IOC的實(shí)質(zhì)目的并不是提供一個(gè)腳本環(huán)境，而是組件架構(gòu)。你的目的若是需要調(diào)用C++庫(kù)的腳本環(huán)境，請(qǐng)不要考慮POCOCAPSULE。

> 但是reflection卻可以使用在這種場(chǎng)合。譬如說(shuō)在一個(gè) dll/so里，
> 裝載進(jìn)來(lái)時(shí)將reflection信息（class的名字、屬性和方法）注冊(cè)進(jìn)某個(gè)
> factory之類(lèi)的東西里，然后ioc container就能用class名字在factory
> 里找出并構(gòu)造出那個(gè)class的實(shí)例，這個(gè)過(guò)程不需要頭文件和pxgenproxy
> 這樣的步驟。

關(guān)于reflection的陳述我完全同意。但I(xiàn)oC的實(shí)質(zhì)目的（至少對(duì)于PocoCapsule IoC框架來(lái)說(shuō)）與reflection并不相同。IoC完全不必照搬其他基于天然reflection機(jī)制的IoC框架實(shí)現(xiàn)。達(dá)到實(shí)質(zhì)目的是最根本的。在我的E文BLOG文中比較了用reflection的缺點(diǎn)。。。。對(duì)絕大多數(shù)C++應(yīng)用來(lái)說(shuō)，reflection機(jī)制往往是有害的（主要是增加內(nèi)存占用和限制開(kāi)發(fā)方式。。。比如禁止了模板和宏的應(yīng)用）

> vcf的reflection并不需要修改頭文件，它要求加的那些宏是用來(lái)聲明reflect
> 信息的，完全可以和class分隔開(kāi)放在別的地方的，你對(duì)它的誤解我想可能
> 是因?yàn)樗睦永锇涯切┖陮?xiě)在了class定義里頭。

謝謝指正。但需要人肉寫(xiě)內(nèi)些宏已經(jīng)與使用IoC減少非業(yè)務(wù)邏輯代碼的編寫(xiě)的除衷相矛盾了。

> 老實(shí)說(shuō)，可能是受java的影響比較大，我自己并不喜歡pxgenproxy
> 這類(lèi)帶點(diǎn)源代碼生成味道的東西，因?yàn)樗鼤?huì)強(qiáng)迫你必須取得部分源代碼，
> 這不適用于動(dòng)態(tài)的開(kāi)放的基于二進(jìn)制層次的構(gòu)件復(fù)用的環(huán)境。

pxgenproxy根本不需要任何源代碼，也根本不會(huì)對(duì)使用第三方二進(jìn)制模塊造成任何障礙。pococapsule實(shí)例代碼（見(jiàn)<http://www.pocomatic.com/docs/cpp-examples）中有很多這些例子。。。比如調(diào)用stdio中的printf()，調(diào)用iostream中的std::cout<<() operator，調(diào)用第三方CORBA或SOAP引擎函數(shù)等等。。。。

> 但是，像vcf這類(lèi)的reflection其實(shí)還是依賴(lài)于源代碼，
> 做得還是不徹底，因?yàn)閏++編譯后沒(méi)有 meta data了。
> 可是c++ 0x不在乎這個(gè)，那我們也沒(méi)轍。

IoC框架的目的不是為了提供debug或腳本環(huán)境，而是為了將管線(xiàn)邏輯分離并轉(zhuǎn)移至框架內(nèi)，并將讓框架基于用戶(hù)提供的聲明式描述來(lái)完成管線(xiàn)搭接和應(yīng)用的部署配置。對(duì)于此目的，reflection并不是必須的。相反，在C++中加入reflection將不可避免地增大內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)，這對(duì)很多C++應(yīng)用來(lái)說(shuō)是致命的。所以，即使以后的C++升級(jí)加上了對(duì)reflection的支持（甚至CERN現(xiàn)在就有一個(gè)。。。請(qǐng)艘SEAL　Reflex），PocoCapsule　C++也不會(huì)考慮使用（同樣的道理，PocoCapsule完全避免使用exception, template, rtti, stl, iostream等等機(jī)制和庫(kù)，就是要盡量減少內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)）。當(dāng)然，PocoCapsule不會(huì)去禁止業(yè)務(wù)邏輯模塊去使用這些機(jī)制或庫(kù)。

多謝討論!

2008-03-10 02:51 | kjin101

# re: 在C++中使用IoC及DSM框架回復(fù) 更多評(píng)論

Suntoe, 我把E文博客中相關(guān)的討論轉(zhuǎn)貼過(guò)來(lái)了。。。

http://www.shnenglu.com/kjin101/archive/2008/03/10/44053.html

and:

http://code.google.com/p/pococapsule/wiki/Reflection_from_Projection

2008-03-10 04:57 | kjin101

# re: 在C++中使用IoC及DSM框架回復(fù) 更多評(píng)論

大概看了一些，不是很懂，也不是很不懂；總之是受教了，謝謝

2008-03-31 17:01 | 亨德列克

# re: 在C++中使用IoC及DSM框架 回復(fù) 更多評(píng)論

再次閱讀. SCA是忽悠嗎? 需要比較一下PocoCapsule和SCA C++.

2011-07-07 11:46 | 金慶

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