[C#]插件编程框架 MAF 开发总结

微爱

1. 什么是MAF和MEF?

MEF和MEF微软官方介绍：https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/framework/mef/
MEF是轻量化的插件框架，MAF是复杂的插件框架。
因为MAF有进程隔离和程序域隔离可选。我需要插件进程隔离同时快速传递数据，最后选择了MAF。
如果不需要真正的物理隔离还是建议使用简单一点的MEF框架。
2. 如何学习MAF?

MAF其实是一项很老的技术，入门我看的是《WPF编程宝典》第32章 插件模型。里面有MAF和MEF的详细介绍和许多样例。
但是要深入理解还是看了很多其他的东西，下面我详细说明，我自己理解和总结的MAF。
3. MAF框架入门

3.1 MAF框架构成与搭建

MAF框架模式是固定的，这里做一个详细介绍。
首先是要添加几个新项目，下图中不包含主项目。

Addin文件夹是放置插件用的，其余都是必要项目。
假设HostView项目和主项目的输出路径是..\Output\
然后修改每个项目的输出文件夹，例如AddInSideAdapter项目输出路径可以设置为..\Output\AddInSideAdapters\
注意插件项目输出到Addin文件夹中的子文件夹是..\..\Output\AddIns\MyAddin\
最后项目的输出文件夹结构是：
D:\Demo\Output\AddIns
D:\Demo\Output\AddInSideAdapters
D:\Demo\Output\AddInViews
D:\Demo\Output\Contracts
D:\Demo\Output\HostSideAdapters
来看看MAF框架模型构成。

 上图中绿色的是被引用蓝色项目所引用。例如HostSideAdapter就要引用Contract和Hostview，如下图所示。

 注意引用时取消勾选复制本地。

 这时就完成基本项目结构的搭建。
3.2 MAF框架实现

这里想实现宿主项目和插件项目的双向通信。即插件项目将相关函数接口在宿主实现，然后将宿主项目相关函数接口用委托类的方式注册给插件项目。实现双向通信。
用《WPF编程宝典》样例代码来说，样例中，插件程序实现ProcessImageBytes处理图像数据的函数，处理同时需要向宿主项目报告处理进度，宿主中 ReportProgress函数实现进度可视化。
MAF实现一般是先写Contract协议，明确需要的函数接口。然后写AddlnView和HostView。实际上这两个是将函数接口抽象化，在接口里函数复制过来前面加 public abstract 就行。
之后HostSideAdapter和AddInSideAdapter直接快速实现接口。
首先从Contract开始，Contract是定义接口，需要设置对象标识符[AddInContract]，且必须继承IContract。

1. [AddInContract]
2.     public interface IImageProcessorContract : IContract
3.     {
4.         byte[] ProcessImageBytes(byte[] pixels);
6.         void Initialize(IHostObjectContract hostObj);
7.     }
9.     public interface IHostObjectContract : IContract
10.     {
11.         void ReportProgress(int progressPercent);
12.     }

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Initialize函数是提供宿主函数注册的接口。
 然后在HostView和AddInView分别定义主程序和插件程序的接口抽象类。

1. public abstract class ImageProcessorHostView
2.     {
3.         public abstract byte[] ProcessImageBytes(byte[] pixels);
5.         public abstract void Initialize(HostObject host);
6.     }
8.     public abstract class HostObject
9.     {
10.         public abstract void ReportProgress(int progressPercent);
11.     }

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注意AddlnView需要设置对象标识符[AddInBase]。

1. [AddInBase]
2.     public abstract class ImageProcessorAddInView
3.     {
4.         public abstract byte[] ProcessImageBytes(byte[] pixels);
6.         public abstract void Initialize(HostObject hostObj);
7.     }
9.     public abstract class HostObject
10.     {
11.         public abstract void ReportProgress(int progressPercent);
12.     }

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之后在HostSideAdapter实现抽象类。
注意HostSideAdapter继承HostView的抽象类，在构造函数里需设置ContractHandle插件生存周期，ContractHandle不能为readonly。

