【插件式框架探索系列】应用程序域（AppDomain）

应用程序域（AppDomain）已经不是一个新名词了，只要熟悉.net的都知道它的存在，不过我们还是先一起来重新认识下应用程序域吧，究竟它是何方神圣。

应用程序域

众所周知，进程是代码执行和资源分配的最小单元，每个进程都拥有独立的内存单元，而进程之间又是相互隔离的，自然而然，进程成为了代码执行的安全边界。

一个进程对应一个应用程序是一个普遍的认知，而.net却打破了这一惯例，因为它带来了应用程序域这一全新的概念，CLR可使用应用程序域来提供应用程序之间的隔离，而一个进程中可以运行多个应用程序域，也就是说只要使用应用程序域，我们可以在一个进程中运行多个应用程序，而不会造成进程间调用或进程间切换等方面的额外开销。

是不是觉得应用程序域是个很神奇的东东了，别急，我们再来看看它的隔离特性又为我们带来了什么。

优势

首先，应用程序域之间是不相互影响的，它是天生的异常隔离机制。也就是说，在一个应用程序域中出现的错误不会影响到其他应用程序域，因为类型安全的代码不会导致内存错误。

其次，它能够在运行时动态的加载和卸载程序集。我们都知道，在.net世界中，加载器一旦加载了程序集，那么它将一直存在于应用程序的整个生命周期中，而应用程序域则改变了这一切，它为我们提供了卸载程序集的能力。

最后，应用程序域可以单独实施安全策略和配置策略。说白了就是可以为每个应用程序域配置相应的权限，以更好的管理应用程序。

另外值得注意的是，应用程序域和线程之间不具有一对一的相关性。在任意给定时间，在单个应用程序域中可以执行多个线程，而特定线程并不局限在单个应用程序域内。也就是说，线程可以自由跨越应用程序域边界，如果没有主动新启线程，那么多个应用程序域依然运行在同一个线程中。

总的来说，应用程序域形成了托管代码的隔离、卸载和安全边界。而这些特性带给一个插件式框架的将是异常隔离、动态加载卸载插件和更安全的插件运行环境。

由于这篇文章的定位是针对框架设计结合应用程序域的特性，因此假设你已经对应用程序域有了一定的了解了，下面通过示例，让我们一步一步来认识应用程序域的这些特性。

创建和卸载AppDomain

使用C#我们可以用如下的方式创建一个应用程序域，并在新域中执行一段代码：

AppDomain domain = AppDomain.CreateDomain("Hello AppDomain!");

            domain.DoCallBack(new CrossAppDomainDelegate(() =>

            {

                Window win = new Window

                {

                    Width = 300,

                    Height = 100,

                    Content = AppDomain.CurrentDomain.FriendlyName

                };

                win.Show();

            }));

运行后可以看到在新域中创建的Window展示如下：

卸载应用程序域则可以通过AppDomain静态方法AppDomain.Unload(domain)实现，就是这么简单。

配置域加载方式

如果你运行了上面这段代码，是不是发现新域创建的Window过了好久才呈现出来，这是怎么回事呢，简单来说，这是因为.net加载器默认的行为是在每个域里都会重新加载引用的程序集（包括Framework本身除了mscorlib外的程序集），当然我们可以更改这种行为，不过在这之前我们先来了解下一个新概念”domain neutrality”， 详细资料可以看这篇文章Domain Neutral Assemblies，简单来说它拥有跨域共享程序集的能力，这就避免了重复加载的损耗，我们可以通过为程序入口main函数添加LoaderOptimization标签修改默认加载方式：

[System.STAThreadAttribute()]

        [System.Diagnostics.DebuggerNonUserCodeAttribute()]

        [LoaderOptimization(

        LoaderOptimization.MultiDomainHost)]

        public static void Main()

        {

            AppDomainTest.App app = new AppDomainTest.App();

            app.InitializeComponent();

            app.Run();

        }

重新编译运行，速度有了明显的提升吧。

LoaderOptimization有三种方式（SingleDomain, MultiDomain和MultiDomainHost），在Domain Neutral Assemblies中均有详细的解译，有兴趣的朋友可以看下，此处就不再重述了。

异常隔离 

对于插件式框架而言，异常隔离是非常重要的，这是保证一个框架稳定性的必要特性。下面我们来看看使用应用程序域如何实现异常隔离。

首先我们来模拟在新创建的域中抛出异常：

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();

            }));

这里采用的是在Window loaded事件中直接抛出异常达到模拟效果，OK，编译运行，很不幸，成功挂掉。

这是因为新域中未处理的异常，最终都会抛至默认域，进而导致崩溃。要验证这一点，很容易，我们只要在默认域中添加AppDomain.CurrentDomain.UnhandledException事件处理就可以截获到新域中抛出的异常，可惜在此你只能截获却无法改变崩溃的结果。

那么如何才能处理掉这个异常，在默认域或者新域中注册System.Windows.Threading.Dispatcher.CurrentDispatcher.UnhandledException事件处理，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();
}));

注意到最关键的arg.Handled = true这一句，它的意义在于告诉系统这个事件已经被处理过了，不要再往下传递了，最后主动把新域卸载掉，而默认域则仍然正常运行着，如此便达到了异常隔离的效果。

组合不同域中的插件 

假设所有的插件都处于不同的域中，那么如何组合它们呢，即如何将不同域中的插件同时呈现到一个容器中。

众所周知，要实现对象在域之间传递，对象必须是可序列化的或者是继承自MarshalByRefObject的类型，然而UI控件对此却是无能为力了, 在此就需要微软的Addin框架帮助了，虽然大家都觉得Addin框架复杂、难用，但是里面有好些东西还是很有用处的，比如这里将要用到的FrameworkElementAdapters类，它提供了两个静态方法ContractToViewAdapter和ViewToContractAdapter用于实现FrameworkElement和INativeHandleContract之间的相互转换，传说中这种转换是通过句柄实现的。还是用例子来说明如何让插件跨域呈现吧，首先添加System.Addin.Contract.dll和System.Windows.Presentation.dll两个引用，然后编写如下代码

AppDomain domain = AppDomain.CreateDomain("test");
domain.DoCallBack(new CrossAppDomainDelegate(() =>
{
    // 在新域中创建Button控件
    Button btn = new Button { Content = "test" };
    // 将Button控件转换为INativeHandleContract
    INativeHandleContract ict = FrameworkElementAdapters.ViewToContractAdapter(btn);
    AppDomain.CurrentDomain.SetData("testbtn", ict);
}));
// 在主域中获取新域中的INativeHandleContract对象
INativeHandleContract iContract = domain.GetData("testbtn") as INativeHandleContract;
// 将INativeHandleContract对象转换回FrameworkElement
FrameworkElement ctrl = FrameworkElementAdapters.ContractToViewAdapter(iContract);
Application.Current.MainWindow.Content = ctrl;

运行结果如下，新域中创建的控件成功的呈现在了主域中

至于域中的权限配置部分，将在下篇中讲述。

谨以此记录成长的脚步，同时和大家一起分享快乐。

 

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