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Article sur Jounce (petit rappel)

[new:31/12/2011]J’ai publié il y a quelques jours un article complet d’environ 110 pages sur JOUNCE. Mais je suis passé directement par mon blog sans utiliser Windows Writer. Du coup les avertissements automatiques sur Twitter et FaceBook par exemple ne sont pas passés. Juste un mini billet donc pour rappeler que cet article est accessible ici : Jounce (Silverlight, MVVM et MEF). Bonne Lecture ! (et désolé pour la redite si vous aviez déjà vu passer l’article).

MEF et Silverlight (article à télécharger)

[new:30/09/2011]MEF fait partie de .NET 4.0 pour WPF et Silverlight 4 (et au-delà). C’est un fantastique système d’injection de dépendances, une forme d’Inversion de Contrôle, mais ce n’est pas tout, c’est un extraordinaire framework conçu pour simplifier l’extensibilité des applications. Cela valait bien un article (PDF de +70 pages) pour expliquer comment ça marche et comment en tirer le meilleur parti, notamment avec ou sans application de la pattern MVVM !Plus...

MEF - Managed Extensibility Framework - De la magie est des plugins !

Une gestion de plugin simplifiée 

Actuellement encore en preview mais très utilisable depuis la Preview 2 du mois d’octobre, MEF est un nouveau procédé de gestion des plugins pour le Framework .NET.

Projet Open Source se trouvant sur CodePlex (http://www.codeplex.com/MEF) MEF facilite l’implémentation des addins (ou plugins) en automatisant la liaison entre les propriétés du programme qui importe des valeurs et les addins qui exportent les valeurs. Sachant que tout module peut être importateur et exportateur à la fois, permettant des chaînes de addins eux-mêmes supportant des addins…

MEF et les autres

Microsoft a intégré dans le Framework 3.5 une gestion des plugins  qui se base sur l’espace de nom System.Addin. L’approche est différente de MEF et le choix n’est pas évident entre ces deux solutions.  D’autant qu’il en existe une troisième ! En effet, Microsoft a aussi publié le Composite Application Guidance for WPF, spécifiquement dédié aux applications de ce type donc, dont la dernière version date de juin…

MEF est utilisable aussi sous WPF, même sous Silverlight mais je n’ai pas encore testé cet aspect là.

Comment choisir ?

Personnellement l’approche de MEF me convient très bien, c’est assez simple et cela répond aux besoins d’une gestion de plugins (ou addins). En ces temps d’avalanche de technologies toutes plus alléchantes les unes que les autres chez Microsoft il est vrai que je suis assez tenté par la simplicité de MEF qui évite de trop s’encombrer les neurones déjà bien saturés ! Simple et complet, je préfère donc MEF, mais je suis convaincu que dans certains cas la solution spécifique à WPF est mieux adaptée ou que System.Addin apporte certains petits plus (sécurité par exemple). J’avoue bien humblement que je n’ai pas encore trouvé le temps de tester à fond System.Addin ni la solution WPF. A vous de voir donc, et le mieux c’est de regarder de près en testant chaque approche. Ici je vais vous parler de MEF, pour les autres solutions suivez les liens suivants :

Composite Applicationn Guidance for WPF (http://msdn.microsoft.com/en-us/library/cc707819.aspx)

Pour System.Addin je vous conseille les 12 billets de Jason He qui sont plus parlant que l’aride documentation de l’espace de nom sur MSDN. (http://blogs.msdn.com/zifengh/archive/2007/01/04/addin-model-in-paint-net-1-introduction.aspx)

MEF – Le principe

Le but est de simplifier l’écriture d’applications dites  extensibles. MEF automatise la découverte des modules (les plugins) ainsi que la composition des valeurs, c'est-à-dire un lien automatique entre les valeurs exportées et le module importateur. De prime abord c’est pas forcément très clair, mais le code qui va venir va vous éclairez (je l’espère en tout cas !). En première approximation disons que la composition dans MEF est une sorte de Databinding qui relie une propriété déclarée dans l’importateur à une ou plusieurs valeurs du ou des modules exportateurs (les plugins).