1.   [HostAdapter]
2.     public class ImageProcessorContractToViewHostAdapter : HostView.ImageProcessorHostView
3.     {
4.         private Contract.IImageProcessorContract contract;
5.         private ContractHandle contractHandle;
7.         public ImageProcessorContractToViewHostAdapter(Contract.IImageProcessorContract contract)
8.         {            
9.             this.contract = contract;
10.             contractHandle = new ContractHandle(contract);
11.         }              
13.         public override byte[] ProcessImageBytes(byte[] pixels)
14.         {
15.             return contract.ProcessImageBytes(pixels);
16.         }
18.         public override void Initialize(HostView.HostObject host)
19.         {            
20.             HostObjectViewToContractHostAdapter hostAdapter = new HostObjectViewToContractHostAdapter(host);
21.             contract.Initialize(hostAdapter);
22.         }
23.     }
25.     public class HostObjectViewToContractHostAdapter : ContractBase, Contract.IHostObjectContract
26.     {
27.         private HostView.HostObject view;
29.         public HostObjectViewToContractHostAdapter(HostView.HostObject view)
30.         {
31.             this.view = view;
32.         }
34.         public void ReportProgress(int progressPercent)
35.         {
36.             view.ReportProgress(progressPercent);
37.         }        
38.     }

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在AddInSideAdapter实现Contract接口，基本和HostSideAdapter类似，只是继承的类不同。

1. [AddInAdapter]
2.     public class ImageProcessorViewToContractAdapter : ContractBase, Contract.IImageProcessorContract
3.     {
4.         private AddInView.ImageProcessorAddInView view;
6.         public ImageProcessorViewToContractAdapter(AddInView.ImageProcessorAddInView view)
7.         {
8.             this.view = view;
9.         }
11.         public byte[] ProcessImageBytes(byte[] pixels)
12.         {
13.             return view.ProcessImageBytes(pixels);
14.         }
16.         public void Initialize(Contract.IHostObjectContract hostObj)
17.         {            
18.             view.Initialize(new HostObjectContractToViewAddInAdapter(hostObj));            
19.         }
20.     }
22.     public class HostObjectContractToViewAddInAdapter : AddInView.HostObject
23.     {
24.         private Contract.IHostObjectContract contract;
25.         private ContractHandle handle;
27.         public HostObjectContractToViewAddInAdapter(Contract.IHostObjectContract contract)
28.         {
29.             this.contract = contract;
30.             this.handle = new ContractHandle(contract);            
31.         }
32.                
33.         public override void ReportProgress(int progressPercent)
34.         {
35.             contract.ReportProgress(progressPercent);
36.         }
37.     }

复制代码

 
宿主项目中需要实现HostView里HostObject抽象类。

1. private class AutomationHost : HostView.HostObject
2.         {
3.             private ProgressBar progressBar;
4.             public AutomationHost(ProgressBar progressBar)
5.             {
6.                 this.progressBar = progressBar;
7.             }
8.             public override void ReportProgress(int progressPercent)
9.             {
10.                 // Update the UI on the UI thread.
11.                 progressBar.Dispatcher.BeginInvoke(DispatcherPriority.Normal,
12.                     (ThreadStart)delegate()
13.                 {
14.                     progressBar.Value = progressPercent;
15.                 }
16.                 );               
17.             }
18.         }

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然后是在宿主项目里激活插件，并初始化AutomationHost。

1. string path = Environment.CurrentDirectory;            
2. AddInStore.Update(path);//更新目录中Addins目录里的插件
3. IList<AddInToken> tokens = AddInStore.FindAddIns(typeof(HostView.ImageProcessorHostView), path);//查找全部插件
4. lstAddIns.ItemsSource = tokens;//插件可视化
5. AddInToken token = (AddInToken)lstAddIns.SelectedItem;//选择插件
6. AddInProcess addInProcess = new AddInProcess();//创建插件进程
7. addInProcess.Start();//激活插件进程
8. addin = token.Activate<HostView.ImageProcessorHostView>(addInProcess,AddInSecurityLevel.Internet);//激活插件
9. //如果只是想隔离程序域，就无需创建AddInProcess,激活插件如下
10. // HostView.ImageProcessorHostView addin = token.Activate<HostView.ImageProcessorHostView>(AddInSecurityLevel.Host);
11. automationHost = new AutomationHost(progressBar);//创建AutomationHost类
12. addin.Initialize(automationHost);//初始化automationHost

