目 錄
第四章 設備驅動管理器的設計... 2
4.1 接口定義... 2
4.2 設備容器... 7
4.3 生成設備ID.. 7
4.4 對設備容器操作的互斥... 8
4.5 獲得設備列表... 8
4.6 設備計數器的特殊用處... 8
4.7 小結... 10
設備驅動管理器是對IRunDevice設備驅動接口的管理，是框架重要的組成部分之一。不管設備驅動管理器怎麼設計、以什麼形式存在，在概念上肯定是存在的。設計好的設備驅動管理器對於框架平台的穩定運行至關重要。
在介紹設備驅動管理器之前，先簡單介紹一下IO控制器（IIOController），它主要負責對IO和設備進行調度，並驅動設備運行，在《第5章 串口和網絡的IO設計》進行詳細的介紹。也就是說一個IO控制器可能會對應多個設備驅動（插件）。
早期的時候，每個IO控制器都有一個設備驅動管理器。在框架平台啟動的時候，根據設備驅動的通訊參數把相應的設備驅動分配到相應的IO管理器；當IO參數發生變化的時候，會觸發事件，把該設備驅動從當前IO控制器移動到另一個IO控制器。
從業務角度來考慮，這樣做並沒有什麼問題，並且一直運行的很穩定。但是，從模塊化、擴展性角度來考慮，不是太理想，如果在其他地方調用某一個設備驅動時，不能直接、很快的找到該設備驅動，必要遍歷IO控制器再匹配相應的設備驅動，並且操作麻煩以及效率不高。
在對框架平台進行重構的時候，把該問題進行了重新考慮，並把相關聯的問題一起解決。把每個IO控制器中的設備驅動管理器進行了整合，用一個設備驅動管理器來完成框架平台的協調工作。
這塊涉及到的技術並不難，也很容易理解，但是在設計過程中需要注意一些細節問題，這些問題可能影響框架平台的穩定性。
先定義一個接口（IDeviceManager<TKey, TValue>），確定設備驅動管理器都要完成什麼功能，增加設備、刪除設備、獲得設備和列表、以及其他的功能。接口代碼如下：
public interface IDeviceManager<TKey, TValue> : IEnumerable<TValue> where TValue : IRunDevice
{
/// <summary>
/// 新建設備的ID，且唯一
/// </summary>
/// <returns></returns>
string BuildDeviceID();
/// <summary>
/// 增加設備
/// </summary>
/// <param name="key"></param>
/// <param name="val"></param>
void AddDevice(TKey key, TValue val);
/// <summary>
/// 刪除設備
/// </summary>
/// <param name="key"></param>
void RemoveDevice(TKey key);
/// <summary>
/// 移除所有設備
/// </summary>
void RemoveAllDevice();
/// <summary>
/// 獲得值集合
/// </summary>
/// <returns></returns>
List<TValue> GetValues();
/// <summary>
/// 獲得關鍵字集合
/// </summary>
/// <returns></returns>
List<TKey> GetKeys();
/// <summary>
/// 獲得設備的ID和名稱
/// </summary>
/// <returns></returns>
Dictionary<int, string> GetDeviceIDAndName();
/// <summary>
/// 獲得高優先運行設備
/// </summary>
/// <param name="vals"></param>
/// <returns></returns>
TValue GetPriorityDevice(TValue[] vals);
/// <summary>
/// 獲得單個設備
/// </summary>
/// <param name="key"></param>
/// <returns></returns>
TValue GetDevice(TKey key);
/// <summary>
/// 獲得設備數組
/// </summary>
/// <param name="para">IP或串口號</param>
/// <param name="ioType">通訊類型</param>
/// <returns></returns>
TValue[] GetDevices(string para, CommunicationType ioType);
/// <summary>
/// 獲得指定IP和工作模式的網絡設備
/// </summary>
/// <param name="remoteIP"></param>
/// <param name="workMode"></param>
/// <returns></returns>
TValue[] GetDevices(string remoteIP, WorkMode workMode);
/// <summary>
/// 獲得指定工作模式的網絡設備
/// </summary>
/// <param name="workMode"></param>
/// <returns></returns>
TValue[] GetDevices(WorkMode workMode);
/// <summary>
/// 獲得設備數組
/// </summary>
/// <param name="ioType"></param>
/// <returns></returns>
TValue[] GetDevices(CommunicationType ioType);
/// <summary>
/// 按設備類型獲得設備
/// </summary>
/// <param name="devType"></param>
/// <returns></returns>
TValue[] GetDevices(Device.DeviceType devType);
/// <summary>
/// 判斷設備是否存在
/// </summary>
/// <param name="key"></param>
/// <returns></returns>
bool ContainDevice(TKey key);
/// <summary>
/// 根據輸入參數，判斷是否包括設備
/// </summary>
/// <param name="para">IP或串口號</param>
/// <param name="ioType">設備通訊類型</param>
/// <returns></returns>
