快速入门系列--WCF--02消息、会话与服务寄宿

经过WCF基础的ABC学习，已经可以构建简单的WCF的服务，使用不同的服务地址和绑定类型，根据业务提供所需的服务契约。但不禁想问，服务所使用的消息报文是什么样的形式么？蕴含什么样内容呢？WCF服务是否支持会话？WCF所提供的服务是单例的呢还是单调的呢？服务寄宿和客户端代理是如何实现的呢？接下来，将以这些问题为线索进行深入学习，包容包括XML序列化与SOAP消息、会话与实例、服务寄宿与客户端代理。

可以这么说，整个WCF服务都是构建在SOAP消息的基础上的，而SOAP消息是建立在XML这种跨平台的数据格式的基础上的，有人可能会说WCF也支持Restful风格的服务并支持json格式的数据，的确是这样，但这只是当时情况下的折中。现在可以发现，基本上以json格式为基础的restful服务其实都转化为了WebAPI项目，而不是WCF。所以仍然可以认为，WCF的初衷是为企业提供可靠的分布式SOA服务的，而WebAPI的出现，为WCF的不足之处进行了有利补充，用于提供公共的对外服务，更加的轻量级并与当下的互联网环境结合的更妥当。说了这么多，目的只有一个就是学习WCF一定要意识到学习SOAP相关知识的重要性，因为整个WS-*网络服务标准协议簇都建立在其之上，而与SOAP的基础XML相关的知识也就同样凸显出来了，其中最重要的就是XML的序列化，接下来通过图表进行简要的介绍。

知识点	诠释
消息格式化器MessageFormatter	WCF中消息的序列化和反序列化操作依赖该组件，服务器端(DispatchMessageFormatter)和客户端(ClientMessageFormatter)，此外还可以通过实现IDispatch/ClientMessageFormatter接口自定义消息格式化器，例如压缩消息。
序列化器的选择	包括DataContractSerializer和XmlSerializer，后者存在多年，简单有效；前者是WCF专门构建的，可以用于复杂场景，是默认选择。
数据契约的等价性	在生产系统中，会出现修改接口的场景（例如添加删除接口方法数据成员，尽量避免），可能会对原有系统造成破坏，可以通过使用系统提供的扩展字段来避免这样的情况发生，附上一个可空的例子。 <xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" xmlns:tns="http://www.sory.com"> <xs:complexType name="Customer"> <xs:sequence> <xs:element name="Address" nillable="true" type="xs:string"/> </xs:sequence> </xs:complexType> </xs:schema>
数据契约和数据成员	DataContractAttribute和DataMemberAttribute的本质是通过反射进行序列化为数据流，WCF支持集合数据和字典数据的数据契约

.此外，XML的文档结构描述方式，xsd文件和原来的DTD文件的相关知识也注意学习，可以参看http://utopialxw.iteye.com/blog/1218622。

接下来的消息部分，内容很多，但实际中比较重要的仅仅是WS-Addressing的相关属性和在消息头中添加安全信息。WS-Addressing的相关属性如下表所示。

属性名	诠释
<To>	以URI的形式表示消息发送的目标地址，如果没有显示指定，则采用默认地址http://www.w3.org/2005/08/addressing/anonymous
<From>	以终结点引用的形式表示源终结点，不太常用
<ReplyTo>	以终结点引用的形式表示接受/回复消息的终结点，若未指定，则采用默认地址http://www.w3.org/2005/08/addressing/anonymous
<Action> *	以URI的形式表示消息的意图，比如调用服务操作
<MessageID>	以URI的形式表示消息的唯一标识
<RelatesTo>	表示关联消息的<MessageID>,比如将恢复消息的<RelatesTo>属性设置为请求消息的<MessageID>，从而关联两者
<ReferenceParameters>	可以以任何XML元素提供额外的辅助信息

另一个为添加安全信息:messageProperty.Headers.Add(HttpRequestHeader.Cookie, "SecurityToken="+securityToken);

