計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)中的插件技術(shù)探究

陸偉霞

(湖南交通工程學(xué)院,湖南 衡陽 421009)

0 引言

當(dāng)今信息技術(shù)的快速發(fā)展,一方面是計(jì)算機(jī)、手機(jī)等信息設(shè)備性能不斷提升,芯片處理能力不斷加強(qiáng),設(shè)備普及率越來越高,另一方面是應(yīng)用軟件更新發(fā)展迅速,與社會生活需求緊密貼合。插件技術(shù)作為計(jì)算機(jī)平臺下的一個(gè)重要技術(shù),也得到了長足發(fā)展,應(yīng)用場景和使用頻率不斷提升。計(jì)算機(jī)通過使用不同的插件,擴(kuò)展了計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍,能幫助專業(yè)軟件提高信息安全,降低軟件故障的概率,提升人們的使用感,基于這些優(yōu)點(diǎn),插件技術(shù)在近幾十年間,得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展。

1 計(jì)算機(jī)插件技術(shù)

計(jì)算機(jī)使用的插件技術(shù),本質(zhì)上來說其實(shí)是程序的一種類型,是在相應(yīng)計(jì)算機(jī)程序接口的標(biāo)準(zhǔn)下,幫助計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能。一般情況下,計(jì)算機(jī)的應(yīng)用軟件程序,通過規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的接口,與插件進(jìn)行對接并處理信息,這也是計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件擴(kuò)展的形式[1]。插件技術(shù)的出現(xiàn),最早可以追溯到20世紀(jì)70年代,當(dāng)時(shí)插件只是一個(gè)編輯器上運(yùn)行的一個(gè)程序,幫助編輯室進(jìn)行緩沖,使得編輯器能夠在緩沖區(qū)內(nèi),進(jìn)行文本的編輯。人們?yōu)榱颂岣邞?yīng)用軟件的擴(kuò)展性,使得軟件更加專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化,形成完整的系列,開始將插件技術(shù)融入其中,這樣既可以利用插件的可擴(kuò)展性提高軟件維護(hù)效率,也有利于后期軟件的更新,延長軟件的使用壽命,還可以根據(jù)用戶的特殊需求,進(jìn)行針對性的發(fā)展和擴(kuò)展,提高用戶使用便捷性。例如普通大眾在使用計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序時(shí),時(shí)常會遇到提示“XXX.DLL文件丟失”的提示,這就說明計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)文件中,某個(gè)插件缺失了,軟件無法正常使用。

2 計(jì)算機(jī)插件技術(shù)的原理

2.1 插件的接口

插件的接口是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件功能不可缺少的重要部分,系統(tǒng)通過接口實(shí)現(xiàn)將外部數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象化處理,達(dá)到內(nèi)部系統(tǒng)與外部信息進(jìn)行有效溝通的保障[2]。一般情況下,插件的接口主要承擔(dān)外部信息與內(nèi)部處理語言直接的轉(zhuǎn)換、翻譯作用,這是一種間接性的處理手段,這樣的方式與直連溝通方式相比,會給系統(tǒng)產(chǎn)生額外的運(yùn)行和處理負(fù)擔(dān)。插件的接口根據(jù)應(yīng)用的不同分為兩種,一種是計(jì)算機(jī)內(nèi)部硬件之間連接的硬件接口,另一種是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,軟件組件之間的軟接口。

2.2 插件的動態(tài)鏈接庫

插件的動態(tài)鏈接庫主要是由代碼組成,其中包含的代碼和數(shù)據(jù)庫,提供給一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序使用,這并不需要執(zhí)行系統(tǒng)文件。這樣一種方式,可以讓應(yīng)用軟件快速地調(diào)取不屬于自身的代碼函數(shù)[3]。例如,在Linux系統(tǒng)中,采用動態(tài)鏈接庫的異步事件驅(qū)動模型,讓更多的業(yè)務(wù)內(nèi)容,按照動態(tài)鏈接庫的形式進(jìn)行加載,可以讓應(yīng)用程序擴(kuò)展更加方便,兼容性更好,并且確保系統(tǒng)主程序的邏輯不改變,使用非常方便。動態(tài)鏈接庫根據(jù)使用方式不同分為動態(tài)庫和靜態(tài)庫,靜態(tài)庫是指在每個(gè)程序進(jìn)行鏈接的時(shí)候,將鏈接庫在目標(biāo)程序中進(jìn)行一次拷貝,當(dāng)目標(biāo)程序生成的時(shí)候,程序可以脫離鏈接庫文件單獨(dú)運(yùn)行,因?yàn)樯傻某绦蛑幸呀?jīng)包含了該庫的內(nèi)容,動態(tài)庫則正好相反。

