初探Delphi中的插件编程

前言

　　我写Delphi程序是从MIS系统入门的，开始尝试子系统划分的时候采用的是MDI窗体的结构。随着系统功能的扩充，不断有新的子系统加入系统中，单个工程会变得非常大，每次做一点修改都要重新编译，单个工程的形式也不利于团队协作。为了提高工作效率，我希望利用DLL动态链接库的形式实现插件结构的编程。

　　插件结构的编程需要一个插件容器来控制各DLL的运行情况，将划分好的每个子系统安排到一个DLL库文件中。对每个DLL程序需要为容器预留接口函数，一般接口函数包括：启动调用DLL库的函数、关闭DLL库的函数。通过接口函数，插件容器可以向DLL模块传递参数实现动态控制。具体实现细节我将在下文说明并给出响应代码。

　　您可能需要先了解一下DELPHI中 UNIT的结构，工程的结构。本文没有深入讨论DLL编程的理论细节，只是演示了一些实用的代码，我当时学习的是刘艺老师的《DELPHI深入编程》一书。

　　我也处于DELPHI的入门阶段，只是觉得这次的DLL开发有一些值得讨论的地方，所以写这篇文章，希望各位能对我做的不好的地方慷慨建议。

　　 示例程序简介

　　为了便于阅读我将使用一个MIS系统的部分程序代码演示插件编程的一些方法。示例程序是典型的C/S结构DBMS应用程序，我们关注的部分将是框架程序（下文简称Hall）的控制语句和dll插件程序的响应控制。

　　1、程序结构

　　插件容器Hall使用一个独立的工程创建，Hall的主窗口的作用相当于MDI程序中的MDI容器窗体，Hall中将显式调用Dll中的接口函数。
每个插件程序独立使用各自的工程，与普通工程不同的是，DLL工程创建的是Dll Wizard，相应编译生成的文件是以DLL为后缀。

2、接口设计

　　实例程序Narcissus中我们预留两个接口函数：

　　ShowDLLForm

　　该函数将应用程序的句柄传递给DLL子窗口，DLL程序将动态创建DLL窗体的实例。还可以将一些业务逻辑用参数的形式传递给DLL子窗口，比如窗体名称、当前登陆的用户名等。初次调用一个DLL窗体实例时使用此函数创建。

　　FreeDLLForm

　　该函数将显示释放DLL窗口实例，在退出应用程序时调用每个DLL窗体的FreeDLLForm方法来释放创建的实例，不然会引起内存只读错误。同样，也可以将一些在释放窗体时需要做的业务逻辑用参数的形式传递给DLL窗体。

　　3、调试方式

　　DLL窗体程序无法直接执行，需要有一个插件容器来调用。应此我们需要先实现一个基本的Hall程序，然后将Hall.exe保存在一个固定的目录中。对每个DLL工程做如下设置：

　　1) 打开DLL工程

　　2) 选择菜单 Run – Parameters

　　3) 在弹出的窗口中浏览到我们的容器Hall.exe

　　这样在调试DLL程序时将会自动调用Hall程序，利用Hall中预留的调用接口调试DLL程序。

插件程序的基本实现

　　DLL程序的设计方式和普通WINAPP没有很大的区别，只是所有的窗口都是作为一种特殊的“资源”保存在DLL库中，需要手动调用，而不像WINAPP中会有工程自动创建。声明接口函数的方法很简单

　　1) 在Unit的Implementation部分中声明函数

　　2) 在函数声明语句的尾部加上stdcall标记

　　3) 在工程代码（Project – View Source）的begin语句之前，用exports语句声明函数接口

　　为了使代码简洁，我个人喜欢在工程中独立添加一个Unit单元（File – New -- Unit），然后将所有要输出的函数体定义在此单元中，不要忘记将引用到的窗体的Unit也uses进来。我命名这个单元为UnitEntrance，在ShowDLLForm函数中初始化了要显示的窗口并调用Show方法显示，HALL会将登陆的用户名用参数传递过来，得到用户名后就可以进行一些权限控制，表现在界面初始化上。

