我的WCF之旅 (11): 再谈WCF的双向通讯-基于Http的双向通讯 V.S. 基于TCP的双向通讯

在一个基于面向服务的分布式环境中,借助一个标准的、平台无关的Communication Infrastructure,各个Service通过SOAP Message实现相互之间的交互。这个交互的过程实际上就是Message Exchange的过程。WCF支持不同形式的Message Exchange,我们把这称之为Message Exchange Pattern(MEP), 常见的MEP包括: Request/Reply,Request/Forget(One-way)和Duplex。通过采用Duplex MEP,我们可以实现在Service端Callback Client的操作。虽然WCF为我们实现底层的通信细节,使得我们把精力转移到业务逻辑的实现,进行Transport无关的编程,但是对底层Transport的理解有利于我们根据所处的具体环境选择一个合适的Transport。说到Transport, WCF 经常使用的是以下4个:Http,TCP,Named Pipe,MSMQ。由于不同协议自身的差异,他们对具体MEP的支持方式也会不同,我们今天就来谈谈Http和TCP对Duplex的支持。

一、Sample

为了使大家对在WCF如何实现双向通信(Bidirectional Communication)有一个直观的理解,我们先来看一个简单的Sample。我们照例采用下面的4层结构和Calculator的例子:

1.Contract:Artech.DuplexWCF.Contract. ICalculator

using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;using System.ServiceModel;namespace Artech.DuplexWCF.Contract{    [ServiceContract(CallbackContract = typeof(ICallback))]    public interface ICalculator    {        [OperationContract(IsOneWay = true)]        void Add(double x, double y);    }}

由于模拟的是通过Callback来显示Add方法计算的结果,我把Add Operation设置成One-way。在Service Contract中设置了Callback Contract,Callback Contract定义在Interface Artech.DuplexWCF.Contract. ICallback中:

using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;using System.ServiceModel;namespace Artech.DuplexWCF.Contract{    [ServiceContract]    public interface ICallback    {        [OperationContract(IsOneWay = true)]        void DisplayResult(double result);    }}

2.Service: Artech.DuplexWCF.Service. CalculatorService

using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;using Artech.DuplexWCF.Contract;using System.ServiceModel;namespace Artech.DuplexWCF.Service{    public class CalculatorService:ICalculator    {        ICalculator Members#region ICalculator Members        public void Add(double x, double y)        {            double result = x + y;             ICallback callback = OperationContext.Current.GetCallbackChannel<ICallback>();            callback.DisplayResult(result);        }        #endregion    }}

在Service端,通过OperationContext.Current.GetCallbackChannel来获得Ciient指定的CallbackContext instance,进而调用Client的Operation。

3.Hosting:

Configuration:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?><configuration>    <system.serviceModel>                <services>            <service name="Artech.DuplexWCF.Service.CalculatorService">                <endpoint address="net.tcp://localhost:9999/calculator"  binding="netTcpBinding" contract="Artech.DuplexWCF.Contract.ICalculator" />                            </service>        </services>    </system.serviceModel></configuration>

我们通过netTcpBinding来模拟基于TCP的双向通信。

Program:

using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;using System.ServiceModel;using Artech.DuplexWCF.Service;namespace Artech.DuplexWCF.Hosting{    class Program    {        static void Main(string[] args)        {            using (ServiceHost calculatorHost = new ServiceHost(typeof(CalculatorService)))            {                calculatorHost.Opened += delegate                {                    Console.WriteLine("The calculator service has begun to listen");                };                calculatorHost.Open();                Console.Read();            }        }    }}

4.Client:

Configuration:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?><configuration>    <system.serviceModel>        <client>            <endpoint address="net.tcp://localhost:9999/calculator" binding="netTcpBinding"                bindingConfiguration="" contract="Artech.DuplexWCF.Contract.ICalculator"                name="defaultEndpoint" />        </client>    </system.serviceModel></configuration>

Callback:Artech.DuplexWCF.Client. CalculatorCallback

using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;using Artech.DuplexWCF.Contract;namespace Artech.DuplexWCF.Client{    public class CalculatorCallback:ICallback    {        ICallback Members#region ICallback Members        public void DisplayResult(double result)        {            Console.WriteLine("The result is {0}", result);        }        #endregion    }}

Callback的操作-显示计算结果,实现在Artech.DuplexWCF.Client. CalculatorCallback中,他实现了在Contract中定义的Callback Contract:Artech.DuplexWCF.Contract. ICallback。

Program:

using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;using Artech.DuplexWCF.Contract;using System.ServiceModel;namespace Artech.DuplexWCF.Client{    class Program    {        static void Main(string[] args)        {            DuplexChannelFactory<ICalculator> channelFactory = new DuplexChannelFactory<ICalculator>(new InstanceContext(new CalculatorCallback()),"defaultEndpoint");            ICalculator calculator = channelFactory.CreateChannel();            Console.WriteLine("Try to invoke the Add method");            try            {                calculator.Add(1, 2);            }            catch (Exception ex)            {                Console.WriteLine("An Exception is thrown!\n\t:Type:{0}\n\tMessage:{1}", ex.GetType(), ex.Message);            }            Console.Read();        }    }}

在创建DuplexChannelFactory< ICalculator>中,指定了Callback Context Instance: 一个实现了Callback Contract的CalculatorCallback 对象。该对象在Service中通过OperationContext.Current.GetCallbackChannel<ICallback>()获得。

通过运行程序:

2. 基于Http的双向通讯V.S.基于TCP的双向通讯

由于Http和TCP在各自协议上的差异,他们实现双向通信的发式是不同的。

Http是一个应用层的协议,它的主要特征就是无连接和无状态(connectless & stateless )。它采用传统的Request/Reply的方式进行通信,Client发送Http Request请求Server的某个资源,Server端接收到该Http Request, 回发对应的Http Response。当Client端接收到对应的Response,该Connection会关闭。也就是说Client和Server的Connection仅仅维持在发送Request到接收到Response这一段时间内。同时,每次基于Http的 connection是相互独立,互不相干的,当前connection无法获得上一次connection的状态。为了保存调用的的状态信息,ASP.NET通过把状态信息保存在Server端的方式实现了对Session的支持,具体的做法是:ASP.NET为每个Session创建一个Unique ID,与之关联一个HttpSessionState对象,并把状态信息保存在内存中或者持久的存储介质(比如SQL Server)中。而WCF则采用另外的方式实现对Session的支持:每个Session关联到某个Service Instance上。

回到我们WCF双向通信的问题上,当Client调用Service之前,会有一个Endpoint在Client端被创建,用于监听Service端对它的Request。Client对Service的调用会建立一个Client到Server的Connection,当Service在执行操作过程中需要Callback对应的Client,实际上会建立另一个Service到Client的Http connection。虽然我们时候说WCF为支持双向通信提供Duplex Channel,实际上这个Duplex channel是由两个Request/Reply Channel组成的。

而对于TCP/IP簇中的传输层协议TCP,它则是一个基于Connection的协议,在正式进行数据传输的之前,必须要在Client和Server之后建立一个Connection,Connection的建立通过经典的“3次握手”来实现。TCP天生就具有Duplex的特性,也就是说当Connection被创建之后,从Client到Sever,和从Server到Client的数据传递都可以利用同一个Connection来实现。对于WCF中的双向通信,Client调用Service,Service Callback Client使用的都是同一个Connection、同一个Channel。所以基于TCP的Duplex Channel才是真正意义上的Duplex Channel。

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