.NET組件 vs. COM組件

寫在前面：我沒有開發過COM組件的經驗，只是在作文獻綜述的時候須要瞭解這方面的知識，因此若是哪裏說錯了或者是我理解錯了，還但願你們能夠指出，謝謝。我不是程序員也不是計算機專業，只是課題偏了這個方向，所以不少基礎概念或許有理解錯，真心但願能夠獲得你們的指正，再次感謝。

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COM object以接口的方式向客戶端提供服務。一個COM component能夠包含多個COM object，一個COM object能夠有多個接口，其關係如圖1所示。

圖1 COM組件、COM對象和接口關係

在Windows OS上，COM組件以.dll或者.exe的文件形式存在。其中.dll是進程內組件（in-process component），.exe是進程外組件（out-process component）。進程內組件意味着該組件會被加載到客戶端所在的進程中，而進程外組件則意味着該組件會被加載到一個新的進程中。

二進制接口是COM組件中的重要概念，正是由於存在binary interface compatibility, 組件的開發語言不受限制，不必定非得是C/C++。接口是用Microsoft Interface Definition Language (MIDL)描述的。每一個接口有惟一標識，使用IID（interface identifier）命名。接口都須要繼承自IUnknown接口，該接口提供了對接口的生存期控制和接口查詢。下面是一個用MIDL描述的接口的例子：

interface IWithdraw : IUnknown
{
    HRESULT Withdraw([in] Bank bank, [in] Integer amount, [out, retval] int* balance);
};

每一個COM object也有一個惟一標識，用CLSID表示。客戶端經過COM庫和類廠成功建立了對象的實例後，會獲得一個指向COM object某個接口的指針（pointer），該指針實際上又指向了另外一個指針（interface pointer），第二個指針指向一組函數，稱爲接口函數表或虛函數表（virtual table pointer），如圖2所示。

圖2 接口結構

COM component使用前須要先註冊。組件程序把它所實現的COM object的信息以及接口信息都保存在註冊表中，而後COM庫經過系統註冊表所提供的信息進行組件的建立工做。

在組件的建立工做中，還須要用到類廠（class factory）。類廠自己也是一個COM object，它支持一個特殊的接口IClassFactory，其定義以下：

class IClassFactory : public IUnknown
{
    virtual HRESULT_stdcall CreateInstance(IUnknown *pUnknownOuter, const IID&iid, void**ppv) = 0;
    virtual HRESULT_stdcall LockServer(BOOL bLock) = 0;
};

其中，CreateInstance用於建立對應的COM對象。那麼，客戶端建立COM對象的過程就應該是：

• 客戶端調用COM庫中CoCreateInstance函數或者CoGetClassObject函數
• COM庫從註冊表中找到相應的DLL程序並載入到進程中
• 調用組件程序中DllGetClassObject函數，建立類廠，並把類廠接口指針返回給CoGetClassObject函數或者CoCreateInstance函數
• 而後建立類廠對象，進而類廠建立COM對象，類廠把COM對象返回給CoGetClassObject函數或者CoCreateInstance函數，最後客戶端能夠直接調用COM對象。

COM組件支持兩種方式的重用，分別是包容（containment/delegation）和聚合(aggregation)，如圖3所示。

 a) containment  b) aggregation

圖3 COM組件的兩種重用方法

Containment。對象A包含在對象B中，客戶端想要調用對象A中的方法時，須要經過對象B來調用。

Aggregation。對象A的接口暴露在對象B的外面。當客戶端想要調用對象A中的方法時，直接調用。可是客戶端並不知道對象A的存在。

 

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 .NET中使用的是程序集（assembly）這個概念。使用C#編寫的程序編譯後成爲程序集（.dll或者.exe格式的文件）。程序集的組成如圖4所示。

 圖4 程序集的組成

其中，程序集列表是必須有的（assembly manifest）。程序集列表包括該程序集元數據，例如與指定程序集版本要求、安全標識所需的全部元數據，以及定義程序集範圍和解析對資源和類的引用所需的全部元數據。

程序集列表中的內容包括：

assembly name、version number、culture、strong name information （這四項組成了程序集的標識）、list of all files in the assembly、type reference information、information on referenced assemblies

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/framework/app-domains/assembly-manifest

程序集中無需使用IDL文件來定義組件接口的信息，取而代之的是元數據（metadata）。元數據包括程序集的一切基本信息，好比版本、類型、命名空間、依賴的其餘程序集信息等。一個.dll文件中的元數據信息能夠經過reflection獲取(包括命名空間、類、屬性、方法等)。編譯器會自動地把程序中的這些相關信息封裝在程序集的元數據中。所以，能夠說程序集是一種自描述的組件。元數據的使用也使得程序集無需像COM組件，在使用前須要註冊。詳情可見：

https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/metadata-and-self-describing-components

MSIL code是指程序集會首先被編譯成一種微軟中間語言（Microsoft Intermediate Language），程序不管是用C#寫仍是VB寫，編譯成IL都是等效的。.NET平臺是創建在CLR（Common Language Runtime）基礎上的，也就是說用C#寫的程序要經歷過兩次譯碼才能在機器上運行，這與C++是不同的。第一次譯碼是轉換成IL，第二次纔是轉換成與操做系統相匹配的二進制指令。第二次是CLR負責的。這樣運行在CLR基礎上的被稱爲託管代碼，而COM組件則是用非託管代碼實現的。

resources就是指程序集包含的一些可用資源，這些資源在程序集運行時是可使用的，包括字符串、圖片以及特殊文件等。

所以，.NET組件（assembly）與COM組件相比具備自描述、自包含的特色。其在使用時無需註冊，在建立時也無需使用COM庫和類工廠，接口定義和實現也不是分開的。

COM組件的二進制兼容性是經過使用接口指針和虛函數表實現的，而.NET組件的二進制兼容性是經過使用元數據實現的。