用ATL建立轻量级的COM对象
第三部分
作者:赵湘宁
第一部分:为什么要使用ATL。
第二部分:起步篇。
实现IUnknown
用纯粹的C++实现IUnknown相对来说比较简单。IUnknown实现之间的主要差别重点在于QueryInterface中将给出哪些接口。请看下列接口定义：
interface IMessageSource : IUnknown {
HRESULT GetNextMessage([out] OLECHAR **ppwsz);
}
interface IPager : IUnknown {
HRESULT SendMessage([in] const OLECHAR *pwsz);
}
interface IPager2 : IPager {
HRESULT SendUrgentMessage(void);
}
这些C++类定义实现了三个接口：
class CPager : public IMessageSource, public IPager2 {
LONG m_dwRef;
public:
CPager(void) :
m_dwRef(0) {}
virtual ~CPager(void) {}
STDMETHODIMP
QueryInterface(REFIID,
void**);
STDMETHODIMP_(ULONG)
AddRef(void);
STDMETHODIMP_(ULONG)
Release(void);
STDMETHODIMP GetNextMessage(OLECHAR **ppwsz);
STDMETHODIMP SendMessage(const COLECHAR * pwsz);
STDMETHODIMP SendUrgentMessage(void);
};
如果在堆中创建对象（也就是说用new操作符在内部创建）并且只用单线程公寓（STA）模式运行，下面是合理的AddRef 和Release实现：
STDMETHODIMP_(ULONG) CPager::AddRef() {
return ++m_dwRef;
}
STDMETHODIMP_(ULONG) CPager::Release(){
ULONG result = -m_dwRef;
if (result == 0)
delete this;
return result;
}
如果输出的对象是以多线程公寓（MTA）模式运行，则++和--操作符就必须用Win32的原子增量和减量（Increment/Decrement）例程调用来代替：
STDMETHODIMP_(ULONG) CPager::AddRef() {
return InterlockedIncrement(&m_dwRef);
}
STDMETHODIMP_(ULONG) CPager::Release(){
ULONG result = InterlockedDecrement(&m_dwRef);
if (result == 0)
delete this;
return result;
}
无论哪一种线程模式，下面的QueryInterface实现都是正确的：
STDMETHODIMP CPager::QueryInterface(REFIID riid, void **ppv) {
if (riid == IID_IUnknown)
*ppv = (IMessageSource*)this;
else if (riid == IID_IMessageSource)
*ppv = (IMessageSource*)this;
else if (riid == IID_IPager)
*ppv = (IPager*)this;
else if (riid == IID_IPager2)
*ppv = (IPager2*)this;
else
return (*ppv = 0), E_NOINTERFACE;
((IUnknown*)*ppv)->AddRef();
return S_OK;
}
QueryInterface的最后四行代码对所有的对象都一样。其余的部分则根据这个对象类型层次上的类不同而有所不同。
如果IUnknown的实现能形成规律，那么ATL便可以提供一种机制将这些具有共性的程序语句从代码中提取出来。实际上ATL做到了这一点，方法是通过提供灵活和可扩展的类层次，使得开发人员只要正确地说明所使用的类集，就可确定线程，服务器锁定和对象生命期行为。
如果看一看ATL实现的IUnknown类层次，你碰到的第一个参数化行为就是线程。ATL允许你构造被优化的对象和服务器，在相互转换STA和MTA的用法时，不用修改源代码。缺省情况下，ATL工程构造的是安全的MTA（MTA-safe）对象，除了要具备构造单STA对象所需的一切外，还需要附加代码和状态管理。通过定义适当的预处理指令，你能改变缺省的线程行为，从而支持单STA或多个基于STA的工程。
使用如下这个指令：
/D _ATL_SINGLE_THREADED
来编译工程可以改变服务器缺省的线程模型，让它只支持一个基于STA的线程。它适合于进程外的且不创建自拥有线程的基于STA的服务器情况，当你用这个选项时，所有对ATL全局状态的存取将都是不加锁的，并发的。尽管此选项似乎很有效，但它实质上限制了ATL服务器只能是一个单线程的。
使用如下这个指令：
/D _ATL_APARTMENT_THREADED
来编译工程可以改变服务器缺省的线程模型支持多个基于STA的线程。它适合于建立注册表项ThreadingModel=Apartment的进程内服务器。如果要创建基于STA的进程外服务器且还要建立附加的基于STA的线程，那么这个指令也是必须的。使用这个选项导致ATL用能安全存取线程的临界区来保护它的全局状态。
使用如下这个指令：
/D _ATL_FREE_THREADED