　　其代码如下

 1 unit UnitOfficeEntrance;
 2
 3 interface
 4 uses
 5 　Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms;
 6 　function ShowDLLForm(AHandle: THandle; ACaption: string; AUserID: string): boolean ;stdcall;
 7 　function FreeDLLForm(AHandle: THandle; ACaption: string; AUserID: string): boolean ;stdcall;
 8 implementation
 9 　uses UnitOfficialMainForm;  //  改成MAINFORM的unit
10 var
11 　DLL_Form:TFormOfficialMain;  // 改成MAINFORM的NAME
12
13 　 // -----------------------------------------
14 　 // Name: ShowDLLForm
15 　 // Func: DLL插件调用入口函数
16 　 // Para: AHandle 挂靠程序句柄; ACaption 本窗体标题
17 　 // Rtrn: N/A
18 　 // Auth: CST
19 　 // Date: 2005-6-3
20 　 // -----------------------------------------
21
22 　function ShowDLLForm(AHandle: THandle; ACaption: string; AUserID: string): boolean ;
23 　begin
24 　　result: = true ;
25 　 try
26 　　Application.Handle: = AHandle;  // 挂靠到主程序容器
27 　　DLL_Form: = TFormOfficialMain.Create(Application);  // 改成MAINFORM的NAME
28 　 try
29 　　with DLL_Form  do
30 　　begin
31 　　　Caption : =  ACaption;
32 　　　StatusBar.Panels.Items[ 0 ].Text : =  AUserID;
33 　　　 // Configure UI
34 　　　Show ;
35 　　end;
36 　except
37 　　on e:exception  do
38 　　begin
39 　　　dll_form.Free;
40 　　end;
41 　end;
42 　except
43 　　result: = false ;
44 　　end;
45 　end;
46
47 // -----------------------------------------
48 // Name: FreeDLLForm
49 // Func: DLL插件调用出口函数
50 // Para: AHandle 挂靠程序句柄
51 // Rtrn: true/false
52 // Auth: CST
53 // Date: 2005-6-11
54 // -----------------------------------------
55
56 function FreeDLLForm(AHandle: THandle; ACaption: string; AUserID: string): boolean ;
57 begin
58 　Application.Handle: = AHandle;  // 挂靠到主程序容器
59 　 if  DLL_Form.Showing then DLL_Form.Close;  // 如果窗口打开先关闭,触发FORM.CLOSEQUERY可取消关闭过程
60 　 if  not DLL_Form.Showing then
61 　begin
62 　　DLL_Form.Free;
63 　　result: = true ;
64 　end  // 仍然打开状态,说明CLOSEQUERY.CANCLOSE=FALSE
65 　 else
66 　begin
67 　　result: = false ;
68 　end;
69 end;
70 end.

DLL工程文件代码如下：

 1 library Official;
 2
 3
 4 { Important note about DLL memory management: ShareMem must be the
 5
 6first unit in your library’s USES clause AND your project’s (select
 7
 8Project-View Source) USES clause if your DLL exports any procedures or
 9
10functions that pass strings as parameters or function results. This
11
12applies to all strings passed to and from your DLL--even those that
13
14are nested in records and classes. ShareMem is the interface unit to
15
16the BORLNDMM.DLL shared memory manager, which must be deployed along
17
18with your DLL. To avoid using BORLNDMM.DLL, pass string information
19
20using PChar or ShortString parameters. }
21
22
23 uses
24
25 SysUtils,
26
27 Classes,
28
29 UnitOfficialDetailForm in ’UnitOfficialDetailForm.pas’  {FormOfficialDetail} ,
30
31 UnitOfficialMainForm in ’UnitOfficialMainForm.pas’  {FormOfficialMain} ,
32
33 UnitOfficeEntrance in ’UnitOfficeEntrance.pas’,
34
35 UnitOfficialClass in ’..\..\Public\Library\UnitOfficialClass.pas’,
36
37 UnitMyDataAdatper in ’..\..\Public\Library\UnitMyDataAdatper.pas’,
38
39 UnitMyHeaders in ’..\..\Public\Library\UnitMyHeaders.pas’;
40
41
42 {$R *.res}
43
44 exports ShowDLLForm,FreeDLLForm;  // 接口函数
45
46 begin
47
48 end.