3 計(jì)算機(jī)插件技術(shù)的類型劃分

計(jì)算機(jī)插件的類型有多種,有應(yīng)用在瀏覽器上的插件、應(yīng)用在圖像上的插件、應(yīng)用在多媒體上的插件、應(yīng)用在源代碼上的插件等。插件已經(jīng)廣泛運(yùn)用到各種應(yīng)用環(huán)境當(dāng)中,普通電腦用戶經(jīng)常接觸到的插件有IE插件、Photoshop插件、Flash插件、MediaPlayer插件等。通常,插件可分為3類。

3.1 類似命令插件

在計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)中,使用最為廣泛的就是類似命令插件。類似命令插件與其他插件的不同在于,這個(gè)插件的自由度相對比較低,導(dǎo)致這型插件的在實(shí)際使用過程中,會導(dǎo)致應(yīng)用軟件的運(yùn)行速度和效率,出現(xiàn)一定程度的下降,并且使用起來并不方便[4]。雖然類似命令插件存在這樣的弊病,但是它也存在一個(gè)優(yōu)勢,就是這型插件使用十分方便,對程序人員的使用要求較低,特別適合一些剛剛接觸軟件制作的人員使用,能夠有效降低應(yīng)用軟件程序的開發(fā)時(shí)間。類似命令插件的運(yùn)行,主要是依靠程序員按照要求,輸入相應(yīng)的命令數(shù)據(jù),使得插件根據(jù)輸入命令的意義來進(jìn)行執(zhí)行相應(yīng)的操作。例如,使用Go語言編寫的lazygit插件,運(yùn)用gocui庫,利用Git命令行,在圖形界面上進(jìn)行操作。

3.2 腳本語言插件

腳本語言(Scripting language)屬于計(jì)算機(jī)編程語言,目的是將我們?nèi)祟愃磉_(dá)的信息,轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠識別的命令程序,將復(fù)雜的事物信息,轉(zhuǎn)換為簡單的字符信息方式。所以,腳本語言會比一般接觸到的其他系統(tǒng)編程語言要相對簡單,如C語言、C++語言、Java等。除此之外,腳本語言還有一些特殊的特種,比如交班語言的語法結(jié)構(gòu)相對比較簡單,人們學(xué)習(xí)和使用的門檻較低,在程序開發(fā)上執(zhí)行效能較高。腳本語言的種類有工作控制語言和shell、GUI腳本(有時(shí)也稱“宏語言”)、應(yīng)用程序定制的腳本語言、Web編程腳本、可嵌入式腳本等等。人們?yōu)榱讼褂妙愃泼畈寮淼膯栴}和不足,就采用腳本語言來進(jìn)行插件編輯,通過這樣的方式,首先要對使用的腳本語言進(jìn)行一些特殊的編制,這個(gè)過程相對比較專業(yè)和復(fù)雜,插件的內(nèi)核部分,需要專業(yè)的軟件開發(fā)商進(jìn)行操作。腳本語言插件的優(yōu)點(diǎn)有不少,主要的優(yōu)點(diǎn)是這型插件的制作,除了內(nèi)核程序外,不再需要其他工具,只要插件本身就能夠?qū)崿F(xiàn)所需要的功能。所以,現(xiàn)在大家普遍使用的辦公軟件,大多是采用這種腳本語言插件技術(shù)。

例如Skript,這款插件是由Njol開發(fā)的一種,僅適用于Minecraft(Java)服務(wù)器的編程語言。服務(wù)器管理人員在使用這款插件時(shí)能夠不使用Java語言的前提下,簡單的對Minecraft進(jìn)行管理,這主要是依靠觸發(fā)器、條件和效果3個(gè)部分,當(dāng)觸發(fā)器觸發(fā),所有條件均滿足,效果就會被觸發(fā)。Skript也可以用來做自定義命令,將觸發(fā)器改寫成有特殊意義的執(zhí)行命令。

