C#进阶系列

第一章 【C#进阶系列】【MEF框架（一）】

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前言

这里对MEF作了基本的介绍，包括使用了一个特定场景（搞自动化运控上位机开发的应该更容易代入场景了），一步一步地介绍了如果从常用的编程过渡到框架性的编程开发。

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一、MEF介绍

• MEF，全称Managed Extensibility Framework（托管可扩展框架）。MEF是专门致力于解决扩展性问题的框架。
• MSDN：Managed Extensibility Framework 或 MEF 是一个用于创建可扩展的轻型应用程序的库。 应用程序开发人员可利用该库发现并使用扩展，而无需进行配置。 扩展开发人员还可以利用该库轻松地封装代码，避免生成脆弱的硬依赖项。 通过 MEF，不仅可以在应用程序内重用扩展，还可以在应用程序之间重用扩展。
• MEF（Managed Extensibility Framework），是轻量级的插件框架。使用简单，功能强大。
• MEF 位于 ComponentModel.Composition 程序集中，添加 System.ComponentModel.Composition 和 System.ComponentModel.Composition.Hosting 的项目引用

二、为什么要用MEF

我们先假设一个场景：在运动控制上位机编程开发中，有固高、雷赛两种运动控制卡，现在我们需要根据实际设备使用哪种卡来实现不同的编程。
常规的实现：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        string ret = "";
        string cardName = "实际设备使用哪种运动控制卡";
        if (cardName == "固高板卡")
        {
            CLeadshine cLeadshine = new CLeadshine();
            ret = cLeadshine.InitMotionCard();
            ret = cLeadshine.ExitMotionCard();
        }
        else if (cardName == "雷赛板卡")
        {
            CGoogol cGoogol = new CGoogol();
            ret = cGoogol.InitMotionCard();
            ret = cGoogol.ExitMotionCard();
        }
    }
}

public class CLeadshine
{
    public string InitMotionCard()
    {
        return "初始化固高板卡成功";
    }
    public string ExitMotionCard()
    {
        return "退出固高板卡成功";
    }
}

public class CGoogol
{
    public string InitMotionCard()
    {
        return "初始化雷赛板卡成功";
    }
    public string ExitMotionCard()
    {
        return "退出雷赛板卡成功";
    }
}

看了上述代码，可以想象一下，里面存在一个主运行程序MEF_P1.exe、一个Leadshine.dll，一个Googol.dll，主程序需要引用两个DLL。
上述代码没有使用接口，违背了依赖倒置原则，接下来我们增加一个接口MotionCard.dll，让Leadshine.dll和Googol.dll都继承该接口，来保证使用的通用性、规范性；
代码实现如下：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        string ret = "";
        string cardName = "实际设备使用哪种运动控制卡";
        IMotionCard motionCard = null;
        if (cardName == "固高板卡")
        {
            motionCard = new CLeadshine();
        }
        else if (cardName == "雷赛板卡")
        {
            motionCard = new CGoogol();
        }
        ret = motionCard.InitMotionCard();
        ret = motionCard.ExitMotionCard();
    }
}


public interface IMotionCard
{
    string InitMotionCard();
    string ExitMotionCard();
}

public class CLeadshine : IMotionCard
{
    public string InitMotionCard()
    {
        return "初始化固高板卡成功";
    }
    public string ExitMotionCard()
    {
        return "退出固高板卡成功";
    }
}

public class CGoogol : IMotionCard
{
    public string InitMotionCard()
    {
        return "初始化雷赛板卡成功";
    }
    public string ExitMotionCard()
    {
        return "退出雷赛板卡成功";
    }
}

可见，在使用接口后，只需要根据不同实现类实例化接口，更适用于团队的协助开发；
但仅仅是这样是不满足的，在复杂的系统设计中，不仅要考虑团队协助开发，也要想办法实现松耦合，以便日后扩展等维护；
如要团队中另外一个人新增一个正运动的板卡怎么操作？
按目前的做法是：
1.增加一个ZMotion.dll，继承IMotionCard接口，实现具体代码；
2.在主程序中，引用ZMotion.dll，增加“正运动板卡”的IF分支，并使用CZMotion实现类实例化接口；

接下来我们开始引入MEF的概念，看看MEF是如何操作的，相比较而言是否实现了松耦合，有哪些实际应用的优势。

三、MEF的概念

MEF（Managed Extensibility Framework）使开发人员能够在其.Net应用程序中提供挂钩，以供用户和第三方扩展。可以将MEF看成一个通用应用程序扩展实用工具。
MEF使开发人员能够动态创建扩展，无需扩展应用程序，也不需要任何特定于扩展内容的知识。这可以确保在编译时两者之间不存在耦合，使应用程序能够在运行时扩展，不需要重新编译。
MEF还可以在将扩展加载到应用程序之前，查看扩展程序集的元数据，这是一种速度更快的方法。
一些特定名词的说明：
Contract：契约，即一种约定
Part：部件，即契约的实现（通过Export特性加入到目录中）
Catalog：目录，存放部件的地方，当需要某个部件时，会在目录中寻找
Container：容器，存放目录并进行部件管理，如导出、导入等
Compose：组装，通过容器在目录中寻找到实现相应契约的部件，进行部件的组装
Export：导出，是部件向容器中提供的一个值，可装饰类、字段、属性或方法
Import：导入，从容器中获得可用的导出，可装饰字段、属性或构造函数参数
ImportMany：导入多个
DirectoryCatalog： 指定目录所在的路径。
Lazy<T,TMetadata>：延迟加载，由 MEF 提供来保存对导出的间接引用的类型。