容器程序的实现

　　1、接口函数的引入

　　调用DLL库中的函数有显式和隐式两种方式，显式调用更灵活，因此我们使用显示调用。在Delphi中需要为接口函数申明函数类型，然后实例化函数类型的实例，该实例实际是一个指向函数的指针，通过指针我们可以访问到函数并传递参数、获取返回值。在单元文件的Interface部分加入函数类的申明：

1 type
2
3 // 定义接口函数类型,接口函数来自DLL接口
4
5 TShowDLLForm  =  Function(AHandle:THandle; ACaption: String; AUserID:string):Boolean;stdcall;
6
7 TFreeDLLForm  =  Function(AHandle:THandle; ACaption: String; AUserID:string): boolean ;stdcall;

显示调用库函数需要如下几个步骤:

　　1) 载入DLL库文件

　　2) 获得函数地址

　　3) 执行函数

　　4) 释放DLL库

　　接下来我们将详细讨论这几个步骤。

　　2、载入DLL库文件

　　通过调用API函数LoadLibrary可以将DLL库载入到内存中，在此我们不讨论DLL对内存管理的影响。LoadLibrary的参数是DLL文件的地址路径，如果载入成功会返回一个CARDINAL类型的变量作为DLL库的句柄；如果目标文件不存在或其他原因导致载入DLL文件失败会返回一个0。

　　3、实例化接口函数

　　获得接口函数指针的API函数为GetProcAddress(库文件句柄，函数名称)，如果找到函数则会返回该函数的指针，如果失败则返回NIL。
使用上文定义的函数类型定义函数指针变量，然后使用@操作符获得函数地址，这样就可以使用指针变量访问函数。主要代码如下：

 1 ……
 2 var
 3 　ShowDLLForm: TShowDLLForm;  // DLL接口函数实例
 4 　FreeDLLForm: TFreeDLLForm;
 5 begin
 6 　 try
 7 　begin
 8 　　APlugin.ProcAddr : =  LoadLibrary(PChar(sPath));
 9 　　APlugin.FuncFreeAddr : =  GetProcAddress(APlugin.ProcAddr,’FreeDLLForm’);
10 　　APlugin.FuncAddr : =  GetProcAddress(APlugin.ProcAddr ,’ShowDLLForm’);
11
12 　　@ShowDLLForm: = APlugin.FuncAddr ;
13 　　@FreeDLLForm: = APlugin.FuncFreeAddr;
14 　　 if  ShowDllForm(Self.Handle, APlugin.Caption , APlugin.UserID) then
15 　　　Result: = True
16 　　　……

4、一个具体的实现方法

　　为了结构化管理插件，方便今后的系统扩充，我们可以结合数据库记录可用的DLL信息，然后通过查询数据库记录动态访问DLL程序。

　　1) 系统模块表设计

　　对于MIS系统，可以利用已有的DBS条件建立一个系统模块表，记录DLL文件及映射到系统模块中的相关信息

字段名	作用	类型
AutoID	索引	INT
modAlias	模块别称	VARCHAR
modName	模块名称	VARCHAR
modWndClass	窗体唯一标识	VARCHAR
modFile	DLL路径	VARCHAR
modMemo	备注	TEXT

　　·模块别称是用来在编程设计阶段统一命名的规则，特别是团队开发时可以供队员参考。

　　·模块名称将作为ACAPTION参数传递给SHOWDLLFORM函数作为DLL窗口的标题。

　　·窗体唯一标识是DLL子模块中主窗口的CLASSNAME，用来在运行时确定要控制的窗口。

　　·DLL路径保存DLL文件名称，程序中将转换为绝对路径。

　　2) 插件信息数据结构

　　定义一个记录插件相关信息的数据接口可以集中控制DLL插件。在Interface部分加入如下代码：

 1 type
 2
 3 　 // 定义插件信息类
 4
 5 　TMyPlugins  =   class
 6 　Caption:String;  // DLL窗体标题
 7 　DllFileName:String;  // DLL文件路径
 8 　WndClass:String;  // 窗体标识
 9 　UserID:string;  // 用户名
10 　ProcAddr:THandle;  // LOADLIBRARY载入的库句柄
11 　FuncAddr:Pointer;  // SHOWDLLFORM函数指针
12 　FuncFreeAddr:Pointer;  // FREEDLLFORM函数指针
13 end;
14
15 ……

