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2008-04-15 20:19:35
SCIM输入法架构分析(上)
文档格式与术语说明
1. 概述
SCIM
是Smart Common Input
Method的简称，它是一个输入法框架，由苏哲领导开发的。作为新一代输入法框架，其架构设计精良，具有很好的扩充性和灵性性，代码质量也非常高，称得
上是国内经典的开源项目了。本文试图对SCIM的架构进行分析，了解它的架构，也许并不能帮助你更好的使用它，但对于添加新的输入法引擎，或者把它移植到
其它平台，会有一些帮助。不过，即使单从学习的角度出发，了解它的架构，对于提高设计能力也是有很大好处的。
SCIM具有如下特点：
1. 完全面向对象的设计，并用C++实现。
2. 高度模块化。
3. 非常灵活的设计，支持动态加载不同的输入法，支持C/S模型运行。
4. 简单的编程接口。
5. 对UNICODE提供全面支持。
6. 提供了一些非常好用的工具函数，可以大大加快开发进度。
7. 提供了功能丰富的GUI panel。
8. 提供了统一的配置框架。
9. 很方便的集成现存的输入法。
10. 不但支持传统的键盘输入法，也支持手写识别等新式输入法。
2. SCIM的组成部件
l 配置模块(Config)
l 输入法前端模块(FrontEnd)
l 输入法引擎模块(IMEngine)
l 进程间通信模块(IPC)
l 输入法Panel
l 输入法Helper
SCIM是高度模块化的，每个模块都非常独立。为了做到这一点，一方面需要从设计出发，让各个模块完成单一的功能，使模块本身是高内聚的。而另一方面，SCIM也采用了几种高级的技术：
l 针对接口编程。对于一些具有不同实现的模块，为了减少与调用者的耦合，提供一个抽象的接口是有必要的。配合下文所介绍的动态加载机制，模块的调用者根本不关心采用的哪种实现，接口与实现是分开的，它使用的是模块的抽象接口，模块的实现变化时，对模块的使用者几乎没有影响。
l 模块动态加载机制。SCIM的整个设计干净利落，框架就是框架，其它任何附加的功能都是通过插件来实现的，在运行时才动态的加载进来。不同的平台对于动态库的处理方式有些不一样，SCIM实现了一个module类，对操作系统的底层函数进行了封装，同时提供面向对象的接口，使用更加方便。
l signal/slot
机制。多个不同的对象协作起来完成一项任务，是面向对象设计的特点之一。消息在这些对象之间来回传递，特别是对于异步调用、事件/状态触发等情况，底层模
块需要调用上层模块中的函数。这样，模块之间的层次关系不再像面向过程中那样明显。凡事有利必有弊，如果设计得不好，可能会造成上层与下层之间紧密的耦
合，层次关系混乱。为了避免这个问题，SCIM里采用了signal/slot机制，上层向下层注册signal的处理器(slot)。当某个
signal触发时，下层模块回调signal的处理器(slot)。
下面我们一一分析各个模块。
2.1. 配置模块(Config)
所谓众口难调，再好的软件也无法满足不同用户，不同的环境下的需求。采用配置文件来定制软件，是惯用的手法。SCIM也不例外，但是作为输入法，也有其特殊性，多个应用程序（如Panel、输入法服务进程、手写、输入设置界面等）往往要共享一些配置信息。
如果这些应用程序都直接去操作配置文件，不但可能会发生访问冲突，导致配置文件被破坏。也可能出现配置不同步的情况，一个应用程序修改了配置信息，而其它应用程序毫不知情，无法让配置信息在所有相关进程中即时生效。
最好的办法是，所有的配置信息由一个应用程序负责统一管理。只有它能够直接存取配置文件，其它应用程序，都需要通过向它发送请求来存取配置信息。这样，以上几个问题都迎刃而解了。
无论直接存取配置文件，还是从其它进程中存取配置信息，对使用者来说，并不需要关心。也就是说，使用者关心的是接口提供的功能，而不关心具体的实现，实现改变后，也不应该影响使用者。为了让各个应用程序采用统一的方式存取配置信息，SCIM中定义了一个ConfigBase接口，使用者通过它存取配置信息。
由此可见，SCIM
中的配置模块有不同的实现，这些实现都要求遵循ConfigBase接口规范。SCIM提供了两个默认的实现，它们都是作为动态可加载模块形式出现的。一
