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Qt5的插件机制(3)--QLibraryPrivate类与QLibraryStore类


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QLibraryPrivate 类

QLibraryPrivate 类的重要性

Qt中能加载库或插件的几个类:
 
    QLibrary ,
    QPluginLoader ,
    QFactoryLoader ,
    QStaticPlugin (暂时不研究这个)
    
QLibrary 和 QPluginLoader 依赖的‘私有数据类‘都是 QLibraryPrivate, 一个QLibrary或QPluginLoader的对象都有一个QLibraryPrivate对象,对应一个库或插件;
QFactoryLoader 依赖的‘私有数据类‘是 QFactoryLoaderPrivate , 但 QFactoryLoaderPrivate 类中又包含了一个QLibraryPrivate列表,这个列表中有多个
QLibraryPrivate类型的元素,对应一系列的库或插件;
所以可见,QLibraryPrivate是Qt中与库或插件相关的核心数据类,每个库都对应一个QLibraryPrivate对象。

QLibraryPrivate类的一些重要成员如下:
class QLibraryPrivate
{
public:
#ifdef Q_OS_WIN
    HINSTANCE
#else
    void *
#endif
    pHnd;    // 库的句柄。当库被加载load成功后,会被设置为有效值;否则,是Null

    QString fileName, qualifiedFileName;    // 库文件名
    QString fullVersion;

    bool load();        // 加载库,内部通过与系统相关的函数 load_sys() 实现
    bool loadPlugin(); // loads and resolves instance    // 内部会调用load,然后设置 instance 函数
    bool unload(UnloadFlag flag = UnloadSys);    // 卸载库,内部通过与系统相关的函数 unload_sys() 实现
    void release();        // 释放库,内部会调用 类QLibraryStore 的 releaseLibrary() 方法
    QFunctionPointer resolve(const char *);    // 将库中的符号实例化,内部通过与系统相关的函数 resolve_sys() 实现

    static QLibraryPrivate *findOrCreate(const QString &fileName, const QString &version = QString(),
                                         QLibrary::LoadHints loadHints = 0);
    ...
    QtPluginInstanceFunction instance;    
        // instance是产生插件实例的函数,返回QObject*。这个函数在构造函数中被初始化为NULL。
        // 插播一句,在Qt编译出来的插件库文件(xxx.so)中,用 "nm xxx.so -D" 命令列出其中的符号,
        // 可以看到其中有 qt_plugin_instance 和 qt_plugin_query_metadata 符号,这两个符号
        // 都是 Qt 在编译插件时由MOC系统将Q_PLUGIN_METADATA 宏展开后生成的,他们是两个函数,
        // 其中qt_plugin_instance 函数会在插件加载load()成功后,赋值给 QLibraryPrivate类的instance(这一步是在 loadPlugin() 函数中实现的),
        // 这样就能直接通过 QLibraryPrivate::instance() 访问到插件的实例了。
        // 而另一个函数qt_plugin_query_metadata则用于获取插件的元信息metaData
    QPointer<QObject> inst;    // 插件的实例,只有当这个QLibraryPrivate对象属于一个QPluginLoader对象时,QPluginLoader::instance()函数中
                // 才会设置这个 inst, 参见下面插入的几行代码。另外,在 unload 函数中,inst 会被delete掉
                /*    QObject *QPluginLoader::instance()
                    {
                        if (!isLoaded() && !load())
                        return 0;
                        if (!d->inst && d->instance)
                        d->inst = d->instance();    // 这一步设置 inst
                        return d->inst.data();
                    }        */


    QJsonObject metaData;    // 库的元信息
    ...
    QLibrary::LoadHints loadHints;    // 加载策略

    void updatePluginState();    // 更新库的插件状态,内部会设置下面的成员变量 pluginState
    bool isPlugin();        // 调查这个库是不是插件,内部会读取成员变量 pluginState

    static inline QJsonDocument fromRawMetaData(const char *raw) {        // 从二进制数据中获取QJson。插件/库的元数据就从此而来
        raw += strlen("QTMETADATA  ");
        // the size of the embedded JSON object can be found 8 bytes into the data (see qjson_p.h),
        // but doesn't include the size of the header (8 bytes)
        QByteArray json(raw, qFromLittleEndian<uint>(*(uint *)(raw + 8)) + 8);
        return QJsonDocument::fromBinaryData(json);
    }

private:
    explicit QLibraryPrivate(const QString &canonicalFileName, const QString &version, QLibrary::LoadHints loadHints);
    ~QLibraryPrivate();    // 构造与析构
    void mergeLoadHints(QLibrary::LoadHints loadHints);    // 设置加载策略

    bool load_sys();    // 与系统相关的加载、卸载或 resolve函数,内部会调用系统API
    bool unload_sys();
    QFunctionPointer resolve_sys(const char *);


    /// counts how many QLibrary or QPluginLoader are attached to us, plus 1 if it's loaded
    QAtomicInt libraryRefCount;            // 引用计数
    /// counts how many times load() or loadPlugin() were called
    QAtomicInt libraryUnloadCount;        // 加载计数。虽然从变量名来看是卸载计数,但从注释中可以看出是加载计数

    enum { IsAPlugin, IsNotAPlugin, MightBeAPlugin } pluginState;    // 标记这个库是不是一个插件,构造函数中初始化为 MightBeAPlugin,即不确定状态。
    friend class QLibraryStore;
};