3.3 程序環(huán)境插件

在當(dāng)今應(yīng)用軟件開發(fā)中,使用最為廣泛的插件是程序環(huán)境插件,這型插件的主要有點(diǎn)是技術(shù)自由度高,軟件開發(fā)者利用這型插件,能夠充分發(fā)揮開發(fā)者的自我想法,開發(fā)出功能強(qiáng)大的軟件,程序環(huán)境插件相比與命令插件和腳本插件,技術(shù)更為復(fù)雜,各種接口之間的協(xié)調(diào)性要求更高,一般這樣的插件很難由個(gè)人獨(dú)立完成[5]。在程序環(huán)境插件的使用中,程序員必須在應(yīng)用程序中,建立多個(gè)自定義的接口,插件通過這些接口與外部程序鏈接,相互獲取并處理信息。這種程序環(huán)境插件就是我們常說的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件上面的插件。

3.4 聚合式插件

聚合式插件的在程序設(shè)計(jì)和程序編寫方面的工作比較復(fù)雜,對程序員的計(jì)算機(jī)知識和專業(yè)知識水平要求較高,這個(gè)和腳本式插件相類似,所以這型插件的開發(fā),通常是由計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)專業(yè)編程人員負(fù)責(zé)編寫程序。采用聚合式插件的主要目的是為了優(yōu)化鏈接端口,使計(jì)算機(jī)能夠靈活、高效地使用插件接口,提高應(yīng)用軟件使用效率。

4 計(jì)算機(jī)插件技術(shù)的使用

4.1 滿足計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用要求

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用插件技術(shù),能夠使計(jì)算機(jī)的主程序通過插件接口快速地接收數(shù)據(jù),并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,處理結(jié)果再由插件接口反饋給使用程序。由于各個(gè)插件之間,都能獨(dú)立滿足計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提出的需要,并依靠插件程序自身的處理能力,幫助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和應(yīng)用程序提高運(yùn)行效率,快速反饋用戶信息,提高用戶感知率。

4.2 使計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件得到優(yōu)化

要讓計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上安裝的應(yīng)用軟件充分發(fā)揮功能,使用合理的插件必不可少,因?yàn)橥ㄟ^插件與應(yīng)用軟件相結(jié)合,能夠在系統(tǒng)不同的層面下,充分發(fā)揮功能,并且確保相互不會干擾,保障計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和應(yīng)用程序提高運(yùn)行效率,使用戶在應(yīng)用層面感知良好,并且能夠幫助應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)更專業(yè)、更高效的目標(biāo),這是未來計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是持續(xù)開發(fā)并不斷進(jìn)行迭代更新的,所以使用的插件也要保持持續(xù)的更新,來滿足新程序及功能的要求。

4.3 滿足分析系統(tǒng)的需求

由于插件主要作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助應(yīng)用,劃分出計(jì)算機(jī)主系統(tǒng)與子系統(tǒng),提供計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理效率和信息處理效率。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程中,插件通過獨(dú)立運(yùn)行的接口,與插件外面系統(tǒng)進(jìn)行交互,通過調(diào)整接口處理流程,能夠擴(kuò)大計(jì)算機(jī)的信息處理能力,滿足用戶日益提高的信息處理需求。

4.4 插件技術(shù)調(diào)用過程

一般在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,對插件技術(shù)的調(diào)用過程通常分為多個(gè)步驟,首先在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開機(jī)后,插件系統(tǒng)會接收到調(diào)用命令,此時(shí)所有插件會逐一開始試運(yùn)行,而系統(tǒng)自帶插件模塊搜索功能,可以快速搜索相應(yīng)的插件并獲取相應(yīng)的匹配信息、文本資料。如果系統(tǒng)內(nèi)的插件系統(tǒng)在搜索過程中未能找到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息,通常會將這些數(shù)據(jù)以非法數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理,確保能夠加強(qiáng)對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的保護(hù)功能,而對于那些已經(jīng)通過驗(yàn)證且合法的數(shù)據(jù)信息,在插件系統(tǒng)管理平臺上可以正常運(yùn)行,此時(shí)用戶可以結(jié)合自身需求選擇適宜的插件,將其安裝于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,有利于形成完整的插件體系。用戶在人機(jī)交互界面中選擇相應(yīng)的插件、運(yùn)行插件時(shí),插件管理系統(tǒng)會自動定位插件,及時(shí)加載插件數(shù)據(jù)信息,在軟件啟動、應(yīng)用中調(diào)用相應(yīng)的插件。由此可見,在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,對于插件的添加、刪除均要在插件管理系統(tǒng)的幫助下完成插件技術(shù)調(diào)用過程。為了提高對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全保護(hù)效果,通常需要將插件管理系統(tǒng)安裝在系統(tǒng)適宜的位置中,比如安裝在配置文件以及注冊表中,如此一來在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中,通過插件管理系統(tǒng)的應(yīng)用,在加載、運(yùn)行插件數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行控制,記錄檢測相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。計(jì)算機(jī)程度在啟動過程中有可能會出現(xiàn)插件自啟動現(xiàn)象,這種現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因在于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)觸及插件接口元素,此時(shí)可以直接調(diào)用主函數(shù)信息,從而發(fā)揮插件所具備的各種功能。

