DLR の COM バインダーに対する考察

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DLRを使ったExcelプログラミングというエントリーで、興味深いご指摘をいただきました。それは、COMオブジェクトのリリースを誰が面倒を見てくれるのかというものです。この問題を考える上で意識しないといけないのが、オブジェクトのライフサイクルの管理という側面です。具体的には、以下のようなものです。

  • マネージ オブジェクトは、GCによって回収される。
  • COM オブジェクトは、COMサーバーが参照カウンタが0になった時点で消滅させる。

オブジェクトの生存の可否そのものが、異なる観点で管理されているのです。つまり、

  • マネージ オブジェクトは、マネージヒープ上で参照されないものがGCによって回収される。つまり、ルート オブジェクトから辿っていけないオブジェクトが、回収の対象になる。
  • COMは参照カウンタで管理していおり、マネージコードからはRCWが内部で参照カウンタに対する操作を行う。従って、RCWが回収されない限り参照カウンタがデクリメントされない。

ということです。COM参照をカウンタを適切なタイミングでデクリメントするには、Marshal.ReleaseComObjectメソッドを呼ぶ必要があります。
(注)GCはCLRホスト内に存在しますので、アプリケーションがアンロードされれば解放されます。アンロード前にCOMサーバーを解放するために、Marchal.ReleaseComObjectを呼ぶかGC.Collectを呼び出す必要があるだけです。

この考えをベースに.NET Framework 4.0で導入されるDLRについて考えていきます。C#言語では、dynamicというキーワードによってレイトバインディングが実現されます。dynamicというキーワードを付与した変数は、コンパイルされたILを見るとSystem.Object型がSystem.Runtime.CompilerServices.DynamicAttributeによって振る舞いを変えるようになっています。この振る舞いを変えるという言葉の意味は、以下のようなことを意味しています。

  • 通常のメソッド呼び出し：IL上は、直接メソッドを呼び出す(MethodInfoを示すマネージポインタである)。
  • dynamic属性を持つオブジェクトのメソッド呼び出し：名前によってMethodInfoを取得してから、Invokeで呼び出す(この意味で、リフレクションを使ってMethodInfoを取得してからInvokeするのと同じです。厳密には、DLRのバインダーによってこれらの処理が行われます)。

つまりdynamicというキーワードは、リフレクションを使ってメソッドを呼び出す代わりにDLRが実行時にメソッド名の文字列からメソッドを呼び出してくれることになります。この時のパラメータの型に応じた呼び出しを最適化するために、CallSiteキャッシングという仕組みをDLRは用意しているのです。CallSiteキャッシングによって、同じパラメータを使ったメソッド呼び出しが高速化されるというメリットがあります。つまり実行時に文字列でメンバーを解決するが、繰り返し呼び出す場合の高速化メカニズムが用意されているのがDLRというレイトバインディングになります。今までのメソッド呼び出し比較した場合に、コンパイラが解決するか、実行時に解決するかという違いから速度的にdynamicの方が不利になるケースもあることでしょう。ですが、それは初回のメソッド呼び出し時のオーバーヘッドの違いで、2回目以降は同じとは言いませんが遜色ない程度に早くなると言えるでしょう。

これらの動的なメンバー呼び出しをCOMオブジェクトに適用するのが、DLRのCOMバインダーの役割になります。COMバインダーの設計思想は、VB6.0と同じようにCOMのAutomationインタフェースを使えるようにすることにあります。このため名前を使ってIDispatch::GetIDsOfNameメソッドでDispIDを取得してから、IDispatch::Invokeを呼び出すメカニズムを提供します。このことは、CLRにのCOMインタロップの仕組みとは異なっています。COMインタロップでは、インタロップ・アセンブリ(TLBから生成-tlbimp.exe-)を生成してアーリーバインディングを実現します。もちろん、自分でコードを記述するかVBコンパイラを使うことで、レイトバインディングを実現することもできました。これらのレイトバインディングが、コードを記述することなくCOMのAutomationインターフェース経由でCOMを扱えるようになるのが、DLRのCOMバインダーです。

ここまででdynamicキーワードでCOMを扱う時の特徴が理解できたのではないでしょうか。具体的には、以下のようなことです。

  • COMオブジェクトのインスタンスは、RCWでラップされている。
    参照カウンタは、RCWが管理している。
  • メンバー呼び出しは、COMバインダーがGetIDsOfName、Invokeを使って呼び出している。

そうするとCOMオブジェクトのインスタンスを早期に回収するには、プログラマがコードを記述する必要があるということです。この意味において、今までと何も変わらないということができます。異なるのは、メンバーを呼び出す内部の仕組みだけです。

但し、.NET Framework 4.0ベータ1では実装されていませんが、DLR-0.91のソースコードに含まれるMicrosoft.Scripting.ComRuntimeHelpers.IUnknownReleaseDelegate(Microsoft.Dynamicの中にあります)のコメントなど参照してみてください。この実装などが、DLRの最終形に入ってくればDLRのCOMバインダーでCOMオブジェクトのリリースまで管理してくれる可能性があります。まだ開発途中ですので、DLRの開発方向を調べたい場合はcodeplexのDLRを参照するようにしてください。

PS.DLRのCOMバインダーは、System.Dynamic.dllアセンブリに実装されています。