【插件式框架探索系列】應用程序域（AppDomain）

應用程序域（AppDomain）已經不是一個新名詞了，只要熟悉.net的都知道它的存在，不過我們還是先一起來重新認識下應用程序域吧，究竟它是何方神聖。

應用程序域

眾所周知，進程是代碼執行和資源分配的最小單元，每個進程都擁有獨立的內存單元，而進程之間又是相互隔離的，自然而然，進程成為了代碼執行的安全邊界。

一個進程對應一個應用程序是一個普遍的認知，而.net卻打破了這一慣例，因為它帶來了應用程序域這一全新的概念，CLR可使用應用程序域來提供應用程序之間的隔離，而一個進程中可以運行多個應用程序域，也就是說只要使用應用程序域，我們可以在一個進程中運行多個應用程序，而不會造成進程間調用或進程間切換等方面的額外開銷。

是不是覺得應用程序域是個很神奇的東東了，別急，我們再來看看它的隔離特性又為我們帶來了什麼。

優勢

首先，應用程序域之間是不相互影響的，它是天生的異常隔離機制。也就是說，在一個應用程序域中出現的錯誤不會影響到其他應用程序域，因為類型安全的代碼不會導致內存錯誤。

其次，它能夠在運行時動態的加載和卸載程序集。我們都知道，在.net世界中，加載器一旦加載了程序集，那麼它將一直存在於應用程序的整個生命周期中，而應用程序域則改變了這一切，它為我們提供了卸載程序集的能力。

最後，應用程序域可以單獨實施安全策略和配置策略。說白了就是可以為每個應用程序域配置相應的權限，以更好的管理應用程序。

另外值得注意的是，應用程序域和線程之間不具有一對一的相關性。在任意給定時間，在單個應用程序域中可以執行多個線程，而特定線程並不局限在單個應用程序域內。也就是說，線程可以自由跨越應用程序域邊界，如果沒有主動新啟線程，那麼多個應用程序域依然運行在同一個線程中。

總的來說，應用程序域形成了托管代碼的隔離、卸載和安全邊界。而這些特性帶給一個插件式框架的將是異常隔離、動態加載卸載插件和更安全的插件運行環境。

由於這篇文章的定位是針對框架設計結合應用程序域的特性，因此假設你已經對應用程序域有了一定的了解了，下面通過示例，讓我們一步一步來認識應用程序域的這些特性。

創建和卸載AppDomain

使用C#我們可以用如下的方式創建一個應用程序域，並在新域中執行一段代碼：

AppDomain　domain　=　AppDomain.CreateDomain("Hello　AppDomain!");
　　　　　　 domain.DoCallBack(new　CrossAppDomainDelegate(()　=>
　　　　　　 {
　　　　　　　　 Window　win　=　new　Window
　　　　　　　　 {
　　　　　　　　　　 Width　=　300,
　　　　　　　　　　 Height　=　100,
　　　　　　　　　　 Content　=　AppDomain.CurrentDomain.FriendlyName
　　　　　　　　 };
　　　　　　　　 win.Show();
　　　　　　 }));

運行後可以看到在新域中創建的Window展示如下：

卸載應用程序域則可以通過AppDomain靜態方法AppDomain.Unload(domain)實現，就是這麼簡單。

配置域加載方式

如果你運行了上面這段代碼，是不是發現新域創建的Window過了好久才呈現出來，這是怎麼回事呢，簡單來說，這是因為.net加載器默認的行為是在每個域裡都會重新加載引用的程序集（包括Framework本身除了mscorlib外的程序集），當然我們可以更改這種行為，不過在這之前我們先來了解下一個新概念”domain neutrality”， 詳細資料可以看這篇文章Domain Neutral Assemblies，簡單來說它擁有跨域共享程序集的能力，這就避免了重復加載的損耗，我們可以通過為程序入口main函數添加LoaderOptimization標簽修改默認加載方式：

[System.STAThreadAttribute()]
　　　　 [System.Diagnostics.DebuggerNonUserCodeAttribute()]
　　　　 [LoaderOptimization(
　　　　 LoaderOptimization.MultiDomainHost)]
　　　　 public　static　void　Main()
　　　　 {
　　　　　　 AppDomainTest.App　app　=　new　AppDomainTest.App();
　　　　　　 app.InitializeComponent();
　　　　　　 app.Run();
　　　　 }

重新編譯運行，速度有了明顯的提升吧。

LoaderOptimization有三種方式（SingleDomain, MultiDomain和MultiDomainHost），在Domain Neutral Assemblies中均有詳細的解譯，有興趣的朋友可以看下，此處就不再重述了。

