第一章. 规划思路

规划一个上层的IPC接口，这个接口将在未来封装底层的通讯机制（如同享内存、ZMQ或CommonAPI）。这样的规划要求接口满足笼统，以便于底层完成的细节对上层用户透明。下面是规划这样一个接口的一些主张：

1. 界说通用的IPC接口

功用笼统：界说一组通用的IPC功用，如发送音讯、接纳音讯、衔接办理等，而不依赖于详细的完成技能。
数据类型和格局：明确接口支撑的数据类型和格局，以确保数据可以在不同的底层技能间正确传递。

2. 接口办法规划

发送和接纳音讯：供给简洁的办法来发送和接纳音讯。
过错处理：界说过错处理机制，如反常抛出或过错回调。
衔接树立和断开：供给办法来办理IPC衔接的生命周期。

3. 异步与同步支撑

同步API：关于需求即时呼应的场景，供给同步的通讯办法。
异步API：为了进步效率，也供给异步的通讯接口，或许包括回调机制或基于Future/Promise的规划。

4. 装备和扩展性

装备接口：答运用户经过装备来改变底层完成，例如切换不同的通讯协议或调整功用参数。
扩展点：预留扩展点，答应未来增加新的通讯机制或特性。

5. 事情和告诉机制

事情监听：供给接口让用户可以监听和处理IPC相关的事情，如衔接树立、音讯到达等。

6. 透明度和封装

隐藏底层细节：确保上层用户不需求关怀底层通讯机制的细节。
接口一致性：无论底层完成怎么改变，坚持上层接口的一致性和稳定性。

7. 文档和示例

API文档：供给详尽的API文档，说明每个办法的用途、参数、返回值和或许抛出的反常。
运用示例：供给一些基本的示例代码，协助用户理解怎么运用这些接口。

8. 测验战略

接口测验：对上层接口进行完全的测验，确保在不同的底层完成下都能正常作业。
模仿底层完成：在测验时可以运用模仿的底层完成，以验证接口的正确性和鲁棒性。

这样的规划答应您在未来灵敏更换或晋级底层的IPC机制，一起坚持上层运用的稳定性和一致性。

第二章.运用战略形式

战略形式答应你界说一系列算法（在这种状况下是不同的IPC机制），将每个算法封装起来，并使它们可以相互替换。
这种形式特别适用于您的场景，由于它可以供给灵敏性来更改或扩展底层的IPC完成，而不影响上层运用的代码。

怎么运用战略形式：

界说IPC战略接口：
- 创立一个IPC战略接口，界说一切IPC办法的公共行为，例如发送音讯、接纳音讯、树立衔接等。
完成详细战略：
- 为每种IPC机制（如同享内存、ZMQ、CommonAPI）完成详细的战略类。这些类都完成IPC战略接口。
上下文办理：
- 创立一个上下文类，该类包括对IPC战略接口的引用。上层运用经过这个上下文类与IPC战略交互。
- 供给一个办法来更改上下文中的IPC战略，从而答应在运行时切换不同的IPC机制。
装备与灵敏性：
- 答运用户在运用装备或启动时挑选所需的IPC战略。
- 可以依据需求或功用要求动态更改战略。
封装战略完成细节：
- 确保战略的详细完成对上层用户是透明的，用户只需与上下文类交互。
测验和验证：
- 对每个IPC战略进行单元测验，确保其独立功用。
- 进行集成测验，确保战略在上下文办理下正确作业。

运用战略形式的优势在于：

灵敏性：轻松替换和扩展新的IPC机制。
解耦：上层运用不直接依赖于任何特定的IPC完成。
可维护性：每种IPC机制的改变不会影响到其他部分，便于办理和维护。

经过这种方法，您可以创立一个灵敏且可扩展的IPC接口，适应未来或许呈现的各种需求和改变。

2.1 规划示例

当然，我可以供给一个简化的C++接口示例，展示怎么规划一个上层IPC接口，这个接口将支撑同享内存、DBus以及SomeIP (经过vSomeIP) 作为底层通讯机制。我们将运用战略形式来规划这个接口。

首要，界说一个笼统的IPC战略接口，然后为同享内存、DBus和SomeIP完成详细的战略类。

1. 界说IPC战略接口

class IpcStrategy {
public:
    virtual ~IpcStrategy() {}
    virtual void sendMessage(const std::string& message) = 0;
    virtual std::string receiveMessage() = 0;
};

2. 完成详细战略类

关于每种通讯机制，我们需求一个详细的战略类。这儿，我们只供给框架性的代码，不包括详细的完成细节。

同享内存战略

class SharedMemoryStrategy : public IpcStrategy {
public:
    void sendMessage(const std::string& message) override {
        // 完成发送音讯到同享内存的逻辑
    }
    std::string receiveMessage() override {
        // 完成从同享内存接纳音讯的逻辑
        return "Received from Shared Memory";
    }
};