个称为SimpleConfig，它是用来直接存取配置文件的，另一个称为SocketConfig，它是用来从输入法服务进程存取配置信息的。
2.2. 输入法前端模块(FrontEnd)
个人认为，输入法的前端(FrontEnd)
这种说法容易让人误解。按常识讲，相对后端而言，用户直接打交道的才称为前端，我开始以为前端就是Panel。其实不然，输入法是作为一个服务进程来实现
的，这里的前端是指输入法服务进程中接收请求的模块。它负责接收来自客户端应用程序的请求，把请求转发给具体的输入法引擎或者配置模块，最后把处理的结果
返回给客户端应用程序。
SCIM
中的前端也有不同的实现，这些实现都遵循FrontEndBase接口规范。SCIM提供了两个默认的实现，它们都是作为动态可加载模块形式出现的。一个
称为SocketFrontEnd，它定义了一套自己的通信协议，当然这协议是属于应用层的，它下层协议通常采用本地socket，但它并不限于某种特定
的承载层。客户端应用程序必须遵循这个协议，把请求按这个格式发上来，它就可以使用SCIM提供的服务。另外一个是基于XIM实现的，这是一种X
Window提供的老式输入方式，似乎一般很少使用。
2.3. 输入法引擎模块(IMEngine)
输入法引擎就是输入法的具体实现，比如拼音输入法，五笔输入法等等。不过在这里，输入法引擎其实是一个抽象的概念，可以是一种输入法，也可以是多种输入法，甚至只是一个输入法的代理。前面说过，SCIM只是一个输入法框架，其它输入法要挂到SCIM里来，就需要实现一个输入法引擎。
毫无疑问，SCIM
中的输入法引擎也有多种实现，这些实现都遵循IMEngineInstanceBase接口规范。SCIM提供了两个默认的实现，它们都是作为动态可加载
模块形式出现的。一个称为SocketInstance，它是一个输入法代理，一般来说，应用程序直接使用的就是它。另外一个称为
RawCodeInstance，顾名思意，就是将按键原封不动的输出。
其它输入法要挂到SCIM框架里来，需要实现IMEngineInstanceBase接口，并编译成一个动态库，放在指定的目录之中。所以SCIM并不与某种具体的输入法关联起来，而运行时动态加载进来的。其它输入法不在SCIM的核心之列，都是以单独的软件包发行的。
2.4. 进程间通信模块
输入法所服务的不是一个应用程序，而可能是系统中所有的应用程序。若把它作为应用程序的一部分来实现，会造成不必要的数据冗余，浪费硬件资源。作为一个单独的服务进程是合适的，用C/S模型来实现。所以进程间的通信机制必不可少，SCIM采用的本地socket方式，当然也可以用其它方式实现，但没有什么必要。
应用层协议封装在Transaction
中，它负责把特定的请求或事件等打包成数据包，也负责从数据包中取出请求或事件等。至于数据的实际传输，由Socket实现。服务器端使用
SocketServer，客户端使用SocketClient。Transaction使用的是Socket的抽象接口，并不关心是服务器端还是客户
端。
2.5. 输入法Panel
对于输入法来说，Panel是必不可少，若没有它，再好的输入法也是没有点睛之笔的作品。Panel不但给用户一种直观的反馈，如候选字，联想词组等，也提供了一些辅助功能，如中英文切换、全角半角切换，查看帮助信息等。
但是Panel是有GUI界面的，也就是说，Panel必须要与特定的GUI绑定起来，SCIM是一个输入法框架，应该尽量不要依赖于特定的平台。这一点上，SCIM做得很好，尽管SCIM实现了一个基于GTK的Panel，但它并不属于核心之列，它是一个完全独立的工具。
不管用哪一个GUI
实现Panel，有很大一部分代码都是相同或者相似的，SCIM把这些代码封装在两个类中，一个PanelAgent类供Panel的服务器端使用，
Panel本身通过它接收请求。另一个PanelAgent类供Panel的客户端使用，用它来与Panel进行交互。
2.6. 输入法Helper
一些新的输入法方式，如手写输入法等，当作传统的IMEngine来实现，比较麻烦也不太优雅。SCIM把这些输入法作为特殊处理，通过Helper集成进来。
SCIM输入法架构分析(下)
转载时请注明出处：http://blog.csdn.net/absurd/
1. 概述
SCIM
是Smart Common Input
Method的简称，它是一个输入法框架，由苏哲领导开发的。作为新一代输入法框架，其架构设计精良，具有很好的扩充性和灵性性，代码质量也非常高，称得
