Plugin是基于C++/Qt的一个共享库，包含了资源文件和元数据（metadata）。元数据的目的在于准确描述Plugin的特征，除了让CTK Plugin Framework对Plugin适当地进行各种处理（例如：依赖解析）外，还能更好的对Plugin进行标识，以帮助用户对Plugin进行理解。

元数据被定义在MANIFEST.MF文件中，典型的MANIFEST.MF文件如下：

Plugin-SymbolicName: HelloCTK

Plugin-ActivationPolicy: eager

Plugin-Category: demo

Plugin-ContactAddress: https://github.com/scorpiostudio

Plugin-Description: A plugin for say hello

Plugin-Name: HelloCTK

Plugin-Vendor: scorpio

Plugin-Version: 1.0.0

元数据主要分为两部分：

一、Plugin的标识符（必须）：唯一标识一个 Plugin，由Plugin-SymbolicName表示。

二、可读信息（可选）：帮助更好地理解和使用Plugin，不对模块化特性产生任何的影响。可选信息如Plugin-Name、Plugin-Vendor。

1.3、服务层

CTK插件框架提供了插件间通信的动态服务模型，一个激活的插件可以在任何时候注册（注销）0个或多个服务到框架。服务注册是一个具有可选注册属性的发布接口。通过接口和过滤表达式可以从插件框架获得服务引用。框架发布服务生命周期事件。

服务可以通过ctkPluginContext对象注册到插件框架。服务的注册和注销可以在任何时候进行。

服务是服务的提供者和使用者之间的一个契约，使用者一般不关心其实现的细节，只关心是否满足契约（服务应该提供什么功能、满足什么格式）。使用服务的过程包含了发现服务和达成协议的形式，即需要通过服务的标志性特征来找到对应的服务。

一个插件可以创建一个对象，并在一个或多个接口（通常是一个只有纯虚方法的C++类）下使用CTK Service Registry注册它。其它插件可以要求registry列出在特定接口下注册的所有服务（对象）。一个插件甚至可以等待一个特定的服务出现，然后收到回复。

因此，一个插件可以注册一个服务，也可以获得一个服务并侦听服务的出现或消失。任意数量的插件可以在相同的接口下注册服务，并且任意数量的插件都可以得到相同的服务。

publish-find-bind模型如下：

如果多个插件在同一个接口下注册对象，则可以通过其属性进行区分。每个服务注册都有一套标准的自定义属性，可以使用过滤器来选择感兴趣的服务。属性也可以被用于应用程序级的其他角色。

一、发布服务

为了让其它Plugin能发现服务，必须用上下文对其进行注册，需要用到接口名、服务对象（接口的具体实现）和一个可选的ctkDictionary类型的属性信息：

ctkDictionary properties;

properties.insert("name", "scorpio");

properties.insert("age", 30);

ctkServiceRegistration registration = context->registerService<HelloService>(new HelloServiceImpl(), properties);

得到一个ctkServiceRegistration对象，用于更新服务的属性：

registration.setProperties(newProperties);

注销服务：

registration.unregister();

registration对象不能和其它Plugin共享，因为registration对象和发布服务的Plugin的生命周期相互依存。如果Plugin已经不存在于框架执行环境中，那么registration对象也不应该存在。

此外，如果在删除发布的服务前Plugin停止，框架会帮助删除这些服务。

二、获取服务

一旦服务被发布，服务将对其他Plugin可用。获取服务的方式非常简单，只需要提供一个接口名即可：

ctkServiceReference reference = context->getServiceReference<HelloService>();

reference对象是服务对象的间接引用。间接引用可以将服务的使用和服务的实现进行解耦。将服务注册表作为两者的中间人，不仅能够达到跟踪和控制服务的目的，同时还可以在服务消失以后通知使用者。