DBus战略

class DbusStrategy : public IpcStrategy {
public:
    void sendMessage(const std::string& message) override {
        // 完成发送音讯到DBus的逻辑
    }
    std::string receiveMessage() override {
        // 完成从DBus接纳音讯的逻辑
        return "Received from DBus";
    }
};

SomeIP战略

class SomeIpStrategy : public IpcStrategy {
public:
    void sendMessage(const std::string& message) override {
        // 完成发送音讯到SomeIP的逻辑
    }
    std::string receiveMessage() override {
        // 完成从SomeIP接纳音讯的逻辑
        return "Received from SomeIP";
    }
};

3. 上下文办理类

上下文类用于办理当前运用的IPC战略。

class IpcContext {
private:
    std::unique_ptr<IpcStrategy> strategy;
public:
    void setStrategy(std::unique_ptr<IpcStrategy> newStrategy) {
        strategy = std::move(newStrategy);
    }
    void sendMessage(const std::string& message) {
        if (strategy) {
            strategy->sendMessage(message);
        }
    }
    std::string receiveMessage() {
        if (strategy) {
            return strategy->receiveMessage();
        }
        return "";
    }
};

4. 运用示例

int main() {
    IpcContext context;
    // 运用同享内存战略
    context.setStrategy(std::make_unique<SharedMemoryStrategy>());
    context.sendMessage("Hello via Shared Memory");
    std::cout << context.receiveMessage() << std::endl;
    // 切换到DBus战略
    context.setStrategy(std::make_unique<DbusStrategy>());
    context.sendMessage("Hello via DBus");
    std::cout << context.receiveMessage() << std::endl;
    // 切换到SomeIP战略
    context.setStrategy(std::make_unique<SomeIpStrategy>());
    context.sendMessage("Hello via SomeIP");
    std::cout << context.receiveMessage() << std::endl;
    return 0;
}

请注意，这儿的代码只是一个框架示例，没有包括详细的完成细节。您需求依据每种通讯机制的实际状况来填充详细的逻辑。例如，同享内存战略或许需求内存映射、同步机制等，DBus和SomeIP战略需求与相应的库进行交互。

2.2 改善办法

怎么规划一个满足通用的接口，以支撑多种底层通讯机制，包括那些功用更为丰厚的高档IPC（如发布订阅、RPC）和功用较为基础的IPC（如同享内存）。

解决方案的思路：

基本与高档功用的区分：
- 将IPC功用分为“基本”和“高档”两类。
- 基本功用（如音讯发送和接纳）可以在一切IPC机制中完成。
- 高档功用（如发布订阅、RPC）或许不适用于一切机制。
接口分层规划：
- 规划一个核心IPC接口，只包括一切IPC机制都能支撑的基本功用。
- 关于支撑高档功用的IPC机制，供给扩展接口或额定的服务层。

示例接口规划

核心IPC接口

class IpcCoreInterface {
public:
    virtual ~IpcCoreInterface() {}
    virtual void sendMessage(const std::string& message) = 0;
    virtual std::string receiveMessage() = 0;
    // 其他基本功用...
};

高档功用接口

例如，为发布订阅和RPC界说额定的接口：

class IpcPubSubInterface {
public:
    virtual ~IpcPubSubInterface() {}
    virtual void publish(const std::string& topic, const std::string& message) = 0;
    virtual void subscribe(const std::string& topic) = 0;
    // 其他发布订阅功用...
};
class IpcRpcInterface {
public:
    virtual ~IpcRpcInterface() {}
    virtual void callRemoteFunction(const std::string& functionName, const std::string& args) = 0;
    // 其他RPC功用...
};

完成类

关于每种IPC机制，依据其才能完成恰当的接口。例如，同享内存或许只完成IpcCoreInterface，而DBus或许一起完成IpcCoreInterface和IpcPubSubInterface。

上下文办理

上下文办理类可以办理多个接口，答应在运行时依据详细的底层机制挑选适宜的接口。

class IpcContext {
private:
    std::unique_ptr<IpcCoreInterface> coreInterface;
    std::unique_ptr<IpcPubSubInterface> pubSubInterface;
    // 其他接口...
public:
    // 设置和运用不同的接口
};

综合考虑

关于不支撑高档功用的IPC机制（如同享内存），您可以考虑完成一个“适配器”或“桥接”层，该层在某种程度上模仿这些高档功用，但或许会有功用或功用上的约束。
当高档功用不行用时，供给恰当的过错处理或回退机制。