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 插件项目中实现AddInView中的抽象类。

1. [AddIn("Negative Image Processor", Version = "1.0", Publisher = "Imaginomics",Description = "")]
2.     public class NegativeImageProcessor : AddInView.ImageProcessorAddInView
3.     {
4.         public override byte[] ProcessImageBytes(byte[] pixels)
5.         {
6.             int iteration = pixels.Length / 100;         
7.             for (int i = 0; i < pixels.Length - 2; i++)
8.             {
9.                 pixels[i] = (byte)(255 - pixels[i]);
10.                 pixels[i + 1] = (byte)(255 - pixels[i + 1]);
11.                 pixels[i + 2] = (byte)(255 - pixels[i + 2]);
12.                 if (i % iteration == 0)
13.                 {
14.                     host?.ReportProgress(i / iteration);
15.                 }
16.             }
17.             return pixels;
18.         }
20.         private AddInView.HostObject host;
21.         public override void Initialize(AddInView.HostObject hostObj)
22.         {
23.             host = hostObj;
24.         }

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 这时宿主可以把数据传递给插件程序，插件程序中ProcessImageBytes处理数据然后通过host?.ReportProgress(i / iteration);向宿主传递消息。
这里有提供样例程序。
项目附件.7z
4. MAF框架常见问题

4.1手动关闭插件

1. AddInController addInController = AddInController.GetAddInController(addIn);
2. addInController.Shutdown();

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此方法适应于非应用隔离的手动关闭。对于应用隔离式插件，用此方法会抛出异常。
如上面样例就是应用隔离的插件，可以根据进程id直接关闭进程。

1. public void ProcessClose()
2.         {
3.             try
4.             {
5.                 if (process != null)
6.                 {
7.                     Process processes = Process.GetProcessById(addInProcess.ProcessId);
8.                     if (processes?.Id > 0)
9.                     {
10.                         processes.Close();
11.                     }
12.                 }
13.             }
14.             catch (Exception)
15.             {
16.             }
17.         }

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4.2 插件异常

System.Runtime.Remoting.RemotingException: 从 IPC 端口读取时失败: 管道已结束。这是插件最常见的异常，因为插件抛出异常而使得插件程序关闭。
如果是插件调用非托管代码，而产生的异常，可以查Windows应用程序日志来确定异常。其余能捕获的异常尽量捕获保存到日志，方便查看。
4.3 双向通信

实际应用过程中，往往是通过委托来将宿主相关函数暴露給一个类，然后通过在宿主程序初始化后。在插件中实例化后就可以直接调用宿主的相关函数，反之同理。
这里是通过委托暴露宿主的一个函数。

1. public delegate void UpdateCallBack(string message, bool isclose, int leve);
2.     public class VideoHost : HostAddInView
3.     {
4.         public event UpdateCallBack Updatecallback;
5.         public override void ProcessVideoCallBack(string message, bool isclose, int leve)
6.         {
7.             Updatecallback?.Invoke(message, isclose, leve);
8.         }
9.     }

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 在插件程序中实例化后调用。

1. private HostAddInView hostAddInView;
2.         public override void Initialize(HostAddInView hostAddInView)
3.         {
4.             this.hostAddInView = hostAddInView;
5.         }
6.         private void ErrorCallback(string message, bool isclose, int leve)
7.         {
8.             hostAddInView?.ProcessVideoCallBack(message, isclose, leve);
9.         }

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5. MAF深入理解

 MAF本质是实现IpcChannel通信，在一个期刊中有作者抛弃MAF固定结构自己实现IpcChannel，因为代码很复杂，就不在此详细阐述。

如果要实现应用域隔离，自己实现IpcChannel，MAF中的应用域隔离实现也是非常好的参考资料。

MAF的7层结构主要是实现从插件的宿主函数转换，例如可以在将插件程序的界面放入主界面中渲染，做出像浏览器一样的开一个界面就是一个进程。将插件中的组件在AddInSideAdapter中转换为Stream然后在HostSideAdapter中将Stream实例化为组件。而HostView和AddInView实际上是提供两个转换接口，Contract是定义传输接口。
另外如果传输插件向数组传递图像数据，最后是转换成byte[]，或者使用共享内存。
如果有什么遗漏和错误，欢迎指正，批评。

来源:https://www.cnblogs.com/mrf2233/archive/2023/05/26/17434368.html
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