上是国内经典的开源项目了。本文试图对SCIM的架构进行分析，了解它的架构，也许并不能帮助你更好的使用它，但对于添加新的输入法引擎，或者把它移植到
其它平台，会有一些帮助。不过，即使单从学习的角度出发，了解它的架构，对于提高设计能力也是有很大好处的。
2. SCIM的组成部件
2.1. 配置模块(Config)
2.2. 输入法前端模块(FrontEnd)
2.3. 输入法引擎模块(IMEngine)
2.4. 进程间通信模块
2.5. 输入法Panel
2.6. 输入法Helper
(续)
2.7. 模块动态加载机制（Module)
SCIM只是一个框架，具体的输入法是通过动态库的方式加载进来的，而不是在编译时静态的绑起来的。SCIM实现了一个Module类，封装了操作系统底层函数，提供面向对象的接口。另外，在此基础之上，还实现了其它几个类对Module进行包装，提供更具体的服务。
ConfigModule 用于动态加载配置模块。
FilterModule用于动态加载过滤器模块。
FrontEndModule用于动态加载前端模块。
IMEngineModule用于动态加载引擎模块。
HelperModule用于动态加载辅助功能模块。
2.8. 其它组件
2.8.1. 过滤器(Filter)模块：提供动态的转换或过滤功能，可以实现诸如在中文繁体和简体之间进行转换的功能。
2.8.2. 异常处理：SCIM完全采用OOP编程，使用了C++的异常处理机制，大部分模块都有自己的异常处理类。
2.8.3. 类工厂：为解耦使用者与实现者之间的耦合，SCIM采用了类工厂的机制来封装对象的创建。
2.8.4. Signal/Slot：为解耦软件各层间的耦合，SCIM采用了Signal/Slot机制。
3. SCIM的动态行为（GTK+中）
3.1. 传统输入法
PanelClient/ SocketInstance/SocketConfig是在应用程序进程中运行的，但为了降低与应用程序的耦合，它们往往被封装在一个独立的模块里，比如在GTK+中就是这样做的。
Panel是作为一个单独的进程运行的，它通过PanelAgent与外界交互。
输入法服务进程也是一个单独进程，它通过SocketFrontEnd与外界交互。尽管它也可以是另外一个输入法服务进程的代理，不过那样做似乎没有什么意义。
3.2. 手写输入法
手写输入法不是作为一个普通的引擎来实现的。它往往是一个单独的进程，带有GUI界面。它通过HelperAgent把识别的字符串提交给Panel，或者转发一些事件给Panel，它与应用程序之间并无直接通信。
Panel在此时除了具体传统的功能外，同时还作为手写输入法与应用程序的中介者。
这里的应用程序和普通的应用程序没有差别，它根本不会觉察到手写输入法的存在，这可能也体现出SCIM设计的精妙之处吧。
4. SCIM框架与具体输入法的关联
具体的输入法要挂到SCIM中，那是一件非常简单的事情，只要实现IMEngineInstanceBase接口，编译成一个动态库，放到指定的目录即可。输入法的实现者不必花费时间去考虑如何与应用程序关联起来，专心的去实现输入法本身就行了。
5. SCIM与GTK+的关联
GTK+是GNOME的一套GUI，实现得也很精致。把输入法挂到GTK+中来很简单，和SCIM类似，它对输入法也作了抽象，它要求实现GtkIMContextClass接口，并编译成一个动态库，放到指定的目录即可。
关于GtkIMContextClass的描述，可能参考文档http://developer.gnome.org/doc/API/2.0/gtk/GtkIMContext.html。
6. SCIM的配置文件
6.1. SCIM的配置文件放在/usr/local/etc/scim中(与安装位置有关)：
Config文件放置的是与输入法有关的配置信息，包括输入法前端、输入法引擎、Panel、快捷键等的参数。
Global文件放置的是与输入法无关的配置信息，但这些信息对SCIM的环境来说，是必不可少的，如socket地址、panel应用程序名、socket超时时间等。
6.2. 数据文件和资源文件放在/usr/local/share/scim/中(与安装位置有关)：
icons 中是放置的图片文件。
Pinyin之类的目录放的是具体输入法需要的数据文件。