接口的返回类型是ctkServiceReference，可以在Plugin之间互享，因为reference对象和使用服务的Plugin的生命周期无关。

1.4、生命周期层

生命周期层主要用于控制Plugin的安装、启动、停止、更新和卸载，可以从外部管理应用或者建立能够自我管理的应用（或将两者相结合），并且给了应用本身很大的动态性。

Plugin的使用需要使用生命周期层的API来和CTK Plugin Framework的生命周期层进行交互。

Plugin生命周期的状态转换图：

生命周期层的API主要由三个核心部分组成：ctkPluginActivator、ctkPluginContext和ctkPlugin。

（1）、ctkPluginActivator

ctkPluginActivator：自定义plugin的启动和停止。

ctkPluginActivator是一个接口，必须由框架中的每个插件实现。插件必须提供一个由插件框架调用的插件激活器类。框架可以根据需要创建一个插件的ctkPluginActivator实例。如果一个实例的ctkPluginActivator::start()方法成功执行，则需要保证在插件停止时调用同一个实例的ctkPluginActivator::stop() 方法。

当插件进入ACTIVE状态时，框架会调用start方法，当插件离开ACTIVE状态时，插件框架会调用stop方法。每一个插件都会接收到一个访问插件框架的唯一ctkPluginContext对象。

（2）、ctkPluginContext

ctkPluginContext是一个plugin在框架内的执行上下文，用于授予对其它方法的访问，以便该插件可以与框架交互。ctkPluginContext提供的方法允许插件：

A、订阅由框架发布的事件；

B、使用Framework Service Registry注册服务对象；

C、从Framework Service Registry检索ServiceReferences；

D、为引用的服务获取和发布服务对象；

E、在框架中安装新的插件；

F、获取框架中安装的插件列表；

G、获得一个插件的ctkPlugin对象；

H、为（由框架为插件提供的）持久存储区域中为文件创建QFile对象。

当使用ctkPluginActivator::start()方法启动时，将创建一个 ctkPluginContext对象，并将其提供给与此上下文关联的插件。当使用ctkPluginActivator::stop()方法停止时，相同的ctkPluginContext对象将被传递给与此上下文关联的插件。ctkPluginContext对象通常用于其关联插件的私有用途，并不意味着与插件环境中的其它插件共享。

与ctkPluginContext对象关联的ctkPlugin对象称为上下文插件。

ctkPluginContext对象只有在它的上下文插件执行时才有效；即在上下文插件处于STARTING、STOPPING和ACTIVE状态的时段内。如果随后使用ctkPluginContext对象，则必须抛出一个ctkIllegalStateException异常。当上下文插件停止后，ctkPluginContext对象不能被重用。

Framework是唯一能够创建ctkPluginContext对象的实体，并且ctkPluginContext对象只在创建它们的Framework中有效。

（3）、ctkPlugin

ctkPlugin是Framework中已安装的插件。

ctkPlugin对象是定义一个已安装插件的生命周期的访问点，在插件环境中安装的每个插件都必须有一个相关的ctkPlugin对象。此外，插件必须有一个唯一的标识，在插件的生命周期中，唯一标识不能改变（即使是在插件更新时），卸载和重新安装插件必须创建一个新的唯一标识。

插件有以下状态（状态是动态可变的，在特定条件下可以互相转换）：

UNINSTALLED

INSTALLED

RESOLVED

STARTING

STOPPING

ACTIVE

要确定插件是否处于有效状态之一，可以使用States类型进行“或”运算。

插件只能在状态为STARTING、ACTIVE或STOPPING状态时执行代码。一个UNINSTALLED插件是一个僵尸，不能被设置为另一个状态。

框架是唯一允许创建ctkPlugin对象的实体，并且ctkPlugin对象仅在创建它们的框架内有效。

2、框架实现

CTK Plugin Framework基于Qt Plugin System和Qt Service Framework实现，并且增加了插件元数据（由MANIFEST.MF文件提供）、定义良好的插件生命周期和上下文、综合服务发现和注册特性来扩展。

在Qt Plugin System中，插件的元数据由JSON文件提供。CTK Plugin Framework的核心架构主要包含两个组件：Plugin System和Service Registry。这两个组件是相互关联的，在API级别上的组合使得系统更加全面、灵活。

2.1、Plugin System

CTK Core依赖于QtCore模块，因此CTK Plugin Framework基于Qt Plugin System。Qt API允许在运行时加载和卸载插件，热插拔功能在CTK Plugin Framework中得到了加强，以支持透明化延迟加载和解决依赖关系。