MEF – Les avantages

MEF est assez simple, je l’ai dit, et c’est un gros avantage (mais pas simpliste, nuance). Il est Open Source c’est un plus. Mais surtout MEF évite de réinventer la poudre à chaque fois qu’on désire implémenter une gestion de plugins. Et toute application moderne se doit d’être extensible ! Qu’il s’agisse d’applications à usage interne ou bien de logiciels d’éditeur, c’est souvent l’extensibilité et les plugins qui font le succès d’une application, ou aide grandement à celui-ci. Disposer d’une solution fiable pour résoudre ce problème d’architecture très courant est donc l’avantage principal de MEF.

Les extensions créées avec MEF peuvent être partagées par plusieurs applications, elles peuvent elles-mêmes utiliser des extensions et MEF saura les charger dans le bon ordre automatiquement.

MEF propose un ensemble de service de découverte simplifiant la localisation et le chargement des extensions. On trouve aussi un système de lazzy loading et un mécanisme de métadonnées riches permettant aux plugins d’informer l’hôte sur sa nature ou transmettre des données complémentaires.

Un Exemple ! Un Exemple !

Bon, je ne vais pas refaire la doc de MEF, qui n’existe pas d’ailleurs (enfin si mais c’est encore très partiel), et pour illustrer le propos je vais expliquer le fonctionnement de MEF au travers d’un exemple le plus simple possible (ce billet s’annonce déjà bien long !).

Installer MEF

Avant toute chose, et pour faire tourner l’exemple (et vous amuser avec MEF), il faut que vous installiez MEF. Rassurez-vous, c’est très simple, sur le site de MEF (indiqué en introduction) vous trouverez dans l’onglet Releases le dernier zip à télécharger. Il suffit de prendre le contenu du zip et de le copier quelque part sur votre disque. C’est tout.  Le source est fourni ainsi que la lib compilée. Il suffit dans une application d’ajouter une référence à la DLL « System.ComponentModel.Composition.dll » se trouvant le répertoire /Bin du fichier téléchargé et l’affaire est jouée. Un Using de System.ComponentModel.Composition sera nécessaire dans l’application hôte ainsi que dans les applications fournissant un service (les DLL des plugins).

L’application exemple

Je vais faire très simple comme annoncé : prenons une application console. Cette application doit appliquer des calculs à des valeurs. Tous les algorithmes de calcul seront des plugins. Algorithme est un bien grand mot puisque dans cet exemple j’implémenterai l’addition et la multiplication. Dans la réalité les plugins découverts seraient par exemple ajoutés à un menu ou une toolbar. Ici nous nous contenterons de les lister à la console et de les appeler sur des valeurs codées en dur (dans une vraie calculette les valeurs seraient saisies par l’utilisateur).

Le contrat

Le plus intelligent pour une gestion de plugin est bien entendu d’avoir une ou plusieurs interfaces décrivant ce que sait faire un plugin. C’est le contrat (ou les contrats) entre l’hôte et ses plugins.

Ainsi nous allons ajouter à notre solution un projet de type DLL pour décrire cette interface. Cela se fait dans un projet séparé puisque l’interface doit être techniquement connu à la fois de l’hôte et des plugins et qu’il faut éviter à tout prix l’existence de dépendances entre ces deux niveaux de l’architecture. De plus l’interface peut ainsi être diffusée avec l’exécutable pour que des tiers puissent écrire des plugins.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
 
namespace MEFInterface
{
    public interface ICompute
    {
        double Compute(double x, double y);
        string OperationName { get; }
    }
}

Le code ci-dessus est très simple. Comme on le voit ce projet DLL ne fait aucune référence à MEF ni à notre application ni à rien d’autre d’ailleurs (en dehors du Framework). L'interface ICompute expose une méthode Compute() et une propriété de type chaîne OperationName. Compute réalise le calcul sur les deux valeurs passées en paramètre et OperationName retourne le nom de l'algorithme pour que l'hôte puisse éventuellement fabriquer un menu listant tous les plugins installés.

Les plugins

Cela peut sembler moins naturel de commencer par les plugins que par l’application hôte mais je pense que vous comprendrez mieux dans ce sens là. Donc comment implémenter un plugin ?

Nous ajoutons à notre solution un nouveau projet de type librairie de classes qui sera faite d’une seule classe implémentant l’interface que nous venons de voir. Prenons l’exemple de la DLL de l’addition, sachant que celle gérant la multiplication est identique (au calcul près) et que nous pourrions créer ainsi une ribambelle de projets implémentant autant d’algorithmes de calculs que nous en voulons.

