DLL 應用 - 設計可抽換的模組

各個方法的名稱皆可望文生義，程式碼也很簡單，相信你可以猜個八九不離十，這裡就不一一列出，比較值得一提的是 CreateForm 函式與解構元 Destroy，分述如下：

TPlugin.CreateForm - 使用類別參考來建立物件 

在 CreateForm 函式裡面，建立 Form 物件的那行程式是這麼寫的：

  FForm := g_ConcreteClass.Create(Application);

其中 g_ConcreteClass 是一個全域變數，其定義為：

var
  g_ConcreteClass: TBaseFormClass := nil;

而 TBaseFormClass 是一個類別參考型態（class-reference type），它跟 TBaseForm 定義在同一個單元裡面：

type
  TBaseFormClass = class of TBaseForm;

  TBaseForm = class(TForm)
  .....
  end;

也就是說我們用一個類別參考型態的變數 g_ConcreteClass 來記錄欲實體化的類別型態，因此在建立 Form 物件之前還必須先設定 g_ConcreteClass 才行，如此 TPlugin 才能以正確的 Form 類別來進行實體化的動作。

您或許會想為什麼要這麼麻煩，直接寫成像 TCustomerForm.Create 這樣不就好了嗎？

簡單地說，是基於維護的考量。由於在整個 TPlugin 的實作裡面，日後唯一可以能會經常變動的就是要被實體化的 Form 類別，使用類別參考使我們免於在 TPlugin 的實作程式碼裡面把類別型態寫死，以後如果要實體化其他的 Form 類別，只要修改 g_ConcreteClass 這個變數就行了，不用再費一番搜尋及替換文字的功夫，還得擔心有沒有哪裡沒有改到；換句話說，我們等於使用類別參考來讓編譯器幫我們完成這個替換文字的動作，而且保證不會遺漏任何地方。

此技巧對於團隊開發也有好處，你只要公佈 TPlugin 和 TBaseForm 兩個單元，然後告訴組員照下面兩個步驟做就行了：

1. 從 TBaseForm 衍生一個新類別（可以利用 Delphi 的物件寶庫來簡化這項工作）。
2. 在這個新類別的單元的 Uses 子句裡加入 TPlugin 類別所屬的單元，並且在初始化階段把類別名稱指定給 g_ConcreteClass 變數。

在這個範例裡面，我們只有一個 TBaseForm 的後代，叫做 TForm1，因此在 TForm1 的單元裡面會有這一段：

uses
  DllExport;  // TPlugin 類別實作放在這個單元裡面

.....

initialization
  g_ConcreteClass := TForm1;

TPlugin.Destroy

解構函式會呼叫 DestroyForm 使 Form 物件一併釋放掉，並且還原 DLL 的 application handle：

destructor TPlugin.Destroy;
begin
  DestroyForm;
  Application.Handle := g_DllAppHandle;
  inherited Destroy;
end;

其中 g_DllAppHandle 是一個全域變數，其宣告如下：

var
  g_DllAppHandle: THandle;

而我們必須在 DLL 初始化的時候將 DLL 本身的 application handle 保存起來：

initialization
  g_DllAppHandle := Application.Handle;

其實如果 DLL 專案有用 "Build with runtime package" 選項的話，這個保存及還原 application handle 的動作就可以免了。相反地，若不加上保存及還原的動作，而且 DLL 專案不使用 "Build with runtime package" 選項的話，當 DLL 被釋放時就會發生主視窗也被一併關閉的怪異情形。

擅用原始的力量

到此重要的部分應該都已經提到了，您可能會發現我並沒有對 TBaseForm 多做說明，原因是在這個範例程式中 TBaseForm 並沒有什麼特別之處，只是為日後擴充時預留的一個基礎類別，你也許會想要將各個模組共用的功能和視覺化介面集中在此類別以簡化各模組的撰寫工作，以及讓應用程式有一致的操作方式和行為，這部分每個人的需求不同，就請您自行發揮了。

