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和欣操作系统下建立SCI编程环境探讨 　　摘要：脚本语言可以通过“黏合”构件模块形成新的应用程序。通过分析“和欣”操作系统和CAR构件编程模型对面向构件编程的支持，提出了基于CAR构件系统的脚本语言通用适配层SCI，探讨了一种脚本语言与CAR构件自动适配的技术，以实现基于CAR构件的脚本动态编程。结合CAR构件技术与脚本语言，提高应用程序的模块化程度，加速应用程序的开发过程。 　　关键词：面向构件编程；CAR；脚本语言；元数据 　　中图法分类号：TP311．5文献标识码：A 　　文章编号：1001－3695(2007)01－0110－02 　　 　　1引言?? 　　 　　在面向构件的开发模型中，构件完成程序的主要功能和逻辑。大量耗时、性能重要或复杂的运算被封装在构件内部，构件只需要暴露给外界简单的接口以提供服务。在理论上，构件应该易于使用和更换，这就提高了应用开发的效率和扩展性。可是在已有的一些构件系统中，如.NET和Java，却往往达不到这种效果。 　　其中一个原因，笔者认为是开发构件和使用构件采用同一种语言。构件开发语言往往是一些功能强大的通用语言，这就从本质上决定了这些语言的复杂性，从而增大了使用构件的难度，同时也容易混淆构件与外部应用的边界，弱化了面向构件的编程思想。?? 　　脚本语言通常具有易学、易用和开发高效的特点，并且脚本语言是解释执行，容易更改、不需要重新编译，但是脚本语言一般功能较弱，不易扩充，有些脚本语言（如Perl，Ruby等）具有开发扩展库的功能。但是这些扩展库的开发方法不具有通用性。 　　“和欣”[1]设计的脚本语言通用适配层SCI （脚本可调用接口）的成功开发一定程度上解决了这个问题。利用构件程序集运行时[1,2]（Component Assembly Runtime，CAR）构件中的元数据，动态调用CAR构件的方法。CAR构件的编写人员不再需要考虑如何与不同的脚本语言适配，所有的工作都由脚本适配引擎通过SCI自动完成。?? 　　 　　2“和欣”操作系统和CAR构件编程环境?? 　　 　　“和欣”[1]操作系统是国家“863”计划的“基于中间件技术的因特网嵌入式操作系统及跨操作系统中间件运行平台”的重要成果，是一个基于构件的微内核现代操作系统。“和欣”操作系统与其他宏内核或微内核操作系统（如Linux[3]，Mach[4]等）的最大区别就是将微内核模型与基于构件技术的充分结合，形成了“和欣”操作系统的灵活内核架构模型。?? 　　“和欣”操作系统是一个微内核操作系统。在微内核操作系统中，系统的一些服务，如文件系统、TCP/IP协议栈等是作为一个与用户进程同等的进程为其他用户进程提供服务。因此，在微内核操作系统中，一个主要的问题就是服务进程与应用程序进程间的通信问题。通常微内核操作系统（如Mach[4]和Minix[5]）采用消息机制作为系统服务进程和用户进程通信的手段。“和欣”操作系统则是采用了更加现代的面向构件编程技术。在面向构件编程技术中，不同进程甚至是不同主机之间的构件通信是一个基本问题。在应用领域中，也已经有了很多成熟的解决方案，如微软公司的DCOM[6]（分布式构件对象模型）和Java中经常使用的RMI（远程方法调用）机制。“和欣”操作系统将构件的跨进程通信作为一个操作系统的基础设施做到了内核之中。从语义上来说，构件的进程间通信与消息机制等价，但是，基于构件的通信技术更加符合现代程序设计技术和规范，使程序更容易模块化、更健壮，而且构件更容易扩充和更换，实现灵活内核。?? 　　“和欣”操作系统中使用CAR[1,2]构件系统，CAR构件具有充分的自描述元数据，具体细节在下文介绍。这里只需要说明根据元数据系统能够自动生成构件对象的代理对象和存根对象。构件跨进程的通信模式如图 1所示。 　　其中服务构件S运行在进程A中，首先通过系统调用将服务构件注册在系统中，此时系统中会生成一个S的存根对象。客户进程B要使用进程A中的S服务，通过系统调用找到S的存根对象，并且在B中根据S的元数据生成与S具有同样接口的代理对象。当客户进程调用S的代理对象的方法时，代理对象将调用传递给S存根，存根在进程A中启动一个线程，由该线程调用被请求的S的方法。为了优化这种情况，“和欣”操作系统内部给每一进程都附加了一个线程池。?? 　　CAR构件系统有两个主要特征：①使用C++作为实现语言，具有较好的运行性能；②CAR构件具有充分的自描述元数据，系统能够自动为CAR构件生成存根和代理对象。两者的结合使CAR构件编程系统能够作为系统开发的高性能中间件系统。?? 　　编写CAR构件首先要编写一个构件的接口描述文件――CAR文件。CAR文件是CAR构件的元数据的文本形式，它描述了CAR构件中的