Presentazione di PowerPoint

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Component Object Model (COM) Distributed COM
(DCOM)
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Ragioni dello sviluppo COM

• Applicazioni software di dimensioni sempre più
  grandi
• Lunghi tempi per lo sviluppo e la manutenzione
• Difficoltà nel rimuovere o aggiornare singole
  applicazioni che interagiscono con altre
  applicazioni
• Necessità di
• Semplificare la progettazione e lo sviluppo di
  applicativi
• Facilitare e standardizzare l'interazione tra
  applicazioni di diversi produttori

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Caratteristiche del modello COM

• COM è una specifica
• http//www.microsoft.com/com/resources/comdocs.asp
  
• COM è una filosofia di programmazione
• Programmazione basata su componenti riciclabili
• COM è uno standard di interoperabilità binaria
• COM è un collante tra componenti, permettendo
  la loro interazione

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Caratteristiche del modello COM

• Componente
• una parte di software riutilizzabile in forma
  binaria (non è un codice sorgente !!!)
• Suddivisione di un progetto in componenti
• I componenti possono essere facilmente integrati
  con componenti prodotti da altri fornitori
• Un componente permette di accedere alle proprie
  funzionalità tramite le interfacce
• Esempi di componenti pulsanti, correttori
  ortografici

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Caratteristiche del modello COM

• Lutilizzo di un componente da parte di una
  applicazione non comporta la ricompilazione,
  visto che il componente che deve essere
  riutilizzato è già in versione binaria
• Ad esempio un word processor che usa un
  correttore ortografico
• Un componente è riutilizzabile
• Chi produce un componente può riutilizzarne uno
  già esistente, utilizzando due tecniche
  containment e aggregation

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Caratteristiche del modello COM

• Gestione delle versioni
• Si è superato il problema delle dll
• un programma che utilizza una dll può
  interrompersi se trova una versione diversa di
  dll
• In COM non è possibile cambiare le
  caratteristiche ("interfaccia") dei componenti
  già esistenti.
• La nuova versione di un componente COM deve
  presentare le stesse interfacce, aggiungendone
  altre
• Ad esempio se voglio realizzare un correttore
  ortografico diverso da quello offerto da word,
  devo garantire le stesse interfacce originarie,
  aggiungendone altre se voglio

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Tecnologie ActiveX e OLE 2

• Sono tecnologie create sulla base di COM e della
  sua architettura
• ActiveX utilizza anche la tecnologia OLE v.2.0
• La principale e visibile caratteristica dei
  documenti ActiveX è la possibilità di aprire una
  finestra allinterno di unaltra applicazione
• Ad esempio Explorer nei confronti dei documenti
  Word o Acrobat

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Oggetti COM

• Ogni oggetto COM è unistanza di una particolare
  classe
• Ogni oggetto COM presenta una o più interfacce
• Ogni interfaccia include uno o più metodi che
  possono essere invocati dal programma client
• Per invocare uno di questi metodi il client deve
  possedere un puntatore allinterfaccia che
  contiene i metodi

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Interfacce degli Oggetti COM

• Ogni interfaccia ha due nomi
• Stringa di caratteri. Deve iniziare con la
  lettera I
• Globally Unique Identifier (GUID), chiamata
  Interface Identifier (IID) o Universal Unique
  Identifiers (UUID)
• GUID è di 16 byte ed è ottenuta eseguendo un
  apposito tool
• GUID contiene un time stamp (tutti i GUID
  generati nella stessa macchina saranno diversi)
• GUID contiene il MAC address (o un numero casuale
  se non vi è una scheda) per differenziare GUID
  generati da macchine diverse
• La specifica delle interfacce (non
  limplementazione) avviene in un linguaggio
  comune Interface Definition Language (IDL)
• Deriva dall'IDL usato in Microsoft RPC

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Esempio di Interface Definition Language