如果你覺得以上的程式碼過於片段零散，無法獲得整體的概念，建議您直接看範例的原始碼，把範例程式執行一遍以觀察程式運作的過程，不了解的地方再回來文件裡尋找解釋，這樣也許會比較容易些。為了方便閱讀，我也把範例程式中比較重要的兩個單元分別列在表一和表二裡面了。

unit DllUtils;

interface

uses
  Windows, Messages, SysUtils, Classes, Forms, Controls;

type
  IPlugin = interface
  [''''{D3F4445A-C704-42BC-8283-822541668919}'''']  
    function CreateForm(hMainForm: THandle): THandle;
    procedure DestroyForm;
    function ShowModalForm: Integer;
  end;

  TCreatePluginFunc = function (hApp: THandle): IPlugin; stdcall;

function DllCreatePlugin(hLib, hApp: THandle): IPlugin;

implementation

resourcestring
  sErrorLoadingDLL = ''''無法載入模組!'''';
  sErrorDllProc = ''''無法呼叫 DLL 函式: %s'''';

const
  SDllCreatePluginFuncName = ''''CreatePlugin'''';

function DllCreatePlugin(hLib, hApp: THandle): IPlugin;
var
  pProc: TFarProc;
  CreatePluginFunc: TCreatePluginFunc;
begin
  Result := nil;
  if hLib = 0 then
    Exit;
  pProc := GetProcAddress(hLib, PChar(SDllCreatePluginFuncName));
  if pProc = nil then
    raise Exception.CreateFmt(sErrorDllProc, [SDllCreatePluginFuncName]);
  CreatePluginFunc := TCreatePluginFunc(pProc);
  Result := CreatePluginFunc(hApp);
end;

end.

unit DllExport;

interface

uses Windows, Classes, Forms, DllUtils, BaseFrm;

type
  // Inherited from TInterfacedObject to be reference-counted.
  TPlugin = class(TInterfacedObject, IPlugin)
  private
    FForm: TBaseForm;
  public
    destructor Destroy; override;

    function CreateForm(hMainForm: THandle): THandle;
    procedure DestroyForm;
    function ShowModalForm: Integer;
  end;

function CreatePlugin(hApp: THandle): IPlugin; export; stdcall;

exports
  CreatePlugin;

var
  g_ConcreteClass: TBaseFormClass := nil;
  g_PluginIntf: IPlugin = nil;
  g_DllAppHandle: THandle;

implementation

uses Dialogs, SysUtils;

function CreatePlugin(hApp: THandle): IPlugin;
begin
  if hApp <> 0 then
    Application.Handle := hApp;     // Sync Application handle.

  if g_PluginIntf = nil then
    g_PluginIntf := TPlugin.Create; 
  Result := g_PluginIntf;           
end;

{ TPlugin }

destructor TPlugin.Destroy;
begin
  DestroyForm;
  Application.Handle := g_DllAppHandle;
  inherited Destroy;
end;

function TPlugin.CreateForm(hMainForm: THandle): THandle;
begin
  if FForm = nil then
  begin
    Assert(g_ConcreteClass <> nil, ''''未設定欲實體化的 Form 類別名稱!'''');
    FForm := g_ConcreteClass.Create(Application);
    FForm.MainFormHandle := hMainForm;
  end;
  Result := FForm.Handle;
end;

procedure TPlugin.DestroyForm;
begin
  if FForm <> nil then
  begin
    FForm.Release;
    FForm := nil;
  end;
  Application.ProcessMessages;
end;

function TPlugin.ShowModalForm: Integer;
begin
  if FForm = nil then
    raise Exception.Create(''''DllExoprt: 視窗尚未建立!'''');
  Result := FForm.ShowModal;
end;

initialization
  g_DllAppHandle := Application.Handle;

end.

