WPF多进程UI探索（Like Chrome）

2018-11-15 本文已影响11人 Johnny_

Chrome客户端每个Tab都是一个进程，这样每个Tab就形成了一个沙盒，任何一个Tab出现问题都不会影响其他Tab。同时，每个Tab是独立进程可以完全利用一个进程的资源，当多个Tab合并到一起后，看起来像一个进程，实际上利用了多个进程的资源。下面将探索在WPF框架下实现类Chrome的多进程UI客户端。

Chrome是怎么做的

以下是Chrome的架构预览图：

image27.png

可以看到，它有一个主进程和多个子进程，主进程和子进程之间用IPC通信，此IPC的底层走的是命名管道，效率较高。它的每个子进程都会使用一个渲染进程负责Web页面的渲染（此渲染进程可以被多个子进程共享使用），渲染完成之后的RenderView会传递到主进程中显示（RenderViewHost），关于Chrome的更多细节可以参见 Chrome Architecture。

进程通信

用WPF做一个类似Chrome的程序，首先要解决的是进程通信问题，当Client出现问题，比如崩溃，Host要能收到消息，Client从Host中分离出来，也需要在Host和Client之间通信。目前在Widnows上实现IPC的方案很多，选择了.NET Remoting的IPCChannel，这里有一些介绍。这都比较简单，比较麻烦一些的是UI的传递，在.NET中，能够跨越程序边界是有条件的，要么从MarshalByRefObject类继承，要么实现ISerializable接口，要么标记了SerializableAttribute特性，显然WPF的UI是不具备这样的特点的。

跨进程传递UI

思路一：使用窗口模拟

假想每个进程都有一个窗口，通过控制窗口的位置和大小来模拟Chrome的效果。很快就放弃了，感觉坑会比较多，电脑性能稍微差点，窗口中承载的内容稍微复杂点，基本就无法正常工作了，而且，要求每个进程都有窗口，那如果后续要做带UI的第三方插件支持，这些插件都必须有窗口才行了。

思路二：UI序列化和反序列化

在子进程渲染完成后，把UI进行序列化，传递到主进程，主进程再反序列化回来进行显示。这个方案也很多坑，首先就是序列化和反序列化的效率，然后所有操作都是在主进程接收的，传递到子进程后，子进程处理完再次更新UI，又会走序列化和反序列化。

继续探索，在现有的WPF技术中找找是否有能够让UI跨越程序边界的方案。发现MAF支持外接程序为UI或者外接程序返回UI，看看MAF是怎么做的。

MAF

MAF是微软提供的一个方便管理和隔离程序的扩展部分的框架，通过隔离宿主和插件，使得插件的崩溃不影响宿主的运行。以下是MAF开发中插件和宿主之间通信的方式：

image28.png

在实际开发中，以上几个部分都不可缺少，并且，MAF的契约依赖文件夹，管道中的每个部分都需要输出到指定的文件夹中才能工作，最终要求的文件夹结构是这样的：

image29.png

显然，这样的依赖对于实际项目的开发极不友好。

还是回归正题，“它是怎么处理不同程序域UI的传递的？”

在外界程序返回UI的代码中有两段看起来有点意思的代码。

AddInSideAdapter中：

INativeHandleContract handle = FrameworkElementAdapters.ViewToContractAdapter(frameworkElement);

HostSideAdapter中：

INativeHandleContract handle = GetHandle();
FrameworkElement frameworkElement = FrameworkElementAdapters.ContractToViewAdapter(handle);

这里MAF利用了WPF和Win32的交互，在插件端，WPF获得要传递的UI的窗口句柄，包装在一个继承自HwndSource（用于Win32中承载WPF内容）并实现了INativeHandleContract接口的类中，而此类是可以跨越程序边界的。在宿主端，收到此类后通过ContractToViewAdapter转换成一个从HwndHost（用于WPF承载Win32窗口）继承的类，而HwndHost的基类是FrameworkElement。这就好办了，WPF中熟悉的FrameworkElement，直接在WPF宿主中使用即可。

继续跨进程传递UI

有了MAF的经验，似乎可以利用INativeHandleContract实现跨进程传递UI，马上在Demo中验证，果然，没那么顺利，弹出这样的错误：

image30.png

难道内部有使用非公共或静态方法？只有看源码找答案，用dotPeek打开程序集（.NET源码中没有这部分的源码），没跟几步就找到一个internal的方法：

image31.png

方法虽然找到了，但是改不了。

留意到AddInHost的构造函数中，如果contract转换AddInHwndSourceWrapper失败就不会执行那个导致抛出异常的方法，而这个contract是可以自己实现的，把FrameworkElementAdapters.ViewToContractAdapter(frameworkElement)的结果包装到自己实现的INativeHandleContract中就可以了，代码如下：

public class CustomNativeHandleContract : MarshalByRefObject, INativeHandleContract
{
    
    private readonly INativeHandleContract _contract;
    public CustomNativeHandleContract(INativeHandleContract contract)
    {
        _contract = contract;
    }

    public IContract QueryContract(string contractIdentifier)
    {
        return _contract.QueryContract(contractIdentifier);
    }

    //省略若干INativeHandleContract的方法

    // ...
}

在子进程中

INativeHandleContract Contract = new CustomNativeHandleContract(FrameworkElementAdapters.ViewToContractAdapter(element));

完成UI到HwndSource的转换。

等等，我们刚刚好像少调用了一个方法：RegisterKeyboardInputSite，在MAF中，这个方法会管理HwndSource中的键盘焦点，但是我们这里HwndSource仅仅是作为一个中转，我们不会依赖HwndSource的行为，所以不会有问题。

结论

按照上面的思路，利用MAF的特性通过Remoting的IPCChannel实现了多进程UI的客户端程序，需要注意的是，在WPF内容转到HwndSource时会执行WPF的内容的布局过程，这会带来一定的性能损耗。