WCF分布式開發步步為贏(1)：WCF分布式框架基礎概念
眾所周知，系統間的低耦合一直是大型企業應用系統集成追尋的目標，SOA面向服務架構的出現為我們的如何利用現有企業系統資源進行企業ERP系統設計和實現提供了重要的參考原則。SOA如此炙手可熱，各大廠商都推出了自己的中間件產品，比如Oracle Fusion和 SAP NetWeaver，IBM、BEA等企業也推出了自己基于SOA的解決方案。基于J2EE平臺的SOA架構設計中的一個重要概念就是EJB企業服務總線，作用是實現各個系統的數據交互。而.NET平臺上，WCF就是微軟為各個系統的數據交互提供通訊基礎框架。由于論文課題的原因，我對產生了SOA（Service-oriented architecture，面向服務架構）有了接觸，并且產生了濃厚的興趣。故此對.NET平臺上基于SOA的企業應用系統集成和實現技術進行潛心學習，總結心得和體會,整理出布式開發的系列文章，與大家分享。
下面介紹一下《WCF分布式開發步步為贏》系列文章的結構。首先會是WCF分布式開發基礎概念的介紹，其次會設計各個知識點詳細的介紹和應用，中間會穿插與以前技術的對比分析，涉及服務契約、數據契約、操作契約、事物、安全、消息隊列等重要概念。同樣作為老徐一貫的風格，我會盡量做到文章的調理清晰、系統詳細、通俗易懂！也會放出標注的詳細代碼供大家參考學習。 本節文章的結構是：1.WCF基礎概念介紹2.WCF新的特性3.WCF框架模型4.實現代碼分析5.總結。
【1】WCF基礎概念介紹
要學習WCF，首先我們要清楚WCF的基本概念，那么什么是WCF呢？
WCF全稱Windows Communication Foundation，是Microsoft為構建面向服務的應用提供的分布式通信編程框架，是.NET Framework 3.5的重要組成部分。使用該框架，開發人員可以構建跨平臺、安全、可靠和支持事務處理的企業級互聯應用解決方案。
根據微軟官方的解釋，WCF（之前的版本名為“Indigo”）是使用托管代碼建立和運行面向服務（Service Oriented）應用程序的統一框架。它使得開發者能夠建立一個跨平臺的安全、可信賴、事務性的解決方案，且能與已有系統兼容協作。WCF是微軟分布式應用程序開發的集大成者，它整合了.Net平臺下所有的和分布式系統有關的技術，如Enterprise Sevices(COM+).Net Remoting、Web Service(ASMX)、WSE3.0和MSMQ消息隊列。以通信(Communiation)范圍而論，它可以跨進程、跨機器、跨子網、企業網乃至于 Internet；以宿主程序而論，可以以ASP.NET，EXE，WPF，Windows Forms，NT Service，COM+作為宿主(Host)。WCF可以支持的協議包括TCP，HTTP，跨進程以及自定義，安全模式則包括SAML， Kerberos，X509，用戶/密碼，自定義等多種標準與模式。也就是說，在WCF框架下，開發基于SOA的分布式系統變得容易了，微軟將所有與此相關的技術要素都包含在內，掌握了WCF，就相當于掌握了叩開SOA大門的鑰匙。(參考MSDN)
這里SOA概念我們要明確一下，SOA(Service-oriented architecture，面向服務架構）是一種架構模式和設計原則。在<Programming WCF Services >By Juval Lowy 一書中解釋為SOA(Service-oriented applicatoin)面向服務的應用程序，兩者應該不沖突，后者應該是采用SOA面向服務架構設計和實現的應用程序（Service-oriented applicatoin）。
WCF的強大之處就是因為整合了.Net平臺下所有的和分布式系統有關的Enterprise Sevices(COM+).Net Remoting、Web Service(ASMX)、WSE3.0和MSMQ消息隊列等技術，我在之前的WCF分布式開發必備知識(4)和WSE3.0構建Web服務安全(4)系列文章中都給出了詳細的介紹，這里就不在詳述，有興趣的朋友可以自己查閱。以后具體介紹WCF相關知識點的時候需要的地方我會在進行講解。
【2】WCF新的特性
Indigo 有三項突出的特性：與多種現有 Microsoft 技術的統一性，對跨供應商互操作性的支持，以及顯式的面向服務特性。
【2.1】與 Microsoft 分布式計算技術的統一性
