WCF技术剖析之八：ClientBase<T>中对ChannelFactory<T>的缓存机制

和传统的分布式远程调用一样，WCF的服务调用借助于服务代理（Service Proxy）。而ChannelFactory<T>则是服务代理的创建者。WCF采用基于终结点（Endpoint）服务消费方式：WCF服务通过一个或者多个终结点暴露给潜在的服务消费者，服务的消费中通过与之匹配的终结点与之交互。在客户端，我们具有两种典型的服务代理创建方式，其一是通过诸如SvcUtil.exe这样的工具导入服务的元数据生成相应的服务代理（一个继承自ClientBase<T>的类型）代码和相关配置；其二是直接通过相应的终结点信息（通过代码指定或者配置）创建ChannelFactory<T>对象，并借助该对象直接进行服务代理的创建。

实际上，即使通过ClientBase<T>对象进行服务调用，其内部也是调用ChannelFactory<T>创建的服务代理。整个ChannelFactory<T>的创建是一项相对复杂并且费时的工作，会涉及很多诸如反射、配置文件的读取等操作。为了提高服务调用的性能，在.NET 3.5中，WCF在ClientBase<T>中引入了ChannelFactory<T>的缓存机制。

一、如何实现对ChannelFactory<T>的缓存

为了让读者对ChannelFactory<T>的缓存机制有一个直观的认识，我们来做一个简单的实验：在一个Console应用中执行如下的代码，其中CalculatorClient可以看成是本节开篇时自定义的服务代理类。在本例中，先后以相同的方式（调用相同的构造函数，传入相同的参数）创建并开启了两个CalculatorClient对象，然后检验它们的ChannelFactory是否是相同的对象。

   1: CalculatorClient proxy1 = new CalculatorClient("calculateservice");
   2: proxy1.Open();
   3: CalculatorClient proxy2 = new CalculatorClient("calculateservice");
   4: proxy2.Open();Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(proxy1.ChannelFactory, proxy2.ChannelFactory) = {0}", 
   5: object.ReferenceEquals(proxy1.ChannelFactory, proxy2.ChannelFactory));

输出结果：

   1: object.ReferenceEquals(proxy1.ChannelFactory, proxy2.ChannelFactory) = True

从输出的结果，可以看出两个不同的ClientBase<T>对象使用了相同的ChannelFactory<T>对象。这得益于在.NET 3.5中新加入的ChannelFactory<T>的缓存机制。那么，在WCF客户端框架内部对ChannelFactory<T>的缓存是如何实现的呢？

实际上，ChannelFactory<T>的缓存实现很简单，被创建出来的ChannelFactory<T>集合通过ClientBase<T>的一个静态变量保存起来。我们可以将这个ChannelFactory<T>集合看成是一个字典，字典的值就是ChannelFactory<T>，而键则通过下面三个对象派生：

• CallbackInstance：以InstanceContext对象表示的对回调对象的封装；
• EndpointConfigurationName：终结点在配制文件中的名称；
• RemoteAddress：终结点的远程地址，类型为EndpointAddress。

它们分别与ClienBase<T>构造函数中相应的参数相匹配。当调用某个构造函数创建对象的时候，WCF将传入的三个参数作为Key（如果再构造函数中并未指定相应的参数，会使用默认值，EndpointConfigurationName、CallbackInstance和RemoteAddress的默认值分别为*、null和null），从缓存（静态变量）中去找匹配的ChannelFactory<T>对象，如果成功找到，则直接返回，否则重新创建，在返回之前将其放入缓存中。

从这个意义上讲，多个ClienBase<T>对象能够重用相同的ChannelFactory<T>对象的前提是它们使用相同的构造函数，并传入相同的参数被创建。为了验证这一点，再来做一个实验，只须要将上面的例子稍加修改，通过另一个重载构造函数来创建CalculatorClient对象。

   1: CalculatorClient proxy1 = new CalculatorClient("calculateservice"，new EndpointAddress("http://127.0.0.1:9999/calculateservice");
   2: proxy1.Open();
   3:  
   4: CalculatorClient proxy2 = new CalculatorClient("calculateservice");
   5: proxy2.Open();
   6: Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(proxy1.ChannelFactory, proxy2.ChannelFactory) = {0}", 
   7: object.ReferenceEquals(proxy1.ChannelFactory, proxy2.ChannelFactory));
   8:  

输出结果：

   1: object.ReferenceEquals(proxy1.ChannelFactory, proxy2.ChannelFactory) = False

实际上，proxy1和proxy2最终使用的终结点地址是相同的（http://127.0.0.1:9999/ calculatorservice），只不过一个是通过代码指定的，另一个则是通过配置文件配置的。但是，就是因为创建ClienBase<T>时使用了不同的构造函数重载，导致不能重用同一个ChannelFactory<T>对象。