插件的元数据被编译进插件内部，可以通过API进行提取。此外，插件系统还使用SQLite缓存了元数据，以避免应用程序加载时间问题。另外，Plugin System支持通过中央注册中心使用服务。

2.2、Service Registry

Qt Service Framework是Qt Mobility项目发布的一个Qt 解决方案，Qt服务框架允许“声明式服务”和按需加载服务实现。为了启用动态（非持久性）服务，Qt Mobility服务框架可以与Service Registry一起使用。

3、框架优点

CTK Plugin Framework以OSGi规范为模型，并实现了几乎完整的OSGI框架API，因此使用CTK Plugin Framework开发基于Qt的C++应用程序有如下优点：

3.1、降低复杂性

使用CTK Plugin Framework进行应用开发只需进行插件开发，插件隐藏了内部实现，并通过定义良好的服务来和其它插件通信。隐藏内部机制意味着可以自由地更改实现，不仅有助于Bug数量的减少，还使得插件的开发变得更加简单，因为只需要实现已经定义好的一定数量的功能接口即可。

3.2、可复用

标准化的组件模型，在应用程序中使用第三方组件变得非常简单。

3.3、版本控制

在CTK Plugin Framework中，所有的插件都经过严格的版本控制，只有能够协作的插件才会被连接在一起。

3.4、动态更新

OSGi组件模型是一个动态模型，插件可以在不关闭整个系统的情况下被安装、启动、停止、更新和卸载。

3.5、自适应

OSGi组件模型是从头设计的，以允许组件的混合和匹配，要求必须指定组件的依赖关系，并且需要组件在其可选依赖性并不总是可用的环境中生存。Service Registry是一个动态注册表，其中插件可以注册、获取和监听服务。OSGI动态服务模型允许插件找出系统中可用的功能，并调整它们所能提供的功能，使得代码更加灵活，并且能够更好地适应变化。

3.6、透明性

插件和服务是CTK插件环境中的一等公民。管理API提供了对插件的内部状态的访问，以及插件之间的连接方式。可以停止部分应用程序来调试某个问题，或者可以引入诊断插件。

3.7、开发简单

CTK插件相关的API非常简单，核心API不到25个类。核心API足以编写插件、安装、启动、停止、更新和卸载，并且还包含了所有的监听类。

CTK Plugin Framework不仅仅是组件的标准，还指定了如何安装和管理组件的API。API可以被插件用来提供一个管理代理，管理代理可以非常简单，如命令shell、图形桌面应用程序、Amazon EC2的云计算接口、或IBM Tivoli管理系统。标准化的管理API 使得在现有和未来的系统中集成CTK Plugin Framework变得非常容易。

3.8、懒加载

OSGi技术有很多的机制来保证只有当类真正需要的时候才开始加载插件。例如，插件可以用饿汉式启动，但是也可以被配置为仅当其它插件使用它们时才启动。服务可以被注册，但只有在使用时才创建。懒加载场景可以节省大量的运行时成本。

3.9、非独占性

CTK Plugin Framework不会接管整个应用程序，可以选择性地将所提供的功能暴露给应用程序的某些部分，或者甚至可以在同一个进程中运行该框架的多个实例。

3.10、非侵入

在一个CTK插件环境中，不同插件均有自己的环境。插件可以使用任何设施，框架对此并无限制。CTK服务没有特殊的接口需求，每个QObject都可以作为一个服务，每个类（包括非QObject）都可以作为一个接口。

4、CTK事件管理机制

框架使用事件机制来通知各个插件，系统中插件的安装、卸载、解析、启动、停止等状态的切换[5]。

4.1、框架事件

4.2、插件事件

4.3、服务事件

4.4、自定义事件

在 CTK 中，插件之间的通信，可以通过 Event Admin 来完成。Event Admin 是一种基于发布/订阅的方式，一个插件订阅某一主题之后，另一个插件发布一个与该主题相关的事件，从而达到通信的目的。

二、CTK Plugin Framework架构及插件的使用

1、CTK Plugin Framework使用流程

2、创建CTK插件

3、CTK插件框架使用实例

参考

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