• object,
• uuid(E7CD0D00-1827-11CF-9946-444553540000)
• interface IMyInterface IUnknown
• import unknwn.idl
• HRESULT LookUpInt(in int c, out boolean
  found)
• HRESULT SumOfIntegers(in myinteger5, out
  int sum)
• L'interfaccia IMyInterface eredita tutti i metodi
  definiti in IUnknown
• Un client in possesso del puntatore a
  IMyInterface può invocare anche i metodi di
  IUnknown
• I metodi dell'interfaccia IUnknown devono essere
  sempre presenti !
• Il comando import specifica il file idl che
  descrive IUnknown
• LookUpInt e SumOfIntegers sono i metodi forniti
  dall'interfaccia IMyInterface
• HRESULT è un valore di ritorno standard relativo
  al successo/insuccesso
• in, out parametri formali ingresso e uscita
  (esistono anche quelli ingresso/uscita in, out)

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Alcune Regole sulla Definizione delle Interfacce

• Una volta che una interfaccia è stata definita e
  rilasciata nel "mondo", essa non può più essere
  cambiata.
• Non è possibile cambiare/aggiungere/modificare
  metodi o parametri.
• L'unica soluzione è definire una nuova
  interfaccia (nuovo nome e IID) che possiede gli
  stessi metodi della vecchia interfaccia,
  aggiungendone altri nuovi.

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Definizione delle Interfacce Standard binary
format

• La descrizione dell'interfaccia non è sufficiente
  per il suo uso da parte di un generico client
• Il client possiede solo il puntatore
  all'iterfaccia
• In genere per invocare un metodo, un client deve
  sapere come fare (ciò in genere dipende dal
  linguaggio in cui è stato scritto il metodo)
• Esiste una struttura binaria (SEMPRE LA STESSA)
  per l'accesso ai metodi di una interfaccia di un
  oggetto COM.
• Standard binary interface format
• La presenza di uno standard binary interface
  format implica che il client possa invocare un
  metodo di un oggetto senza dover tener conto del
  linguaggio in cui è stato scritto il metodo
  stesso

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Esempio di Interface Definition Language
(1)
(2)
1) Metodi interfaccia IUnknown (sempre
presenti) 2) Metodi interfaccia IMyInterface
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Definizione delle Interfacce Standard binary
format

• La struttura binaria appena vista suggerisce che
  la realizzazione più "immediata" e "naturale" di
  un client COM si ottiene utilizzando il C
• è necessario implementare la gestione dei
  puntatori a vtable per l'invocazione dei metodi
• Scrivere un client in C è possibile, ma più
  difficile
• L'assenza di meccanismi per la gestione dei
  puntatori in VB ha determinato la necessità di
  creare una speciale interfaccia vtable chiamata
  IDispatch

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Interfaccia Fondamentale IUnknown

• Tutti gli oggetti COM la devono implementare
• Contiene tre metodi
• QueryInterface
• AddRef
• Release

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Interfaccia Fondamentale IUnknown Metodo
QueryInterface

• Quando il client crea un oggetto COM (come ? si
  vedrà dopo), riceve il puntatore ad una delle sue
  interfacce (quella richiesta dal client)
• Con tale puntatore il client può invocare tutti i
  metodi dell'interfaccia
• E se vuole invocare metodi appartenenti ad altre
  interfacce ?
• Ci sono casi in cui un client non crea un oggetto
  COM, ma un altro client gli passa (cede) il
  puntatore ad un'interfaccia di un oggetto COM già
  creato
• Con tale puntatore il client può invocare tutti i
  metodi dell'interfaccia
• E se vuole invocare metodi appartenenti ad altre
  interfacce ?