ChannelFactory<T>的重用避免了频繁地常见ChannelFactory<T>对象，从而获得更好的性能。在具体的应用中，我们应该尽可能地利用这样的机制。但是，由于编程人员对ChannelFactory<T>的缓存机制不了解，不知不觉就会使这个缓存机制失效。接下来就来讨论这个问题。

二、ChannelFactory<T>缓存机制的失效

总体来讲，下面的两种情况会引起ChannelFactory<T>缓存机制失效。

• 在构造函数中传入绑定对象构建ClientBase<T>；
• 在ClientBase<T>开启（调用Open方法）之前，访问如下三个只读属性：ChannelFactory、Endpoint和ClientCredential。

为了加深读者的理解，我们通过实验的方式来证实上面的两种说法。为了验证在构造函数中传入绑定对象对ChannelFactory<T>缓存机制的影响，写了如下的代码：通过Binding和EndpointAddress对象创建ClienBase<T>对象。

   1: Binding binding = new BasicHttpBinding();
   2: EndpointAddress address = new EndpointAddress("http://127.0.0.1:9999/calculateservice");
   3: CalculatorClient proxy1 = new CalculatorClient(binding,address);
   4: proxy1.Open();
   5: CalculatorClient proxy2 = new CalculatorClient(binding, address);
   6: proxy2.Open();
   7: Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(proxy1.ChannelFactory, proxy2.ChannelFactory) = {0}", 
   8: object.ReferenceEquals(proxy1.ChannelFactory, proxy2.ChannelFactory));

输出结果：

   1: object.ReferenceEquals(proxy1.ChannelFactory, proxy2.ChannelFactory) = False

接下来，再通过实验整个在ClientBase<T>开启（调用Open方法）之前访问ChannelFactory、Endpoint和ClientCredential三个只读属性对ChannelFactory<T>缓存机制的影响。在这里，以访问ChannelFactory属性为例

   1: CalculatorClient proxy1 = new CalculatorClient("calculateservice");
   2: ChannelFactory<ICalculator> factory = proxy1.ChannelFactory;
   3: proxy1.Open();
   4: CalculatorClient proxy2 = new CalculatorClient("calculateservice");
   5: proxy2.Open();
   6: Console.WriteLine("object.ReferenceEquals(proxy1.ChannelFactory, proxy2.ChannelFactory) = {0}", 
   7: object.ReferenceEquals(proxy1.ChannelFactory, proxy2.ChannelFactory));
   8:  

输出结果：

   1: object.ReferenceEquals(proxy1.ChannelFactory, proxy2.ChannelFactory) = False

在上面的例子中，在Proxy1的Open方法调用之前，调用了只读属性ChannelFactory，并将其赋值到一个临时变量中，中间根本没有对ChannelFactory<T>作任何修改，仅仅一次我们认为微不足道的对只读属性的访问就破坏了WCF客户端框架对ChannelFactory<T>的缓存机制。

三、如何有效利用ChannelFactory<T>的缓存机制

为了能够充分利用ChannelFactory<T>的缓存机制，获得更好的服务调用性能，我们可以得出以下两个最佳实践：

• 避免通过人为指定绑定对象创建ClientBase<T>对象，应该尽可能使用配置的绑定信息；
• 避免在ClientBase<T>开启之前读取ChannelFactory、Endpoint和ClientCredential三个属性，或者在创建ClientBase<T>之后显式调用Open方法开启ClientBase<T>对象。

注：部分内容节选自《WCF技术剖析（卷1）》第八章:客户端（Clients）

WCF技术剖析系列：

WCF技术剖析之一：通过一个ASP.NET程序模拟WCF基础架构

WCF技术剖析之二：再谈IIS与ASP.NET管道

WCF技术剖析之三：如何进行基于非HTTP的IIS服务寄宿

WCF技术剖析之四：基于IIS的WCF服务寄宿（Hosting）实现揭秘

WCF技术剖析之五：利用ASP.NET兼容模式创建支持会话（Session）的WCF服务

WCF技术剖析之六：为什么在基于ASP.NET应用寄宿（Hosting）下配置的BaseAddress无效

WCF技术剖析之七：如何实现WCF与EnterLib PIAB、Unity之间的集成

WCF技术剖析之八：ClientBase<T>中对ChannelFactory<T>的缓存机制

WCF技术剖析之九：服务代理不能得到及时关闭会有什么后果?

WCF技术剖析之十：调用WCF服务的客户端应该如何进行异常处理

WCF技术剖析之十一：异步操作在WCF中的应用（上篇）

WCF技术剖析之十一：异步操作在WCF中的应用（下篇）

WCF技术剖析之十二：数据契约（Data Contract）和数据契约序列化器（DataContractSerializer）

WCF技术剖析之十三：序列化过程中的已知类型（Known Type）

WCF技术剖析之十四：泛型数据契约和集合数据契约（上篇）

WCF技术剖析之十四：泛型数据契约和集合数据契约（下篇）

WCF技术剖析之十五：数据契约代理（DataContractSurrogate）在序列化中的作用

WCF技术剖析之十六：数据契约的等效性和版本控制