常见的，XML编码通常设计XmlDictionary，XmlDictionaryWriter和XmlDictionaryReader等几个类。

这部分的内容主要集中在对实例上下文的概念和单例、单调、会话三种模式的理解。在托管应用程序中，当创建一个托管对象时，CLR会在托管堆为该对象分配内存空间，对象的生命的终结对应内存的回收。负责该部分工作的模块为GC，其对没有被"根"引用的对象进行回收，对于WCF来说，其实例上下文即为其根，其层级关系为ServiceHost->InstanceContext->ServiceInstance。

实力上下文的模式包括PerCall单调、会话PerSession和Single三种。在单调模式时，系统的并发性最好，但对资源的消耗很大，比如数据库支持100个并发，这是有100个服务实例同时打开，那么第101请求就无法得到服务。而单例模式对资源的消耗较少，每次完成调用就释放资源，但是当请求多时，会有很多请求需要排队，响应不够及时。而会话模式，根据用户来创建服务示例，算是一种折衷。

Tip:高性能和可伸缩性是软件设计与架构中永远不可同时兼顾的，高性能需要充足的资源，高扩展性需要尽可能的节约资源，所以才有软件架构是意向"权衡"的艺术，目的不是使得各方面达到最优，而是找到一个平衡点使得整体最优，在实践中，没有完美的方案，只有适合方案，必须具体问题具体分析。

服务寄宿的内容比较简单，主要包括ServiceHost，iis寄宿和window寄宿的介绍。

ServiceHost:是服务寄宿的核心，包括创建、终结点添加、开启和关闭等基本步骤，服务描述的创建和运行时框架体系的构建也与其息息相关。

对于iis寄宿和windows寄宿来说，在当下的互联网环境下，iis寄宿显得更加合理，其优点包括：自动化的进程激活和关闭；自动化的进程回收；自动化的进程健康监测；ASP.NET共享寄宿模式，将多个应用寄宿在通过一个工作进程，改善服务器密度和可伸缩性；ASP.NET动态编译。通过.svc文件来标识服务，提供ASP.NET并行和兼容两种模式，默认使用第一种，第二种仅在需要共享SessionState时，不常用。

客户端代理的内容相对稍微多一点，其涉及透明代理和真实代理的概念，一个精简的WCF框架和服务限流操作的例子。

服务代理：作为服务在客户端的本地代理，本身不承担功能实现，仅仅是在服务与客户端之间起到一个中介的作用，是一种透明代理，可以通过RemotingServices.IsTransparentProxy方法来判断，其最终都通过ChannelFactory<TChannel>创建。在托管环境中，AppDomain提供了一种轻量级的隔离机制，不同AppDomain之间通过封送(Marshaling)来传递对象。封送分为按值封送和按引用封送两种形式，前者通过序列化/反序列化重建一个相同的本地对象，实现不同AppDomain的数据共享；后者将远程对象的引用传递给本地，实现跨应用程序与的远程调用(RPC)。那么如何实现RPC呢，简单来说，如果需要在A域(应用程序域)调用B域创建对象，那么B域需要为该对象创建其引用System.Runtime.Remoting.ObjRef对象，并将其按值封送带A域。A域基于它创建代理对象，之后再调用时，代理对象通过ObjRef将调用请求跨域发送给远程对象，最后将远程调用得到的结果返回给客户端程序。实际上，代理对象包含两种类型，一种是上面提到的透明代理，另一种为System.Runtime.Remoting.Proxies.RealProxy表示的真是代理。透明代理依托于真实代理，其将调用请求转发给真实代理，真实代理完成真正的远程调用，如下图所示。

精简的WCF框架

服务端的流程包括:请求消息的接受和回复信息的发送；请求消息的解码和回复消息的编码；请求消息的反序列化和回复消息的序列化；服务对象的创建；服务操作的执行。

客户端的流程包括：请求消息的序列化和回复消息的反序列化；请求消息的编码和回复消息的解码；请求消息的发送和回复消息的接收。整体过程如下图所示。

最后介绍一下服务限流(Throttling)机制，WCF具有一个MaxConcurrentSessions的阈值，表示服务端允许的最大并发会话数量，默认为100（针对一个CPU），一旦超过服务端就会拒绝之后的服务。而客户端的调用在限定时间内如果无法被及时处理，就会抛出一个TimeoutException异常。

参考资料：

[1]蒋金楠. WCF全面解析[M]. 上海:电子工业出版社, 2012.