Le projet ModuleAddition contient ainsi un fichier Addition.cs, fichier contenant le code suivant :

(code

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.ComponentModel.Composition; // MEF
using MEFInterface; // interface des plugins
 
namespace ModuleAddition
{
 
    [Export(typeof(ICompute))] // exporter la classe vue sous l'angle de l'interface partagée
    public class Addition : ICompute
    {
        // Réalise l'addition de deux doubles.
        public double Compute(double x, double y)
        {
            return x + y;
        }
 
        public string OperationName { get { return "Addition"; } }
 
    }
}

Ce code est redoutablement simple et n’a pas grand-chose de spécial. Il implémente l’interface que nous avons définie (d’où le using à MEFInterface, nom de notre projet interface, rien à voir avec un module de MEF donc, et la référence ajoutée cette DLL).

Ce qui est spécifique à MEF se résume à deux choses : d’une part le using de System.ComponentModel.Composition qui implique l’ajout dans les références de la DLL de MEF et d’autre part l’attribut Export qui décore la classe Addition (implémentant l’interface ICompute que nous avons créée).

L’attribut Export possède des variantes, ici l’usage que nous en faisons indique tout simplement à MEF que la classe en question est un fournisseur de service plugin et qu’il faut la voir non pas comme une classe mais comme l’interface ICompute. C’est un choix, il peut y en avoir d’autres, mais concernant une gestion de plugin cette approche m’a semblé préférable.

Concernant le code de la classe Addition on voit qu’elle implémente les éléments de notre interface donc la méthode Compute qui retournera ici l’addition des deux paramètres. Dans la classe Multiplication (l’autre plugin non visible ici) c’est la même chose, sauf que Compute calcule la multiplication. La propriété OperationName de l’interface est implémentée en retournant le nom de l’algorithme de calcul exposé par le plugin. Ce nom sera utile à l’hôte pour créer un bouton, une entrée de menu, etc.

On notera que MEF supporte la notion de métadonnées. Il existe ainsi des attributs permettant de décorer une classe en ajoutant autant de couple clé / valeur qu’ont le souhaite. Le nom du plugin, sa version, le nom de l’auteur et bien d’autres données peuvent ainsi être transmis à l’hôte via ce mécanisme que je ne démontre pas ce billet.

Pour simplifier les tests notons que j’ai modifié les propriétés du projet de chaque plugin pour qu’en mode debug les DLL soient directement placées dans le répertoire de debug de l’application hôte. Jai choisi ici aussi la simplicité : les plugins doivent être dans le répertoire de l’exécutable. Bien entendu dans la réalité vous pouvez décider de créer un sous-répertoire à votre application pour les plugins, ce qui est même plus propre.

L’hôte

Le voici ! Application en mode console (quel mode merveilleux pour les tests !), son fonctionnement est rudimentaire : nous voulons que l’application découvre grâce à MEF tous les plugins installés et que pour chacun elle affiche le nom de l’opération et effectue un appel au calcul correspondant. Les valeurs servant à ces derniers sont figées dans le programme, pas question d’ajouter une gestion de saisie utilisateur dans cette démo.

Les using et références

Pour fonctionner le programme doit faire référence à la fois à la MEF et au projet interface (aux projets interfaces si nous supportions plusieurs types de plugins par exemple).

Ces références trouvent leur pendant dans les using :

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.ComponentModel.Composition; // MEF
using MEFInterface;
using System.IO; // interface des addins

La section Main

Elle aura pour rôle de créer une instance de l’objet programme et d’appeler sa méthode Run (nom arbitraire bien entendu). Rien de spécial à comprendre donc.

static void Main(string[] args)
{
   new Program().Run();
}

La propriété importée

Nous avons vu que les plugins exportent une (ou plusieurs) valeur(s), dans notre exemple il s’agit d’instances de classes supportant l’interface ICompute. Du côté de l’hôte il faut « quelque chose » pour importer ces valeurs.