Microsoft以前的分布式計算技術特性和應用領域不同。要構建基本的可互操作的 Web 服務，最佳選擇是 ASP.NET Web 服務（ASMX）。要連接兩個基于 .NET Framework 的應用程序，選擇 .NET Remoting。如果應用程序需要分布式事務和其他更高級的服務，其創建者一般會使用企業服務Enterprise Sevices，即COM+ 的繼任者。要構建Web 服務安全，使用WS-Addressing 和 WS-Security規范，開發人員可以構建采用 WSE3.0的應用程序。而要創建基于消息的排隊式應用程序，基于 Windows 的開發人員則應使用 Microsoft 消息隊列 (MSMQ)。 各個技術的具體特性和WCF對比如下表：
|
ASMX |
.NET Remoting |
企業服務 |
WSE |
MSMQ |
Indigo | |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
Web 服務 |
X |
X |
||||
|
.NET - .NET 通信 |
X |
X |
||||
|
分布式事務等。 |
X |
X |
||||
|
WS-* 規范支持 |
X |
X |
||||
|
隊列消息傳輸 |
X |
X |
WCF支持了以前分布式技術的所有的特性，因而對于建立分數是應用更加的靈活和全面。
【2.2】與非 Microsoft 應用程序的互操作性
由于 Indigo 的基本通信機制是 SOAP，因此 Indigo 應用程序可與大量運行于各種上下文環境的其他軟件進行通信。基于 Indigo 構建的應用程序可與下列所有程序進行交互：
1)運行于同一 Windows 計算機上不同進程中的 Indigo 應用程序。
2)運行于另一 Windows 計算機上的 Indigo 應用程序。
3)基于其他技術構建的應用程序，如基于 Java 2 企業版 (J2EE) 構建的、支持標準 Web 服務的應用程序服務器。
4)Indigo 應用程序還可以與基于 Indigo 以前的 .NET Web 服務（ASMX）構建的應用程序進行互操作。
這樣通過標準的SOAP消息WCF可以與其他應用程序進行交互，很好地支持了跨平臺跨操作系統的的目標。當然WCF中支持安全、事物、MTOM特性，這些都以前WSE中的主要概念，我們發現WCF中也進行了擴展和支持。利于技術的向前兼容。
【2.3】對面向服務開發的顯式支持
面向服務是一個廣泛的領域，它包含面向服務應用程序和更廣泛的面向服務體系結構 (SOA) 的概念。在設計此項技術的過程中始終遵守四項基本原則：
1.共享架構，而不是類：與舊的分布式對象技術不同，服務僅通過精心定義的 XML 接口與其客戶端進行交互。跨越服務邊界傳遞完整的類、方法及全部之類的行為被禁止。
2.服務具有自主性：服務及其客戶端同意它們之間的接口，但相互獨立。它們可以采用不同的語言編寫，可以使用不同的運行時環境（如 CLR 和 Java 虛擬機），可以運行在不同操作系統上，還可以存在其他方面的不同。
3.邊界是顯式的：分布式對象技術 [如分布式 COM (DCOM)] 的目標之一是使遠程對象盡可能看上去像本地對象一樣。雖然這種方法通過提供一種通用編程模型在某些方面簡化了開發，但也同時隱藏了本地對象與遠程對象之間不可避免的區別。服務通過使服務與其客戶端之間的交互更明顯而避免了這一問題。隱藏分布式特性并非目的。
4.采用基于策略的兼容性：決定在系統之間使用哪些選項應取決于基于 WS-Policy 的機制。
WS-Policy 在WSE3.0里我們應該比較常見，通過策略配置來支持和實現Web服務的安全。這里很多技術概念我們都可以從早期的分布式技術里找到原型。
【3】WCF服務框架模型
下面我們來介紹一下WCF服務的基本結構。 WCF服務的基本結構如下圖所示：
每個 Indigo 服務均由三個部分構成：
1.服務類：采用 C# 或 VB.NET 或其他基于 CLR 的語言編寫，實現一個或多個方法。通常包括服務契約、操作契約和數據契約。
2.宿主：一種應用程序域和進程，服務將在該環境中運行。ASP.NET，EXE，WPF，Windows Forms，NT Service，COM+作為宿主(Host) 。
3.終結點：服務暴露出來的地址，由客戶端用于訪問服務。通常提及的概念就是ABC,即地址、綁定和契約的第一個字母的簡稱。 如圖：
終結點中重要的概念就是綁定，它是實現通信的關鍵部分。這里定義消息通訊的協議包括HTTP、TCP、UDP、MSMQ等，用戶可以根據自己的需要定義。
【4】實現代碼分析
上面介紹了WCF相關的一些基本概念、特性和框架模型，現在我們來具體實現一個WCF的應用實例。客戶端和WCF服務通信的過程如圖：
客戶端通過代理調用WCF服務，代理通過服務地址找到特定的服務，調用執行特定的服務方法。
我們代碼的演示部分也分為3個部分，首先是服務類（契約部分），其次是宿主(自己定義一個控制臺程序)，客戶端（控制臺）。
【4.1】契約(Contract)