bool ContainDevice(string para, CommunicationType ioType);
/// <summary>
/// 設置用戶級別
/// </summary>
/// <param name="userlevel"></param>
void SetUserLevel(UserLevel userlevel);
/// <summary>
/// 設置是否注冊
/// </summary>
/// <param name="isreg"></param>
void SetIsRegLicense(bool isreg);
/// <summary>
/// 獲得可用設備數
/// </summary>
int Count { get; }
/// <summary>
/// 獲得設備的計數器的值
/// </summary>
/// <param name="key"></param>
///<returns></returns>
int GetCounter(TKey key);
/// <summary>
/// 設置計數器的值
/// </summary>
/// <param name="key"></param>
/// <param name="val"></param>
void SetCounter(TKey key, int val);
}
4.2 設備容器
設備驅動管理器是對Dictionary<Key,Value>的封裝，Key是設備驅動的ID，Value是IRunDevice設備驅動接口。設備驅動管理器需要跨線程應用，所以對Dictionary操作要加線程同步鎖。
當時使用的是.NET Framework 2.0框架，沒有ConcurrentDictionary(Of TKey, TValue)字典類，這個類的所有公共和受保護的成員都是線程安全的，使用原子性操作，適合多個線程之間同時使用。再重構時可以使用ConcurrentDictionary類代替Dictionary類，因為ConcurrentDictionary的所有操作使用到了Monitor線程同步類，不需要自己再進行封裝。
不貼ConcurrentDictionary類的源代碼了，具體使用參考MSDN。
查尋設備驅動管理器中最大的設備ID，並在此基礎上加1。這塊代碼很簡單，
如下：
public string BuildDeviceID()
{
if(_dic.Count>0)
{
int maxID=_dic.Max(d => d.Value.DeviceParameter.DeviceID);
return (++maxID);
}
else
{
return 0;
}
}
增加設備驅動是需要生成設備ID，一般采用手動增加設備驅動，所以在這塊不需要加線程同步鎖。
框架平台所有組件要共享設備驅動管理器，所以會涉及到跨線程應用，特別
是當集合發生改變的時候，可能會出現異常。例如：啟動框架平台的時候，IO控制器已經啟動，IO控制器從設備驅動管理器提取自己的設備列表，但是這時有可能還沒有加載完設備驅動，當有新的設備驅動增加到設備驅動管理時，可能會引發沖突。
所以，在增加設備、刪除設備和獲得設備列表的時候增加了線程同步鎖，例如：lock (_SyncLock)。
有多個獲得設備的構造函數（GetDevices），主要是滿足不同的應用場景。
請參考“4.1接口定義”。
另外，獲得高優先運行設備的GetPriorityDevice函數在上一章節已經介紹了。
在接口定義中有SetCounter和GetCounter兩個函數，用在通訊過程中。
應用場景是這樣的，在並發和自控通訊模式中，設備驅動一直處於在通訊正常的情況下，但是突然發生線路中斷或其他原因導致無法接收到數據時，那麼設備驅動一直無法接收到數據，也無法對通訊狀態進行檢測以及改變相應的數據信息，也就是說現實情況已經發生改變，但是設備驅動卻無法得到響應。
為了防止這種情況的出現，設備驅動每次發送數據時，通過GetCounter函數獲得當前設備驅動的計數器，對計數器（變量）+1操作，並通過SetCounter函數把計數器（變量）再寫到設備驅動管理器中。在異常接收數據的時候，執行相同的流程，但是執行-1操作。如果一直發送數據，而沒有接收到數據時，當前設備驅動的計數器就會一直在累加。如果大於等於某個值的時候，就會通過RunIODevice(new byte[]{})驅動當前設備，執行整個設備處理流程，二次開發的代碼塊就會被調用，來完成此類應用場景的狀態改變和數據變化。代碼如下：
int counter = DeviceManager.GetInstance().GetCounter(dev.DeviceParameter.DeviceID.ToString());
int sendNum = SessionSocketManager.GetInstance().Send(dev.DeviceParameter.NET.RemoteIP, data);
if (sendNum == data.Length && sendNum != 0)
{
DeviceMonitorLog.WriteLog(dev.DeviceParameter.DeviceName, "發送請求數據");
Interlocked.Increment(ref counter);
}
else
{
Interlocked.Increment(ref counter);
DeviceMonitorLog.WriteLog(dev.DeviceParameter.DeviceName, "嘗試發送數據失敗");
}
dev.ShowMonitorIOData(data, "發送");
if (counter >= 3)
{
try
{
dev.RunIODevice(new byte[] { });
}
catch (Exception ex)
{
DeviceMonitorLog.WriteLog(dev.DeviceParameter.DeviceName, ex.Message);
GeneralLog.WriteLog(ex);
}
Interlocked.Exchange(ref counter, 0);
}
DeviceManager.GetInstance().SetCounter(dev.DeviceParameter.DeviceID.ToString(), counter);
對於發送和接收數據會在不同的線程上完成，在對計數器（變量）進行+1和-1操作的時候使用到了Interlocked類，用於多個線程共享的變量提供原子操作，防止在多處理器上並行操作時可能引發的異常或數據遭到破壞。
這樣改造後，不僅可以在IO控制器對設備進行引用，也可以在其他組件使用。如果遇到類似的情況，希望使用ConcurrentDictionary類。
作者：唯笑志在
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