经过这种分层和模块化的规划办法，您可以在坚持接口一致性的一起，为不同才能的底层IPC机制供给支撑。

第三章.工厂形式

需求一个规划方案，其间同享内存只运用基本的IpcCoreInterface，而高档IPC方法（如DBUS或SomeIP）需求完成多种接口，例如IpcPubSubInterface和IpcRpcInterface。这种状况下，可以采用接口组合和适配器形式来规划。以下是一个或许的规划方案：

希望依据不同的底层通讯机制（如DBus或同享内存）创立详细的IPC实例，而不是单独针对每种操作（如发布订阅或RPC）创立实例。
工厂形式应当用于创立详细的通讯机制实例，而这些实例可以完成一个或多个接口，详细取决于它们支撑的功用。

规划方案：

接口界说：
坚持IpcCoreInterface、IpcPubSubInterface和IpcRpcInterface作为独立的接口。
详细完成类：
- 关于每种底层通讯机制（如DBus、同享内存），创立一个完成类。
- 这些类可以完成一个或多个接口，详细取决于它们支撑的功用。
工厂形式运用：
运用工厂形式来创立详细的通讯机制实例。

示例代码

接口界说

class IpcCoreInterface {
    // ... 核心接口办法
};
class IpcPubSubInterface {
    // ... 发布订阅接口办法
};
class IpcRpcInterface {
    // ... RPC接口办法
};

详细完成类

class DbusIpc : public IpcCoreInterface, public IpcPubSubInterface, public IpcRpcInterface {
    // ... 完成DBus相关的一切办法
};
class SharedMemoryIpc : public IpcCoreInterface {
    // ... 完成同享内存相关的办法
};

工厂类

class IpcFactory {
public:
    static std::unique_ptr<IpcCoreInterface> createIpc(const std::string& type) {
        if (type == "DBus") {
            return std::make_unique<DbusIpc>();
        } else if (type == "SharedMemory") {
            return std::make_unique<SharedMemoryIpc>();
        }
        // ... 其他IPC类型
        return nullptr;
    }
};

运用示例

int main() {
    auto ipc = IpcFactory::createIpc("DBus");
    // 经过dynamic_cast来运用高档功用（如果支撑）
    auto pubSub = dynamic_cast<IpcPubSubInterface*>(ipc.get());
    auto rpc = dynamic_cast<IpcRpcInterface*>(ipc.get());
    if (pubSub) {
        pubSub->publish("topic", "message");
    }
    if (rpc) {
        rpc->callRemoteFunction("functionName", "args");
    }
    return 0;
}

在这个规划中，IpcFactory依据传入的类型（如”DBus”或”SharedMemory”）来创立详细的IPC实例。这些实例或许完成了一个或多个接口，详细取决于它们的才能。运用dynamic_cast可以安全地转换指针类型，以便拜访特定的高档功用，条件是这些功用被底层通讯机制支撑。这种规划办法供给了灵敏性，一起确保了类型安全和功用的清晰分离。

第四章：规划形式对比

挑选工厂形式或战略形式取决于您的详细需求和规划方针。让我们来比较这两种形式：

工厂形式

工厂形式适合于创立目标时需求依据不同条件来挑选不同的类完成。这种形式隐藏了创立目标的详细逻辑，答应在运行时动态地决定要实例化哪个类。

运用场景：当您需求依据不同的状况（如装备文件、用户输入）来创立不同的IPC完成时，工厂形式非常适用。
优点：供给了一种创立目标的统一接口，使得上层代码不需求知道详细的类完成。
局限性：首要关注目标的创立，不触及目标的行为办理。

战略形式

战略形式答应在运行时切换目标的行为。它经过界说一系列的算法，并将每个算法封装在不同的战略类中，使得这些算法可以在运行时交换。

运用场景：如果您希望在运行时可以灵敏地更换IPC的完成方法，比如从同享内存切换到DBUS或SomeIP，战略形式更为适宜。
优点：进步了算法的可替换性和可扩展性，使得可以轻松地更换和增加新的IPC行为。
局限性：每个战略都需求完成相同的接口，或许不适用于行为差异极大的场景。

结合运用

在一些状况下，您乃至可以结合运用工厂形式和战略形式：

运用工厂形式来创立不同的IPC实例。
运用战略形式来办理这些实例的行为，答应在运行时切换不同的IPC战略。

挑选主张

如果您的首要需求是可以依据不同的条件创立不同类型的IPC目标，而这些目标一旦创立就不太或许改变其行为，则倾向于挑选工厂形式。
如果您需求在运行时依据不同的状况动态更改IPC行为，或许有多种行为需求在不同状况下切换，则战略形式愈加适宜。

综上所述，您的挑选应基于您的运用场景和详细需求。如果需求在运行时动态更改IPC机制，战略形式是更佳挑选。如果重点在于创立时的灵敏性和解耦，则工厂形式或许更适合。

C++ 创建兼容多个IPC机制的上层接口