wpf 通過多進程實現異常隔離的客戶端

當 wpf 客戶端需要實現插件系統的時候，一般可以基於容器或者進程來實現。如果需要對外部插件實現異常隔離，那麼只能使用子進程來加載插件，這樣插件如果拋出異常，也不會影響到主進程。wpf 元素無法跨進程傳輸，但是窗口句柄（hwnd）可以，所以可以將 wpf 元素包裝成 hwnd，然後通過進程間通信將插件傳輸到客戶端中，從而實現插件加載。

1. 使用 hwndsource 將 wpf 嵌入到 win32 窗口

hwndsource 會生成一個可以嵌入 wpf 的 win32 窗口，使用 hwndsource.rootvisual 添加一個 wpf 元素。

private static IntPtr ViewToHwnd(FrameworkElement element)
{
    var p = new HwndSourceParameters()
    {
        ParentWindow = new IntPtr(-3), // message only
        WindowStyle = 1073741824
    };
    var hwndSource= new HwndSource(p)
    {
        RootVisual = element,
        SizeToContent = SizeToContent.Manual,
    };
    hwndSource.CompositionTarget.BackgroundColor = Colors.White;
    return hwndSource.Handle;
}

2. 使用 hwndhost 將 win32 窗口轉換成 wpf 元素

win32 窗口是無法直接嵌入到 wpf 頁面中的，所以 .net 提供了一個 hwndhost 類來轉換。hwndhost 是一個抽象類，通過實現 buildwindowcore 方法，可以將一個 win32 窗口轉換成 wpf 元素。

class ViewHost : HwndHost
{
    private readonly IntPtr _handle;

    [DllImport("user32.dll", CharSet = CharSet.Auto)]
    public static extern IntPtr SetParent(HandleRef hWnd, HandleRef hWndParent);

    public ViewHost(IntPtr handle) => _handle = handle;

    protected override HandleRef BuildWindowCore(HandleRef hwndParent)
    {
        SetParent(new HandleRef(null, _handle), hwndParent);
        return new HandleRef(this, _handle);
    }

    protected override void DestroyWindowCore(HandleRef hwnd)
    {
    }
}

3. 約定插件的入口方法

可以通過多種方式返回插件的界面。我這裡約定每個插件的 dll 都有一個 pluginstartup 類，pluginstartup.createview() 可以返回插件的界面。

namespace Plugin1
{
    public class PluginStartup
    {
        public FrameworkElement CreateView() => new UserControl1();
    }
}

4. 啟動插件進程，使用匿名管道實現進程間通信

進程間通信有多種方式，需要功能齊全可以使用 grpc，簡單的使用管道就好了。

• 客戶端通過指定插件 dll 地址來加載插件。加載插件的時候，啟動一個子進程，並且通過管道通信，傳輸包裝插件的 win32 窗口句柄。

private FrameworkElement LoadPlugin(string pluginDll)
{
    using (var pipeServer = new AnonymousPipeServerStream(PipeDirection.In, HandleInheritability.Inheritable))
    {
        var startInfo = new ProcessStartInfo()
        {
            FileName = "PluginProcess.exe",
            UseShellExecute = false,
            CreateNoWindow = true,
            Arguments = $"{pluginDll} {pipeServer.GetClientHandleAsString()}"
        };

        var process = new Process { StartInfo = startInfo };
        process.Start();
        _pluginProcessList.Add(process);
        pipeServer.DisposeLocalCopyOfClientHandle();
        using (var reader = new StreamReader(pipeServer))
        {
            var handle = new IntPtr(int.Parse(reader.ReadLine()));
            return new ViewHost(handle);
        }
    }
}

• 通過控制台程式裝載插件 dll 並將插件界面轉換成 win32 窗口，然後通過管道傳輸句柄。

[STAThread]
[LoaderOptimization(LoaderOptimization.MultiDomain)]
static void Main(string[] args)
{
    if (args.Length != 2) return
    var dllPath = args[0];
    var serverHandle = args[1];
    var dll = Assembly.LoadFile(dllPath);
    var startupType = dll.GetType($"{dll.GetName().Name}.PluginStartup");
    var startup = Activator.CreateInstance(startupType);
    var view =(FrameworkElement)  startupType.GetMethod("CreateView").Invoke(startup, null);

    using (var pipeCline = new AnonymousPipeClientStream(PipeDirection.Out, serverHandle))
    {
        using (var writer = new StreamWriter(pipeCline))
        {
            writer.AutoFlush = true;
            var handle = ViewToHwnd(view);
            writer.WriteLine(handle.ToInt32());
        }
    }
    Dispatcher.Run();
}

5 效果

參考資料和備註

• 示例源码
• win32 和 wpf 混合開發，不可避免會涉及空域問題。
• 如果不需要異常隔離，使用 mef 或者 prism 已經可以實現良好的插件功能。
• system.addin 也可以提供類似的功能，但是只支持到 .net framework 4.8。
• 这里有一个基于 System.AddIn 实现的多进程插件框架
• wpf 跟 win32 的文档
• 如果不具备窗口的知识，这里有篇博文讲的很好