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Interfaccia Fondamentale IUnknown Metodo
QueryInterface

• Attraverso il puntatore allinterfaccia, il
  client accede al metodo IUnknownQueryInterface
• Specifica lIID dellinterfaccia che gli
  necessita
• Se loggetto COM supporta linterfaccia
  richiesta, il client riceverà il puntatore
  allinterfaccia richiesta e potrà utilizzarne i
  metodi.
• Altrimenti passerà NULL

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Interfaccia Fondamentale IUnknown Esempio di
Utilizzo Metodo QueryInterface

• Supponiamo che esista un tool di analisi di testo
  implementato come oggetto COM e che esso abbia
  un'interfaccia ISpellCheck
• Una volta installato l'oggetto nel mio sistema,
  il mio word processor (e qualunque altro client)
  lo può utilizzare interroga la QueryInterface e
  chiede del puntatore a ISpellCheck
• Supponiamo che venga rilasciata una nuova
  versione dell'oggetto che ora comprende anche
  l'interfaccia IThesaurus (semantica sinonimi)
• Se uso il nuovo oggetto con l'esistente versione
  di word allora la nuova interfaccia sarà del
  tutto ignorata
• Installando la nuova release del word processor,
  esso potrà chiedere sia il puntatore a
  ISpellCheck sia a IThesaurus (tramite la
  QueryInterface)
• Se installo la nuova versione di word e mantengo
  il vecchio oggetto, tutto funziona ancora bene,
  perché se il mio word chiederà alla
  QueryInterface il puntatore a IThesaurus, otterrà
  NULL e l'opzione Thesaurus nel menù sarà
  disabilitata

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Tipi di Componenti

• Ogni oggetto COM è implementato dentro un Server
• Il Server supporta più oggetti di una determinata
  classe
• Il Server contiene il codice dei metodi delle
  interfacce dell'oggetto
• Il Server ha il compito di creare l'oggetto
• Gestisce i dati di ciascun oggetto
• E' possibile avere tre diversi tipi di oggetti
  COM in base al tipo di Server che li supporta
• In-Process
• Local
• Remote
• Dal punto di vista del Client non vi è alcuna
  differenza

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Tipi di Componenti

• Componenti In-process
• Il Server In-Process condivide lo stesso spazio
  degli indirizzamenti del Client
• Il Server In-Process viene implementato come dll
• Vantaggio velocità di elaborazione (nessun
  passaggio di contesto)
• Svantaggio essendo una dll e non exe, può essere
  impiegato solo nel contesto di un programma
  chiamante e non può essere eseguito come
  applicazione autonoma

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Tipi di Componenti

• Componenti Locali
• Il Server risiede sullo stesso computer del
  Client, ma viene eseguito come processo autonomo
  (spazio di indirizzi differente)
• Il Server locale viene implementato come exe
• Svantaggio cambio di contesto dal processo
  chiamante al componente
• Componenti Remoti
• Il Server risiede su un computer diverso da
  quello in cui viene fatto eseguire il client
  (processo che utilizza il componente)
• Lo scambio informativo remoto viene supportato da
  DCOM

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Creazione di un Oggetto COM

• Finora si è assunto che un client possegga un
  puntatore ad una interfaccia iniziale di un
  oggetto COM
• Dobbiamo capire come sia possibile creare un
  oggetto COM e come un client possa acquisire il
  puntatore ad una delle interfacce di tale oggetto
• La creazione di un oggetto COM è basata su
• Esistenza di Class Identifier (CLSID).
• Ogni oggetto COM è una istanza di una classe
• Ogni classe è identificata da un Class Identifier
  (CLSID)
• Esistenza di una COM Library di supporto

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Creazione di un Oggetto COM COM Library

• Ogni sistema che supporta COM deve fornire
  un'implementazione della COM Library
• La COM Library fornisce funzioni di supporto ad
  oggetti COM e ai client
• ad esempio quelle per creare un oggetto COM
• Le funzioni della COM Library sono accessibili
  tramite semplici chiamate di funzioni
• non si usano metodi delle interfacce COM
• Il nome di una funzione della COM Library
  generalmente inizia con il prefisso Co-
• ad esempio CoCreateInstance

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Creazione di un Oggetto COM COM Library

• La creazione di un oggetto COM implica la
  produzione di una istanza della classe
  dell'oggetto
• Ciò viene realizzato tramite l'avvio del Server
  relativo alla classe stessa
• Tale Server è l'unico in grado di istanziare
  l'oggetto COM
• E' necessario avviarlo solo per la prima istanza
  dell'oggetto
• E' compito della COM Library avviare il Server e
  passargli l'ordine di creare l'istanza
  dell'oggetto
• La creazione di un oggetto COM e
  l'inizializzazione dell'istanza sono due fasi
  separate

