并发中的同步--WCF并发体系的同步机制实现

在《WCF 并发的本质》中，我们谈到了WCF提供的三种不同的并发模式，使开发者可以根据具体的情况选择不同的并发处理的策略。对于这三种并发模式，Multiple采用的并行的执行方式，而Single和Reentrant则是采用串行的执行方式。串行执行即同步执行，在WCF并发框架体系中，这样的同步机制是如何实现的呢？

一、Concurrency.Single模式下的同步实现

实际上，WCF并发框架体系下针对Concurrency.Single模式的实现非常简单，其本质就是对InstanceContext进行加锁。如果采用反编译工具查看InstanceContext的定义，你会发现InstanceContext类中定义了一个类型为System.Object名为ThisLock的内部属性，而该属性实际上就是对基类CommunicationObject同名属性的引用，相关代码入下所示。WCF就是通过对InstanceContext的ThisLock进行加锁，确保了对InstanceContext的同步访问。

   1: public sealed class InstanceContext : CommunicationObject, IExtensibleObject<InstanceContext>
   2: {
   3:     //其它成员
   4:     internal object ThisLock
   5:     {
   6:         get
   7:         {
   8:             return base.ThisLock;
   9:         }
  10:     }
  11: }
  12: public abstract class CommunicationObject : ICommunicationObject
  13: {
  14:     //其它成员
  15:     protected object ThisLock { get; }
  16: }

具体来讲，WCF服务端运行时在处理服务调用消息请求之后，利用实例上下文提供者（InstanceContextProvider）创建新的或者获取现有的InstanceContext。然后，WCF会将请求消息分发给该InstanceContext对消息进行进一步处理。在处理操作执行之前，如果发现相应的服务采用的并发模式是ConcurrencyMode.Single，WCF运行时会试图获取InstanceContext的ThisLock上的锁，或者说后续的操作进行再对InstanceContext的ThisLock锁定的情况下执行的。这样就保证了单一的InstanceContext对象在ConcurrencyMode.Single并发模式下永远是以同步的方式被调用的。

二、Concurrency.Reentrant模式下的同步实现

在ConcurrencyMode.Single并发模式下，从请求被WCF服务端运行时分发给相应的InstanceContext到请求处理完成的整个过程中，InstanceContext被锁定。如果在服务操作执行过程中涉及到对客户端的回调，并且回调操作采用请求/回复消息交换模式，当被WCF服务端运行时接收到从客户端返回的回复消息后，会将请求消息再次分发给相同的InstanceContext。运行时分发回调回复消息与普通服务调用请求消息采用相同的机制，同样需要在对InstanceContext成功锁定的情况下进行。很明显，这样产生了死锁（Deadlock）。

所以，如果在服务操作执行过程中需要对客户端实施回调，要么将采用单向（One-way）的方式进行回调，要么将服务的并发模式设置成ConcurrencyMode.Reentrant或者ConcurrencyMode.Multiple。否则，如图1所示的InvalidOperationException异常会在进行回调操作的时候抛出。从异常消息我们可以看出，VS的汉化真的不敢恭维，如果要正常理解异常消息的含义，你需要知道这里的“邮件”、“可重输入”和“多个”是依次对“Message”、“Reentrant”和“Multiple”的翻译。

图1 在Single模式执行回调导致的异常

如果我们真的需要在服务操作过程中实施基于请求/回复模式的回调，毫无疑问采用Concurrency.Multiple并发模式可以解决死锁的问题，因为Concurrency.Multiple模式根本就是存在对InstanceContext加锁的问题。那么，在Concurrency.Reentrant模式下，WCF并发框架体系又是如何解决这个问题的呢？

Reentrant，翻译成汉语就是“重入”（VS将其翻译成“重输入”简直莫名其妙），意思是服务操作过程中完成了对外调用（Call Out）还能重新回到相应的位置继续执行。同Concurrency.Single模式一样，WCF运行时将调用请求消息分发给相应的InstanceContext之前，会先对其加锁。但是，在开始实施回调的之前，对InstanceContext的锁定会被解除，当回调返回后再对其加锁。

对于Concurrency.Reentrant有一点需要特别说明，当服务端进行回调时，由于加载InstanceContext上的锁会被释放，意味着其它服务请求会被分发给该InstanceContext。当回调返回的时候，如果InstanceContext正被用于才处理在进行回调过程抵达的请求，虽然自己是先来者，依然会等待，因为重入后的InstanceContext被锁定。如果等待的时间超过设定的超时时限，客户端会抛出TimeoutException异常。

由于WCF的并发是针对某个封装了服务实例的InstanceContext而言的，所以在不同的实例上下文模式下，会表现出不同的并发行为。在下一篇文章中，我将从具体的实例上下文模式的角度来剖析WCF的并发，敬请期待。