可以创建与任何线程环境兼容的服务器。也就是说ATL的全局状态将在临界区中被锁定，并且每个对象将拥有它自己的私有临界区来保护它的实例状态。如果没有定义这些指令，则ATL头文件假设为使用_ATL_FREE_THREADED。
为了在ATL中正确使用线程，必须理解ATL的线程模型概念。ATL定义了三种线程模型类来实现线程安全行为所需的少数内联操作。每一种线程模型都输出两个静态函数，Increment
和Decrement。它们都有一个长整指针参数，并且对指定的线程模型实现最快的，合法的增减操作。每一种线程模型都输出两个嵌套类型定义（typedefs），即AutoCriticalSection
和CriticalSection，它们要么打包Win32的CRITICAL_SECTION，要么就是出于兼容性考虑的空类，没有实际实现。记住，所用临界区实际使用的实际类型依赖于特定的线程模型。
ATL实现的三种线程模型分别是CComMultiThreadModel，CComSingleThreadModel和
CComMultiThreadModelNoCS。CComMultiThreadModel使用InterlockedIncrement/InterlockedDecrement和实的CRITICAL_SECTIONS。CComSingleThreadModel使用更有效的++和-操作符及虚的CRITICAL_SECTIONS。
混合的CComMultiThreadModelNoCS除了使用虚的CRITICAL_SECTIONS外，还有InterlockedIncrement/InterlockedDecrement。第三种模型对于存在于MTAs中，但不需要任何数据成员的锁定的对象很有用。
ATL提供了两个类型定义，CComObjectThreadModel 和 CComGlobalsThreadModel，通过条件编译来保证对象和全局变量各自的效率及行为安全。依据所定义的三种预编译指令之一，每一类型名对应着以上描述的三种线程模型类之一。下表说明了这种对应关系，它依赖于ATL所使用的预处理指令。
ATL类型定义
_ATL_SINGLE_THREADED
_ATL_APARTMENT_THREADED
_ATL_FREE_THREADED
CComGlobalsThreadModel
CComSingleThreadModel
CComMultiThreadModel
CComMultiThreadModel
CComObjectThreadModel
CComSingleThreadModel
CComSingleThreadModel
CComMultiThreadModel
只要给定了上述的线程模型类型层次，你就能将相应的参数化线程行为添加到任何COM类。请看下列代码：
参数化的线程
class CPager : public IPager {
LONG m_dwRef;
typedef CComObjectThreadModel _ThreadModel;
_ThreadModel::CComAutoCriticalSection m_critsec;
: : : :
STDMETHODIMP_(ULONG) CPager::AddRef() {
return _ThreadModel::Increment(&m_dwRef);
}
STDMETHODIMP_(ULONG) CPager::Release(){
ULONG res = _ThreadModel::Decrement(&m_dwRef);
if (res == 0)
delete this;
return res;
}
STDMEHTHODIMP SendUrgentMessage() {
// 保证只有一个线程
m_critsec.Lock();
// 实现任务
this->GenerateMessage();
this->WakeUpUser();
// 允许其它线程
m_critsec.Unlock();
return S_OK;
}
};
使用缺省选项（_ATL_FREE_THREADED）的编译则将一个实临界区添加到对象，并执行Lock和Unlock方法将内联调用映射到EnterCriticalSection/LeaveCriticalSection
API函数。同时，AddRef和Release方法将使用InterlockedIncrement/InterlockedDecrement来安全地改变这个对象的引用计数。
如果前面的代码是用_ATL_APARTMENT_THREADED 或者 _ATL_SINGLE_ THREADED选项编译的，则m_critsee数据成员将为空，Lock和Unlock内联例程将变成虚操作，并且AddRef和Release方法将使用++和--操作符。如果这个对象是一个ActiveX控件且其线程模型为Apartment
（ThreadingModel=Apartment）的进程内服务器，则这将是小而快的代码。
有时构造以MTA模式（即它的AddRef和Release必须是线程安全的）运行，但不需要附加锁定的对象很有用。对于这种类型的对象，混合型的CComMultiThreadModelNoCS很适合。
通过将类的类型定义从：
typedef CComObjectThreadModel _ThreadModel;
细化到
typedef CComMultiThreadModelNoCS _ThreadModel;
那么针对每一个对象，你不必付出CRITICAL_SECTION的开销（CComAutoCriticalSection
会映射到
CComFakeCriticalSection）就可以得到线程安全的AddRef和Release（将Increment 和
Decrement方法映射到InterlockedIncrement和InterlockedDecrement）。（待续）
