Sunspot Lee

一、線程、Apartment和進程

　　說道COM的線程模型，大家就會想到各種Apartment模型。但Apartment究竟是什么？如何建立一個Apartment呢？

　　Apartment就是線程的容器，線程中有關COM的操作必須在Apartment中進行。Apartment分為STA和MTA兩種，STA是只能容納一個線程的容器，MTA是能容納多個線程的容器。COM規定，一個進程中可以有多個STA，但最多只能有一個MTA。線程調用CoInitializeEx(NULL,COINIT_APARTMENTTHREADED)后，這個線程就建立并且進入了一個STA，線程調用CoInitializeEx(NULL,COINIT_MULTITHREADED)后，這個線程就進入了進程公用MTA。一個線程不能同時進入兩個Apartment。線程調用CoUninitialize()后，這個線程就退出了它所在的Apartment。設計COM對象時設定的“Apartment模型”就是指這個COM對象可以呆在那種Apartment中。一個線程建立的COM對象自動地呆在這個線程所在的Apartment中。要是這個線程建立了很多個COM對象，那這些對象都呆在這個線程所在的Apartment中。

　　一個線程可以直接訪問它所在的Apartment中的COM對象，但要訪問另一個Apartment中的COM對象就必須經過調度。因為STA中只有一個線程，別的線程要訪問這個線程建立的COM對象就必須讓這個線程代勞了，如此一來，對這個Apartment中所有的COM對象的訪問都是序列化的，這些COM對象就不用擔心有好幾個線程同時訪問它的麻煩事。MTA中的COM對象就沒這么舒服了，它們必須考慮到可能會有好幾個線程同時訪問它們。MTA之外的一個線程訪問MTA中的一個COM對象時，系統會從COM系統線程池中取出一個線程進入MTA，由它來代表客戶線程訪問這個COM對象。（COM系統線程池的機理是怎么樣的？池中有幾個線程？）



二、客戶與服務器

　　COM對象位于服務器中，服務器分為進程內服務器、進程外服務器、遠程服務器三種。進程內服務器是一個DLL文件，進程外服務器是一個EXE文件，遠程服務器是另一臺計算機上的一個DLL文件或EXE文件。遠程服務器如果是一個DLL文件的話，由一個被稱為“Surrogate”的代理程序調用它。

　　進程內服務器中的COM對象的Apartment模型如果與客戶線程所在的Apartment相配合的話，客戶線程建立COM對象時會直接建立在客戶線程所在的Apartment中。比如Apartment模型與STA、Free模型與MTA，Both模型與STA或MTA。這樣客戶線程就可以直接調用COM對象而不用調度。否則就會專門建立一個線程，然后由這個線程建立COM對象，COM對象和客戶線程就分處在兩個Apartment中。進程外服務器和遠程服務器中的COM對象一定不會建立在客戶線程所在的Apartment中。對它們的調用一定要經過調度的。



三、在C++Builder下建立一個多Apartment的進程外服務器

　　由于不必考慮并行的問題，COM對象一般設成使用Apartment線程模型。進程內服務器還沒什么問題，如果你試著建了一個進程外服務器，并且讓幾個客戶同時訪問服務器中的對象的話，就會發現這些訪問不是同時進行的。如果有一個訪問特別費時間，它后面的訪問就要等很久才能進行。這是因為服務器中只有一個STA，雖然每個線程都建立了自己的COM對象，但這些對象都在這個STA中，當然無法并行執行。

　　克服這個問題的辦法很簡單，打開Borland\CBuilder5\Include\Atl\Atlmod.h文件，把第266行的：

typedef TATLModule<CComModule> TComModule;

改成：

#ifdef __DLL__

typedef TATLModule<CComModule> TComModule;

#else

typedef TATLModule<CComAutoThreadModule<CComSimpleThreadAllocator> > TComModule;

#endif

再打開Borland\CBuilder5\Include\Atl\Atlcom.h文件，把第3214行的：

        DECLARE_CLASSFACTORY()

改成：

#ifdef __DLL__

        DECLARE_CLASSFACTORY()

#else

        DECLARE_CLASSFACTORY_AUTO_THREAD()

#endif

就可以了。重新編譯你的程序，同時開兩個客戶試一試，是不是并發執行了？

　　先別高興得太早，如果你同時開了五個客戶，并且其中四個在執行費時的訪問，你就會發現第五個客戶的訪問要等待一段時間。這種現象與C++Builder的實現代碼有關。

　　作了前面的修改后，服務器啟動后會預先生成幾個線程，這些線程各自進入一個STA中。當服務器接到客戶的訪問要求后，會循環指定一個線程負責這個客戶的建立COM對象、訪問COM對象的事務。