異常隔離

對於插件式框架而言，異常隔離是非常重要的，這是保證一個框架穩定性的必要特性。下面我們來看看使用應用程序域如何實現異常隔離。

首先我們來模擬在新創建的域中拋出異常：

AppDomain　domain　=　AppDomain.CreateDomain("Hello　AppDomain!");
　　　　　　 domain.DoCallBack(new　CrossAppDomainDelegate(()　=>
　　　　　　 {
　　　　　　　　 Window　win　=　new　Window
　　　　　　　　 {
　　　　　　　　　　 Width　=　300,
　　　　　　　　　　 Height　=　100,
　　　　　　　　　　 Content　=　AppDomain.CurrentDomain.FriendlyName
　　　　　　　　 };
　　　　　　　　 win.Loaded　+=　(obj,　arg)　=>
　　　　　　　　 {
　　　　　　　　　　 throw　new　Exception("test　exception.");
　　　　　　　　 };
　　　　　　　　 win.Show();
　　　　　　 }));

這裡采用的是在Window loaded事件中直接拋出異常達到模擬效果，OK，編譯運行，很不幸，成功掛掉。

這是因為新域中未處理的異常，最終都會拋至默認域，進而導致崩潰。要驗證這一點，很容易，我們只要在默認域中添加 AppDomain.CurrentDomain.UnhandledException事件處理就可以截獲到新域中拋出的異常，可惜在此你只能截獲卻無法改變崩潰的結果。

那麼如何才能處理掉這個異常，在默認域或者新域中注冊System.Windows.Threading.Dispatcher.CurrentDispatcher.UnhandledException事件處理，示例如下：

AppDomain　domain　=　AppDomain.CreateDomain("Hello　AppDomain!");
System.Windows.Threading.Dispatcher.CurrentDispatcher.UnhandledException　+=　(obj,　arg)　=>
{
　　 arg.Handled　=　true;
　　 MessageBox.Show(arg.Exception.Message);
　　 AppDomain.Unload(domain);
};
domain.DoCallBack(new　CrossAppDomainDelegate(()　=>
{
　　 Window　win　=　new　Window
　　 {
　　　　 Width　=　300,
　　　　 Height　=　100,
　　　　 Content　=　AppDomain.CurrentDomain.FriendlyName
　　 };
　　 win.Loaded　+=　(obj,　arg)　=>
　　 {
　　　　 throw　new　Exception("test　exception.");
　　 };
　　 win.Show();
}));

注意到最關鍵的arg.Handled = true這一句，它的意義在於告訴系統這個事件已經被處理過了，不要再往下傳遞了，最後主動把新域卸載掉，而默認域則仍然正常運行著，如此便達到了異常隔離的效果。

組合不同域中的插件

假設所有的插件都處於不同的域中，那麼如何組合它們呢，即如何將不同域中的插件同時呈現到一個容器中。

眾所周知，要實現對象在域之間傳遞，對象必須是可序列化的或者是繼承自MarshalByRefObject的類型，然而UI控件對此卻是無能為力了, 在此就需要微軟的Addin框架幫助了，雖然大家都覺得Addin框架復雜、難用，但是裡面有好些東西還是很有用處的，比如這裡將要用到的 FrameworkElementAdapters類，它提供了兩個靜態方法ContractToViewAdapter和ViewToContractAdapter用於實現FrameworkElement和INativeHandleContract之間的相互轉換，傳說中這種轉換是通過句柄實現的。還是用例子來說明如何讓插件跨域呈現吧，首先添加System.Addin.Contract.dll和System.Windows.Presentation.dll兩個引用，然後編寫如下代碼

AppDomain　domain　=　AppDomain.CreateDomain("test");
domain.DoCallBack(new　CrossAppDomainDelegate(()　=>
{
　　 //　在新域中創建Button控件
　　 Button　btn　=　new　Button　{　Content　=　"test"　};
　　 //　將Button控件轉換為INativeHandleContract
　　 INativeHandleContract　ict　=　FrameworkElementAdapters.ViewToContractAdapter(btn);
　　 AppDomain.CurrentDomain.SetData("testbtn",　ict);
}));
//　在主域中獲取新域中的INativeHandleContract對象
INativeHandleContract　iContract　=　domain.GetData("testbtn")　as　INativeHandleContract;
//　將INativeHandleContract對象轉換回FrameworkElement
FrameworkElement　ctrl　=　FrameworkElementAdapters.ContractToViewAdapter(iContract);
Application.Current.MainWindow.Content　=　ctrl;

運行結果如下，新域中創建的控件成功的呈現在了主域中

至於域中的權限配置部分，將在下篇中講述。