C’est le rôle de la propriété  Operations dans notre code :

[Import] // attribut marquant une propriété importée depuis les addins découverts
        public IEnumerable<ICompute> Operations { get; set; }

Comme vous le voyez cette propriété est une liste. Cela s’explique par le fait que nous supportons plusieurs plugins à la fois. Dans le cas contraire (un seul plugin) la propriété aurait été directement du type de l’interface ICompute. Un seul plugin peut sembler étrange mais cela peut correspondre à une partie spécifique de votre application que vous désirez pouvoir personnaliser à tout moment en fournissant simplement une nouvelle DLL qui écrasera celle installée chez les utilisateurs. Un mode d’utilisation à ne pas négliger… Mais ici nous supportons plusieurs plugins à la fois et notre propriété est ainsi une liste.  Autre spécificité liée à la MEF, la propriété est décorée par l’attribut Import qui indique à MEF qu’il devra faire le binding entre la propriété et les plugins supportant le type de celle-ci.

Le code du Run

L’application se déroule ici. Nous commençons par appeler une méthode Compose() dont le rôle sera justement de mettre en route toute la magie de MEF. Nous verrons cela plus bas. Ensuite nous ne faisons que boucler sur la collection représentée par notre propriété comme si nous y avions déjà placé du contenu et nous l’utilisons « normalement » c'est-à-dire comme si MEF n’existait pas. Rien de bien sorcier là non plus, un foreach énumère toutes les entrées (des instances vues comme des interfaces ICompute) et utilise les méthodes et les propriétés accessibles (le nom du plugin et son unique méthode Compute).

private void Run()
{
    Compose();
    Console.WriteLine("Operation Addins detected (test on x=5 and y=6) :");
    foreach (var operation in Operations)
    {
        Console.WriteLine(operation.OperationName+" : "+operation.Compute(5,6));
    }
    
    Console.ReadLine();
}

Comme vous le constatez, il n’y aurait pas MEF que nous aurions écrit le même code, sauf que nous trouverions quelque part, à la place de l’appel à Compose que nous allons voir maintenant, un code qui aurait « rempli » la propriété Operations en créant des instances de classes supportant ICompute.

Le code de Compose

Ecrire un bout de code qui créée des instances de classes supportant ICompute et remplir la liste Operations (la propriété liste de notre application), c’est ce que fait la méthode Compose. Mais c'est en réalité c’est MEF qui va le faire pour nous, et mieux encore, il va aller chercher tout ça dans des DLL de plugins.

Regardons le code de Compose :

private void Compose()
{
    // création du catalogue. Les addins sont dans le répertoire de l'exe
    var catalog = new DirectoryPartCatalog(System.Reflection.Assembly.GetExecutingAssembly().Location);
    // créé le conteneur
    var container = new CompositionContainer(catalog.CreateResolver());
    // ajoute this pour qu'il puisse être lié via ses attributs 'import'
    container.AddPart(this); 
    // réalise la composition (connexion de tous les exports à tous les imports)
    container.Compose();
}

4 lignes. 4 lignes seulement pour : 

  1. créer un catalogue de plugins d’après un répertoire disque,
  2. créer un conteneur qui est le point de fusion où se rencontre les exportateurs et les importateurs,
  3. ajouter l’instance de notre application au conteneur (puisqu’elle est consommatrice via sa propriété marquée Import), d) demander au conteneur d’effectuer le binding entre tous les exportateurs et tous les importateurs. Incroyable non ?

Et c’est tout !

Ce qui va se passer au lancement de l’application est assez simple : MEF va balayer tout le répertoire indiqué dans le catalogue (qui peut contenir plusieurs répertoires), chercher les DLL et tester pour chacune celles qui exportent des éléments compatibles avec les importations. Qu’il s’agisse ici de notre application (consommatrice via son Import) ou même des plugins entre eux qui peuvent aussi avoir des relations consommateur / fournisseur.

C’est là que réside la magie de MEF qui va ensuite faire le nécessaire pour renseigner automatiquement toutes les propriétés ayant l’attribut Import.  Dans notre cas MEF va détecter que deux DLL sont compatibles avec l’Import de notre application. Il va créer des instances des classes supportant l’interface ICompute, en faire une liste qui sera placée dans la propriété Operations automatiquement.

Il ne reste plus à notre application qu’à utiliser la propriété Operations comme n’importe quelle autre propriété, sauf qu’ici son contenu a été créé par MEF automatiquement.

Conclusion

Simple et un peu magique, c’est ça MEF.

MEF règle un problème récurrent d’architecture, l’extensibilité, de façon simple et élégante. Bien entendu MEF permet de faire plus choses que ce que j’en montre ici. A vous de le découvrir en le téléchargeant et en étudiant les exemples et le début de documentation fourni !

Le code du projet VS2008 : MEFExample.zip (16,08 kb)