构造/析构类函数定义如下。其中构造函数中的参数 canonicalFileName是库的标准文件名,version是版本号,loadHints用于控制库加载
时的动作,比如在加载该库时而不是等到调用resolve时,就将库中的所有符号实例化(ResolveAllSymbolsHint)等。
构造函数只检查库文件名是否有效,析构函数中则什么也不做。findOrCreate函数是个静态函数,它能返回一个QLibraryPrivate指针,其作用与
QLibraryStore类的findOrCreate函数一致(本文后面有对QLibraryStore类及其findOrCreate函数的介绍)

QLibraryPrivate::QLibraryPrivate(const QString &canonicalFileName, const QString &version, QLibrary::LoadHints loadHints)
    : pHnd(0), fileName(canonicalFileName), fullVersion(version), instance(0),
      loadHints(loadHints),
      libraryRefCount(0), libraryUnloadCount(0), pluginState(MightBeAPlugin)
{
    if (canonicalFileName.isEmpty())
        errorString = QLibrary::tr("The shared library was not found.");
}

QLibraryPrivate *QLibraryPrivate::findOrCreate(const QString &fileName, const QString &version,
                                               QLibrary::LoadHints loadHints)
{
    return QLibraryStore::findOrCreate(fileName, version, loadHints);
}

QLibraryPrivate::~QLibraryPrivate()
{
}



QLibraryPrivate类中需要我们格外关心的一个成员变量是 metaData, 其类型为 QJsonObject , 它描述了一系列与某个
库相关的元信息 , 元信息中包含有库或Qt插件的IDD、关键字Keys等重要信息。与元信息有关的内容在另外一片文章中单独介绍。


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QLibraryStore (库商店)类


先看QLibraryStore类的定义

QLibraryPrivate::QLibraryPrivate(const QString &canonicalFileName, const QString &version, QLibrary::LoadHints loadHints)
    : pHnd(0), fileName(canonicalFileName), fullVersion(version), instance(0),
      loadHints(loadHints),
      libraryRefCount(0), libraryUnloadCount(0), pluginState(MightBeAPlugin)
{
    if (canonicalFileName.isEmpty())
        errorString = QLibrary::tr("The shared library was not found.");
}

QLibraryPrivate *QLibraryPrivate::findOrCreate(const QString &fileName, const QString &version,
                                               QLibrary::LoadHints loadHints)
{
    return QLibraryStore::findOrCreate(fileName, version, loadHints);
}

QLibraryPrivate::~QLibraryPrivate()
{
}


注意一点:这个类没有多少干货,它所有的方法都是静态的! 只有一个非静态的实体成员 libraryMap 。
libraryMap是个QMap类型的映射表,它保存了从一个QString列表到一个QLibraryPrivate*列表的映射。其中,QString列表中是所有的库对应的库文件名,而
QLibraryPrivate列表中则是所有的库对应的QLibraryPrivate对象。除了这个列表外,QLibraryStore这个类没有任何其他
实体成员。在一个Qt应用程序或进程中,一般只需要一个这样的映射表,所以也就只需要一个 QLibraryStore 的实例,Qt 内部也确实是这么做
的,这可以从QLibrary.cpp文件中看出来 (QLibraryStore这个类的方法的具体定义基本都在QLibrary.cpp文件中):

首先,该文件中有如下几个全局静态变量:

static QLibraryStore *qt_library_data = http://www.mamicode.com/0;    >
其中qt_library_data就是指向QLibraryStore类的一个静态全局实例的指针,外部通过调用QLibraryStore类的静态
方法 instance() 来访问它。而变量qt_library_data_once则用来标记qt_library_data是否曾被创建过。
这个方法定义如下:

QLibraryStore *QLibraryStore::instance()
{
    if (Q_UNLIKELY(!qt_library_data_once && !qt_library_data)) {
        // only create once per process lifetime  每个进程的生命周期中只创建一次QLibraryStore
        qt_library_data = http://www.mamicode.com/new QLibraryStore;>
注意,qt_library_data虽然被初始化为了NULL,但当外部第一次调用QLibraryStore类的instance方法时,qt_library_data就变成有效指针了。


findOrCreate 方法用于从 QLibraryStore 的映射表中查找是否存在库文件名是fileName的库,如果存在则直接返回该库对应的QLibraryPrivate对象,
如果映射表中不存在,则new一个QLibraryPrivate对象并将其添加到映射表中。使用这个函数来获取 QLibraryPrivate 对象可以保证不会出现多个
QLibraryPrivate 对象映射到同一个库文件上的现象。

inline QLibraryPrivate *QLibraryStore::findOrCreate(const QString &fileName, const QString &version,
                                                    QLibrary::LoadHints loadHints)
{
    QMutexLocker locker(&qt_library_mutex);
    QLibraryStore *data = http://www.mamicode.com/instance();>

与findOrCreate相对的函数是releaseLibrary,他负责释放一个库。但这个函数不一定会释放指定的库,而是先将库的引用计数减 1 ,只有引用计数变为0时才释放。
inline void QLibraryStore::releaseLibrary(QLibraryPrivate *lib)
{
    QMutexLocker locker(&qt_library_mutex);
    QLibraryStore *data = http://www.mamicode.com/instance();>


QLibraryStore类的cleanup函数负责卸载(unload)所有不再使用的库,并释放映射表中所有的 QLibraryPrivate 对象

inline void QLibraryStore::cleanup()
{
    QLibraryStore *data = http://www.mamicode.com/qt_library_data;>

Qt5的插件机制(3)--QLibraryPrivate类与QLibraryStore类