範例程式

範例程式可以按此處下載：PluginDLL.zip

下載壓縮檔並解開後，請先閱讀其中的 readme.txt。

可改進之處

你可以試著修改範例程式並強化它，使它可以當作實際開發專案的基礎框架，以下列出幾項可能的改進之處：

• 賦予 TBaseForm 基本的資料處理能力，像是新增、修改、刪除...等。
  
• 修改使之適用於 modeless form 及 MDI 應用程式。這意味著釋放 DLL 的時機也會改變，你可能會需要一個串列結構將載入的 DLL 記錄起來，通常一個 TStringList 就可以做到。
  
• 讓一個 plugin 物件可以建立並維護多個不同類型的 Form 物件。

你可能會希望一個 DLL 裡面可以提供多種 form 物件供主程式使用，這些 form 物件之間可能有某種程度的相似或相依關係。根據此需求我們可以整理出 plugin 物件具備以下兩個特性：

1. plugin 物件可以建立多種不同類型的 form 物件，而它們都是繼承自基礎的表單類別 TBaseForm。
2. 一個 DLL 裡面只需要一個 plugin 物件。

根據  [GHJV95] 書中的定義，Abstract Factory 的用意是：

「提供一個介面來建立同一族系或相依的物件，而毋須指明它們的具象類別（concrete class）」

而 Factory 通常也被實作成 Singleton，這些特性清楚地告訴我們 plugin 物件非常適合實作成一個 Factory。你可能需要在 TPlugin 類別裡面提供一個 RegisterClass 方法，這個方法取代了原先的類別參考型態，原本在 TBaseForm 子類別的單元裡設定 g_ConcreteClass 的敘述將會改成：

  PluginFactory.RegisterClass(TForm1);

註冊過的類別資訊將會被記錄在一個串列裡面。主程式則可以在建立 form 物件時透過字串來指定要建立的 form 類別名稱，像這樣：

  APlugin.CreateForm(''''TCustomerForm'''');

plugin 物件的 CreateForm 方法就會到串列中搜尋註冊過的類別，取得對應的類別參考並建立其實體（是不是有點像 COM 所做的事情？）。

嗯，我想這樣的提示應該夠了，最重要的還是要自己實際去撰寫及除錯程式碼以獲得更深刻的體會，真能如此，這個 Design Pattern 就會完全融入你的知識體系裡面，以後不加思索便可以運用自如了。

結語

在這份文件裡面主要是介紹以 Delphi 來設計 plugin 模組的實作過程，其中運用了介面程式設計的技巧（包括介面的參考計數以及物件生命週期的控制）以及 Design Patterns 來解決設計時遭遇的問題，這也是學習的重點之一。

在一個多人開發的專案裡，如果您的責任是設計主程式框架，當您要以 DLL 來切割應用程式時會怎麼做呢？這篇文章裡面展示了一種可能的設計方式，如果您有不同的想法或者對本文有任何建議，都很歡迎您來信指教。

Delphi 的 DLL 記憶體漏洞

最後，雖然不是本文的主題，但也頗值得注意的，就是動態載入的 DLL 在釋放時會有 4K 的記憶體漏洞，而且 Delphi 5 和 6 都有這個問題，你可以閱讀下面兩份文件，其中有詳細的說明並提供解決之道：

• Memory Lost And Found...And Release by Roy Nelson.
  http://www.thedelphimagazine.com/samples/1328/1328.htm
• VCL leak fix for dynamic DLLs by Dejan Maksimovic.
  http://codecentral.borland.com/codecentral/ccweb.exe/listing?id=16380

參考資料

• Delphi 學習筆記。作者：錢達智。碁峰資訊，1998。
• [Cantu2001] Marco Cantu. Mastering Delphi 6. SYBEX, 2001.
• [Harmon2000] Eric Harmon. Delphi COM Programming. MTP, 2000.
• [GHJV95] E. Gamma, R. Helm, R. Johnson, J. Vlissides. Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software. Addison-Wesley, 1995. 中文版：物件導向設計模式，葉秉哲。培生，2001。

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