5 相關(guān)使用方案

插件在實(shí)際使用中,與普通用戶接觸最多的有兩種,一個(gè)是動態(tài)鏈接庫“DLL”,另一種是組件對象模型“COM”。

5.1 動態(tài)鏈接庫DLL

目前,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)普遍使用的是微軟的Windows操作系統(tǒng),在這個(gè)操作系統(tǒng)中就有著許多個(gè)動態(tài)鏈接庫DLL,這些插件為系統(tǒng)中的各種程序提供支撐,有些程序還包括多個(gè)不同功能的模塊,而這些模塊也在相應(yīng)的動態(tài)鏈接庫DLL中并發(fā)及分發(fā)。Windows操作系統(tǒng)使用DLL,有助于代碼實(shí)現(xiàn)模塊化,提高內(nèi)存的使用效率,減少占用磁盤空間,讓操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序運(yùn)行速度更快。例如,控制日歷信息,就是Windows系統(tǒng)文件中的ActiveX控件(.ocx)文件;系統(tǒng)中控制面板里的每個(gè)操作項(xiàng)目,是由Windows系統(tǒng)文件中的控制面板(.cpl)文件負(fù)責(zé);負(fù)責(zé)控制硬件設(shè)備的驅(qū)動程序,就是設(shè)備驅(qū)動程序(.drv)文件負(fù)責(zé)。

5.2 組件對象模型COM

由于組件對象模型COM提供了相對統(tǒng)一的接口,可以幫助不同軟件使用同一個(gè)交互方式,便于各組件之間相互交流。所以,COM是Windows開發(fā)中的基礎(chǔ)技術(shù),程序開發(fā)者可以使用不同的編程語言(如C++和.NETFramework中的編程語言)來創(chuàng)建COM庫。COM接口主要源自IUnknown接口,這種接口由3種函數(shù)成員組成,即QueryInterface,AddRef和Release。例如,當(dāng)用戶點(diǎn)擊屏幕上的按鍵之后,按鍵會將客戶端的接收器對象調(diào)用IButtonSink::OnClick,Button控件定義輸出接口。對于處理信息的客戶端,需要有一個(gè)信息輸出的接口,將這個(gè)接口連接到控制鍵上。之后,點(diǎn)擊這個(gè)控制鍵時(shí),控制鍵會將信息轉(zhuǎn)給需要的客戶端進(jìn)行處理。同時(shí),COM還有一些特殊用途的接口,就像IAdviseSink可能由對象用來通知客戶端數(shù)據(jù),并查看對象中的更改。

6 結(jié)語

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的插件,作為一個(gè)特殊的系統(tǒng)組織,有著多種優(yōu)勢特點(diǎn),對計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序的開發(fā)、擴(kuò)展、更新、使用等方面,都有著重要的意義。應(yīng)用軟件開發(fā)商基于插件技術(shù),可以開發(fā)出更加專業(yè)、更加標(biāo)準(zhǔn)、更加體系化的產(chǎn)品,通過不同類型、不同系列插件之間的相互組合使用,可以快速地開發(fā)出原型系統(tǒng),以此來滿足不同用戶的使用需求,這樣既延長了應(yīng)用軟件的使用壽命,又?jǐn)U展了應(yīng)用軟件的使用范圍,節(jié)省了資金成本和時(shí)間成本,有效減少了資源浪費(fèi)。所以,現(xiàn)代電腦工作者必須加強(qiáng)對插件技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新,以保證其在計(jì)算機(jī)軟件中的作用,從而促進(jìn)我國電腦產(chǎn)業(yè)的平穩(wěn)、可持續(xù)發(fā)展。