四、使用示例

还是在上面的场景中修改。我们增加MEF的应用，让主程序MEF_P1.exe不依赖于Leadshine.dll和Googol.dll，而是根据ContractName（契约名称）在指定的路径中寻找DLL文件，实现相同的功能，从而解决了上层依赖下层的强耦合问题。
代码结构如下：
主程序MEF_P1.exe

class Program
{
    static string DllFilePath = "";
    static string ContractName = "";
    static void Main(string[] args)
    {
        string ret = "";
        string cardName = "实际设备使用哪种运动控制卡";
        cardName = "固高板卡";
        if (cardName == "固高板卡")
        {
            DllFilePath = "Googol.dll";
            ContractName = "GoogolCard";
        }
        else if (cardName == "雷赛板卡")
        {
            DllFilePath = "Leadshine.dll";
            ContractName = "LeadshineCard";
        }

        ret = InitMotionCard();
        ret = ExitMotionCard();
    }
    public static string InitMotionCard()
    {
        return ExportPart(ContractName, DllFilePath).InitMotionCard();
    }
    public static string ExitMotionCard()
    {
        return ExportPart(ContractName, DllFilePath).ExitMotionCard();
    }

    public static IMotionCard ExportPart(string ContractName, string DllName)
    {
        // 创建一个程序集目录，用于从一个程序集获取所有的组件定义
        //Assembly.GetExecutingAssembly()：当前方法所在程序集
        //Assembly.GetCallingAssembly()：调用当前方法的方法 所在的程序集
        //Assembly.LoadFrom(@"DLLName.dll")：DLLName.dll的程序集
        AssemblyCatalog Catalog = new AssemblyCatalog(Assembly.LoadFrom(DllName));
        //创建容器
        CompositionContainer Container = new CompositionContainer(Catalog);
        //获得容器中的Export
        IMotionCard Export = Container.GetExportedValue<IMotionCard>(ContractName);
        return Export;
    }
}

插件MotionCard.dll

public interface IMotionCard
{
    string InitMotionCard();
    string ExitMotionCard();
}

插件Googol.dll

[Export("GoogolCard", typeof(IMotionCard))]
public class CGoogol : IMotionCard
{
    public string InitMotionCard()
    {
        return "初始化固高板卡成功";
    }
    public string ExitMotionCard()
    {
        return "退出固高板卡成功";
    }
}

插件Leadshine.dll

[Export("LeadshineCard", typeof(IMotionCard))]
public class CLeadshine : IMotionCard
{
    public string InitMotionCard()
    {
        return "初始化雷赛板卡成功";
    }
    public string ExitMotionCard()
    {
        return "退出雷赛板卡成功";
    }
}

这样，当需要新增一个正运动的板卡怎么操作？
1.增加一个ZMotion.dll，继承IMotionCard接口，实现具体代码；
2.在主程序中，增加“正运动板卡”的锲约名和DLL路径；
完了？还没，这时候还是需要修改主程序，还不是我们想要的，但是到了这一步，效果已经很明显了，接下来
我们把契约名和DLL名称从程序中剥离到配置文件中，并且设计可视化界面提供新增和修改就可以了
这样，当需要新增一个正运动的板卡怎么操作？
1.增加一个ZMotion.dll，继承IMotionCard接口，实现具体代码；
2.更改配置文件或者在可视化界面更改配置
这样就无需更改MEF_P1.exe的代码也无需重新编译，ZMotion.dll相当于一个插件，只通过更改配置文件即可加载到应用程序中。

最终效果如下图，当需要增加ZMotion.dll时，写好ZMotion.dll放到指定路径中，修改config.xml配置文件，增加Item3信息，然后就可以直接打开软件，软件下拉框就出现了正运动板卡了，可选中操作。

五、MEF框架的好处

解耦

试想下，如果主程序引用了Leadshine.dll和Googol.dll,那么就意味着你可以无限制的开放DLL中类，属性，方法的访问权限，也就意味着主程序中会出现很多耦合的代码，哪天你想移除这个DLL，程序肯定编译失败，而且你要手动删除这些耦合代码，而MEF因为是通过中间接口来完成调用的，所以只向外暴露了接口里面的成员，程序员是无法任意调用DLL中的任何方法，只能通过接口来调用。就算删掉这个DLL，程序也能正常运行！

可扩展性

举个例子，假设你的程序已经移交给客户了，哪天客户说我不想用固高、雷赛的板卡了，我要用正运动的板卡，这时，你只需重新一个ZMotion.dll,使其继承并实现IMotionCard接口，然后，只要将ZMotion.dll和改好的配置文件交给客户，并让其修改选择选项，就能运行使用正运动板卡了。是不是很方便！如果是以前，必须要修改主程序的代码，然后重新编译，发布，再将整个程序移交客户，这样说大家应该都明白了！

更多

MEF不仅可以导出类，还可以导出方法，属性，不管是私有还是公有，从而满足更多的需求!

六、源码链接

MEF插件框架学习展示（源代码）(一)

总结

依赖倒置原则：高层模板不应该依赖于底层模板，两者应该依赖于抽象，而抽象不应该依赖于细节。