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Creazione di un Oggetto COM COM Library

• La COM Library necessita di un "Registro di
  Sistema" in cui venga associato ad ogni CLSID il
  percorso del codice del Server
• L'implementazione del "Registro di Sistema"
  dipende dal SO
• Windows NT utilizza il Registry
• In ogni caso il "Registro di Sistema" deve
  contenere
• CLSID (key-entry)
• Tipo di server (in-process, local, remote)
• Percorso relativo alla DLL o EXE (percorso locale
  o remoto)
• Il "Registro di Sistema" viene aggiornato ad ogni
  installazione di una applicazione

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Creazione di un Singolo Oggetto COM In-Process e
Locale

• Il Client invoca la funzione CoCreateInstance
  della COM Library, passando
• il CLSID (classe desiderata)
• lIID (identificatore dellinterfaccia
  desiderata)
• Sulla base del CLSID ed utilizzando il "Registro
  di Sistema", la COM Library
• Localizza il Server in grado di istanziare la
  classe dell'oggetto
• Il Server viene attivato (se non lo è già)
• Il Server crea l'istanza dellobject class
  desiderata, passando alla COM Library il
  puntatore allinterfaccia richiesta
• La COM Library passa questo puntatore al client

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Creazione di un Singolo Oggetto COM Remoto

• Il Client invoca la funzione CoCreateInstance
  della COM Library, passando il CLSID e IID
• Sulla base del CLSID ed utilizzando il "Registro
  di Sistema", la COM Library
• localizza il Server (Remoto) in grado di
  istanziare la classe dell'oggetto
• Viene contattato il Sistema Remoto per realizzare
  l'istanziazione (via RPC)
• Il Sistema remoto controlla il suo Registro ed
  individua il server
• Il Server viene attivato (se già non lo è)
• Il Server crea l'istanza dellobject class
  desiderata, restituendo al Sistema Remoto il
  puntatore allinterfaccia richiesta
• Il puntatore viene consegnato al client via RPC

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Creazione di Oggetti Multipli Class Factories

• Se lutente deve creare una sola istanza di un
  oggetto, allora la CoCreateInstance è sufficiente
• Molto spesso capita che lutente necessita di
  istanze multiple di oggetti della stessa classe
• In tal caso viene utilizzato loggetto COM Class
  Factory
• Il Class Factory è un oggetto COM in grado di
  creare più oggetti COM appartenenti ad una
  specifica classe
• Il nome non è molto appropriato, perché vengono
  creati oggetti non classi

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Creazione di Oggetti Multipli Class Factories

• L'oggetto "Class Factory" viene gestito come un
  qualunque altro oggetto COM (accesso tramite
  interfacce) e deve possedere almeno linterfaccia
  IClassFactory
• In realtà la CoCreateInstance si basa
  sull'oggetto Class Factory e sull'interfaccia
  IClassFactory, ma ciò viene del tutto mascherato
  all'utente

Class Factory
Client
IClassFactory
CreateInstance() LockServer()
Server
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Creazione di Oggetti Multipli Class Factories

• Linterfaccia IClassFactory contiene due metodi
• CreateInstance. Crea una nuova istanza della
  classe di oggetto che la Class Factory può
  istanziare.
• LockServer.
• Per attivare un oggetto Class Factory, il client
  invoca la funzione della COM Library
  CoGetClassObject
• Specifica il CLSID della classe di oggetti che
  loggetto Class Factory dovrà istanziare
• Specifica lIID dellinterfaccia per laccesso a
  Class Factory (IClassFactory)
• La COM Library crea l'oggetto Class Factory della
  classe desiderata e fornisce al Client il
  puntatore richiesto (IClassFactory)

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Creazione di Oggetti Multipli Class Factories

• Il Client ha già invocato la funzione
  CoGetClassObject e la COM Library ha fatto
  partire la Class Factory e ha fornito al Client
  il puntatore ad una sua interfaccia (ad esempio
  IClassFactory)