    比如第一個客戶要求建立一個COM對象，服務器就給一號線程發消息，讓這個線程建立一個COM對象并把這個COM對象的接口傳給客戶，以后第一個客戶對這個COM對象的訪問就全由一號線程代理。而第二個客戶的建立COM對象、訪問COM對象的事務就由服務器指定二號線程來辦，如果客戶太多，線程用完了，服務器又會讓一號線程負責客戶的要求，依次循環。如果客戶很多，線程可能會負責幾個客戶的訪問要求，而由同一個線程服務的客戶的訪問就會順序執行。預先生成的線程數缺省為系統的CPU個數乘以四，也就是四個（除非你的機器有好幾個CPU）。

　　只能同時服務四個客戶當然是不行的，讓我們繼續修改。打開主CPP文件，可以看到下面兩行代碼：

TComModule ProjectModule(0);

TComModule &_Module = ProjectModule;

改為：

TComModule ProjectModule(MyInitATLServer);

TComModule &_Module = ProjectModule;

其中“MyInitATLServer”是一個新加的函數，定義如下：

void __fastcall MyInitATLServer()

{

  if (_Module.SaveInitProc)

    _Module.SaveInitProc();



  _Module.Init(ObjectMap, Sysinit::HInstance, NULL, 6);//注意這個6

  _Module.m_ThreadID = ::GetCurrentThreadId();

  _Module.m_bAutomationServer = true;

  _Module.DoFileAndObjectRegistration();

  AddTerminateProc(_Module.AutomationTerminateProc);

}

看到那個6沒有，這代表服務器啟動后會預先生成6個線程，也就能同時服務6個客戶。這個6可以改成別的數，當然不要太大了，不然機器垮了可別怪我。

　　改到現在你可能比較滿意了，但其實這個服務器還是有缺陷：一開始就生成所有線程是不是太浪費了？循環分配線程好象也不太合理，更重要的是，如果客戶程序中途垮了，沒有Release它建立的COM對象，那這個COM對象將一直存在下去，占用的資源無法收回。

　　要解決這些問題就比較麻煩了，建議大家看一看ATL源代碼，編寫自己的TComModule類和CComThreadAllocator類。



四、編寫多線程客戶程序時要注意的問題

　　建立客戶程序時必須包含的*_ATL.h文件中有一個很好的COM對象包裝類。比如我建立了一個ComLib服務器，里面有一個MyComObj對象，那么在ComLib_ATL.h文件中有一個TCOMIMyComObj類，它很好的封裝了MyComObj對象。寫單線程程序時可以這樣建立它：

TCOMIMyComObj aComObj = CoMyComObj::CreateInstance();

（CoMyComObj是定義在在ComLib_ATL.h文件中的一個輔助類）然后就可以使用aComObj了，不必調用CoInitializeEx()和CoUninitialize()，也不必釋放aComObj。假設MyComObj對象中定義了一個方法fun()，一個屬性num，可以這樣使用：

　　aComObj.fun();

　　aComObj.num = 14;

　　int val = aComObj.num;

注意到num的訪問方法了嗎？C++Builder靈活運用了特有的__property關鍵字，不必調用get_num()和set_num()了。

　　如果在寫多線程客戶程序時也這樣就會出問題：除了第一個線程正常外，后面的的線程無法建立COM對象了。

　　問題出在CoMyComObj里面，它保證了會調用CoInitializeEx()和CoUninitialize()并且在整個進程中只會調用一次。而在多線程客戶程序中，每個線程都必須調用CoInitializeEx()和CoUninitialize()一次。因此，除了第一個線程成功進入了Apartment，別的線程都失敗了。

　　可以這樣建立TCOMIMyComObj對象：

    CoInitializeEx(NULL, COINIT_APARTMENTTHREADED);

    IMyComObj *pComObj;

    OleCheck(CoCreateInstance(CLSID_MyComObj, NULL, CLSCTX_LOCAL_SERVER

      , IID_IMyComObj, (void **)(&pComObj)));

    TCOMIComObjInExe aComObj(pComObj);

　　……使用aComObj……

　　CoUninitialize();

注意，這段代碼必須寫在TThread::Execute()中，因為只有TThread::Execute()里的代碼才是真正運行在新線程中的。另外決不能調用pComObj->Release()。



后記

　　學COM的念頭起于看李維寫的那三本書中的第一本的時候，李維描述了建立多線程服務器的重要性，但具體方法只是一筆帶過。后來我看了Delphi帶的例子，想用在C++Builder中，卻無從下手。在關于COM的部分，Delphi和C++Builder相差太大了，而又沒有這方面的C++Builder的書，網上的資料也很少，只好自己摸索。期間曾在網上發貼提問，總是沒人回答，痛苦啊！