为每个插件创建一个TMyPlugins的实例，下文会讨论对这些实例的初始化方法。

　　3) 插件载入函数

　　在本示例中DLL窗口是在HALL中触发打开子窗口的事件中载入并显示的。按钮事件触发后，先根据插件结构体实例判断DLL是否已经加载，如果已经加载，则控制窗口的显示或关闭；如果没有加载则访问数据表将字段赋值到插件结构体中，然后执行载入、获得指针的工作。

　　局部代码如下

  1 ……
  2 // -----------------------------------------
  3
  4 // Name: OpenPlugin
  5
  6 // Func: 插件信息类控制过程： 初始化＝＝》设置权限＝＝》载入DLL窗口
  7
  8 // Para: APlugin-TMyPlugins; sAlias别名; iFuncValue权限值
  9
 10 // Rtrn: N/A
 11
 12 // Auth: CST
 13
 14 // Date: 2005-6-2
 15
 16 // -----------------------------------------
 17
 18 procedure TFormHall.OpenPlugin(AFromActn: TAction ;APlugin:TMyPlugins; sAlias:string; sUserID:string);
 19 　var hWndPlugin:HWnd;
 20 begin
 21 　 
 22 　 // 判断插件窗口是否已经载入 hWndPlugin:=FindWindow(PChar(APlugin.WndClass),nil);
 23 　 if  hWndPlugin  <>   0  then  // 插件窗口已经载入
 24 　begin
 25 　　 if  not IsWindowVisible(hWndPlugin) then
 26 　　begin
 27 　　　AFromActn.Checked : =  True;
 28 　　　ShowWindow(hWndPlugin,SW_SHOWDEFAULT);  // 显示
 29 　　end
 30 　　 else
 31 　　begin
 32 　　　AFromActn.checked : =  False;
 33 　　　ShowWindow(hWndPlugin,SW_HIDE) ;
 34 　　end;
 35 　　Exit;  // 离开创建插件过程
 36 　end;
 37
 38 // 初始化插件类实例
 39
 40 if  not InitializeMyPlugins(APlugin,sAlias) then
 41 begin
 42 　showmessage(’初始化插件类错误。’);
 43 　exit;
 44 end;
 45
 46 // 获得当前权限值
 47
 48 APlugin.UserID : =  sUserID;
 49 // 载入DLL窗口
 50
 51 if  not LoadShowPluginForm(APlugin) then
 52 begin
 53 　showmessage(’载入中心插件出错。’);
 54 　exit;
 55 　end;
 56 end;
 57
 58 // -----------------------------------------
 59 // Name: InitializeMyPlugins
 60 // Func: 初始化MYPLUGIN实例 (Caption | DllFileName | IsLoaded)
 61 // Para: APlugin-TMyPlugins
 62 // Rtrn: N/A
 63 // Auth: CST
 64 // Date: 2005-6-2
 65 // -----------------------------------------
 66
 67 function TFormHall.InitializeMyPlugins(APlugin:TMyPlugins; sAlias:String):Boolean;
 68 var
 69 　strSQL:string;
 70 　myDA:TMyDataAdapter;
 71 begin
 72 　Result: = False;
 73 　myDA: = TMyDataAdapter.Create;
 74 　strSQL: = ’SELECT  *  FROM SystemModuleList WHERE modAlias = ’ + QuotedStr(sAlias);
 75 　 try
 76 　　myDA.RetrieveData(strSQL);
 77 　except
 78 　　on E:Exception  do
 79 　　begin
 80 　　　result: = false ;
 81 　　　myDA.Free ;
 82 　　　exit;
 83 　　end;
 84 　end;
 85 try
 86 　begin
 87 　　with myDA.MyDataSet  do
 88 　begin
 89 　　 if  Not IsEmpty then
 90 　begin
 91 　　APlugin.Caption: =  FieldByName(’modName’).Value;
 92 　　APlugin.DllFileName : =  FieldByName(’modFile’).Value;
 93 　　APlugin.WndClass : =  FieldByName(’modWndClass’).Value ;
 94 　　result: = True;
 95 　end;
 96 Close;
 97 　end;  // end of withdo
 98 　end;  // end of try
 99 　except
100 　　on E:Exception  do
101 begin
102 　Result: = False;
103 　myDA.Free ;
104 　Exit;
105 　end;  // end of exception
106 end;  // end of tryexcept
107
108 　myDA.Free ; 
109 end;
110
111
112
113 // -----------------------------------------
114
115 // Name: LoadShowPluginForm
116
117 // Func: 载入DLL插件并显示窗口
118
119 // Para: APlugin-TMyPlugins
120
121 // Rtrn: true-创建成功
122
123 // Auth: CST
124
125 // Date: 2005-6-2
126
127 // -----------------------------------------
128
129 function TFormHall.LoadShowPluginForm ( const  APlugin:TMyPlugins): boolean ;
130
131 var
132 　ShowDLLForm: TShowDLLForm;  // DLL接口函数实例
133 　FreeDLLForm: TFreeDLLForm;
134 　sPath:string;  // DLL文件的完整路径
135 begin
136 　 try
137 　begin
138 　　sPath: = ExtractFilepath(Application.ExeName) +  ’plugins\’  +  APlugin.DllFileName ;
139 　　APlugin.ProcAddr : =  LoadLibrary(PChar(sPath));
140 　　APlugin.FuncFreeAddr : =  GetProcAddress(APlugin.ProcAddr,’FreeDLLForm’);
141 　　APlugin.FuncAddr : =  GetProcAddress(APlugin.ProcAddr ,’ShowDLLForm’);
142 　　@ShowDLLForm: = APlugin.FuncAddr ;
143 　　@FreeDLLForm: = APlugin.FuncFreeAddr;
144 　　 if  ShowDllForm(Self.Handle, APlugin.Caption , APlugin.UserID) then
145 　　　Result: = True
146 　　 else
147 　　　Result: = False;
148 　　end;
149 　　except
150 　　　on E:Exception  do
151 　　begin
152 　　　Result: = False;
153 　　　ShowMessage(’载入插件模块错误，请检查PLUGINS目录里的文件是否完整。’);
154 　　end;
155 　end;
156 end; 
157
158 ……