Client
Server
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Inizializzazione di un Oggetto COM

• Quando un oggetto COM viene creato, esso ha dati
  non inizializzati
• Il Client potrebbe aver di bisogno
  linizializzazione di dati (ad esempio salvati
  sul disco)
• E' ovviamente necessario che i dati siano salvati
  in modo persistente
• In tal caso, la prima interfaccia che il Client
  chiederà è quella contenente le funzioni di
  inizializzazione delloggetto.
• Esistono interfacce standard a tale scopo
  (utilizzo di dati salvati in files)
• IPersistFile, IPersistStorage, IPersistStream

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Distruzione di un Oggetto COM

• La soluzione più ovvia il client che ha creato
  un oggetto lo distrugge. Ciò non è possibile !
• Spesso un client passa il puntatore
  allinterfaccia di un oggetto ad un altro client
  (che può fare lo stesso con altri client)
• Ogni client non sa quanti altri client stanno
  utilizzando lo stesso oggetto
• Solo loggetto può sapere quando nessun client lo
  utilizza più
• Vengono utilizzati i metodi dell'interfaccia
  IUnknown
• IUnknownAddRef()
• IUnknownRelease() basati sul Reference Counting

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Distruzione di un Oggetto COM Reference Counting

• Ogni oggetto COM che viene creato, mantiene un
  Reference Count
• Quando loggetto COM passa il puntatore ad una
  sua interfaccia ad un client, incrementa di 1 il
  Reference Count
• Quando un client termina l'utilizzo l'oggetto,
  deve invocare il metodo IUnknownRelease(), che
  decrementa di 1 il Reference Count
• Quando un client riceve il puntatore da un altro
  client, invoca il metodo IUnknownAddRef(), che
  incrementa di 1 il Reference Count
• Se il Reference Count è 0, loggetto distrugge se
  stesso
• Problemi con i client che non rispettano la
  regola del Reference Counting

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Riuso di Componenti COM

• Containment

• Aggregation

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Marshalling

• Per invocare un metodo di un oggetto COM, il
  client deve possedere il puntatore
  allinterfaccia relativa al metodo (vtable)
• Il puntatore è un indirizzo di memoria
• Per poter essere utilizzato, lo spazio degli
  indirizzi deve essere lo stesso di quello del
  client
• Come viene utilizzato il puntatore
  nellarchitettura COM ?
• La risposta dipende dalla tipologia del server
  in-process, local e remote

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Marshaling In-process server

• E' il caso più semplice.
• Lo spazio di indirizzamento del client e del
  server è lo stesso
• Il puntatore allinterfaccia può subito essere
  utilizzato per accedere al binario del metodo
  richiesto
• Il Passaggio dei parametri e i valori di ritorno
  è realizzato nel modo tradizionale

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MarshalingLocal Server

• Se il client e l'oggetto COM risiedono nella
  stessa macchina, ma sono processi separati
  (spazio di indirizzi diversi), il client non può
  puntare all'interfaccia dell'oggetto
• Si utilizzano due oggetti COM
• Proxy e Stub
• Un proxy è un oggetto COM, che presenta la stessa
  interfaccia delloggetto desiderato
• Il client invoca il codice del proxy, che crea un
  package dei parametri del client e li invia
  tramite una interprocess communication (dipende
  dal SO)

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MarshalingLocal Server

• La richiesta arriva ad un altro oggetto COM Stub
• Lo stub unpackage la richiesta e passa i
  parametri del client alloggetto reale
• Ogni risposta da parte delloggetto viene inviata
  nello stesso modo al client

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Marshaling Remote Server

• Stesso schema del Local Server
• La comunicazione è basata su DCOM, utilizzando RPC

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Marshaling

• Cosa è il Marshaling ?
• Necessità di un formato standard per lo scambio
  di parametri e risultati tra Proxy e Stub
  (soprattutto per i remote server) e di opportuno
  codice per eseguire le appropriate conversioni
• Macchine diverse possono usare codifiche e
  rappresentazioni di dati diverse