　4) DLL窗口控制

　　正如3)中的代码说明的那样，DLL窗口的打开和关闭只是在表象层，关闭窗口并没有真正释放DLL窗口，只是调用API函数FindWindow根据窗口标识（就是Form.name）获得窗体句柄，用SHOWWINDOW函数的nCmdShow参数控制窗口显示/隐藏。

　　其实这是我这个程序实现的不好的一个地方，如果在DLL窗口中使用Self.close方法会引起内存错误，实在能力有限没有办法解决，因此出此下策。所以每个DLL程序主窗口的关闭按钮都必须隐藏掉。 :-P

　　5) DLL库的释放

　　在程序退出时，必须根据插件信息实例逐一释放DLL库。释放DLL库的函数如下：

 1 procedure TFormHall.ClosePlugin(aPLG:TMyPlugins);
 2 var
 3 　FreeDLLForm:TFreeDLLForm;
 4 begin
 5 　 if  aPLG.ProcAddr  =   0  then exit;
 6 　 if  aPLG.FuncFreeAddr  =  nil then exit;
 7 　@FreeDLLForm: = aPLG.FuncFreeAddr;
 8 　 if  not FreeDLLForm(Application.Handle,’’,’’) then
 9 　　showMessage(’err’);
10 end;

小结

　　本实例程序运行效果如下：

我以上的方法中，因为有不少能力有限没有解决的问题，所以采用了一些看起来不太合理的掩饰方法，希望大家能在做了一点尝试后设计出更好的解决方法，我也希望能学到更多的好方法。