定義實現的代碼包括服務契約IWCFService、操作契約OperationContract、和數據契約DataContract。具體代碼實現如下：
//ServiceContract 屬性以及 Indigo 使用的所有其他屬性均在 System.ServiceModel 命名空間中定義，
//因此本例開頭使用 using 語句來引用該命名空間。
namespace WCFService
{
//1.服務契約
[ServiceContract(Namespace = "http://www.rzrgm.cn/frank_xl/")]
public interface IWCFService
{
//操作契約
[OperationContract]
string SayHello(string name);
//操作契約
[OperationContract]
string SayHelloToUser(User user);
}
//2.服務類，集成接口。實現契約
public class WCFService : IWCFService
{
//實現接口定義的方法
public string SayHello(string name)
{
Console.WriteLine("Hello! {0},Using string
", name);return "Hello! " + name;
}
//實現接口定義的方法
public string SayHelloToUser(User user)
{
Console.WriteLine("Hello! {0} {1},Using DataContract
", user.FirstName, user.LastName);return "Hello! " + user.FirstName + " " + user.LastName;
}
}
//3.數據契約//序列化為XML，作為元數據封裝到服務里
[DataContract]
public struct User
{
[DataMember]
public string FirstName;
[DataMember]
public string LastName;
}
}
【4.2】宿主（托管進程）
WCFHost宿主進程托管服務WCFService，項目類型也為控制臺應用程序(你也可以創建其他的項目類型)。這里要添加對WCFService類庫的引用。托管采用反射方式動態創建服務的實例。具體代碼如下：
//采用自托管方式，也可以是IIS、WAS,Windows服務等用戶自定義程序托管服務
public class WCFHost
{
static void Main(string[] args)
{
//反射方式創建服務實例，
//Using方式生命實例，可以在對象生命周期結束時候，釋放非托管資源
using (ServiceHost host = new ServiceHost(typeof(WCFService.WCFService)))
{
//相同的服務注冊多個基地址
//添加服務和URI，用戶資源標識符
//Uri tcpAddress = new Uri("http://localhost:8001/WCFService");
Uri httpAddress = new Uri("http://localhost:8002/WCFService");
//Uri httpAddressLisening = new Uri("http://localhost:8002/WCFService");
//host.AddServiceEndpoint(typeof(WCFService.IWCFService), new WSHttpBinding(), tcpAddress);
host.AddServiceEndpoint(typeof(WCFService.IWCFService), new WSHttpBinding(), httpAddress);
//判斷是否以及打開連接，如果尚未打開，就打開偵聽端口
//if (host.State !=CommunicationState.Opening)
host.Open();
//顯示運行狀態
Console.WriteLine("Host is runing! and state is {0}",host.State);
//等待輸入即停止服務
Console.Read();
}
}
}
這里值得注意的就是綁定協議要和配置文件里的設置一樣，不然會出現編譯錯誤或者運行時異常。編譯結束會生成可執行文件EXE。
【4.3】客戶端
客戶端要添加對以上服務的引用，如果你初次建立服務，配置不當很容易出現引用服務失敗的問題，配置服務相關的錯誤和解決辦法我也整理到WCF分布式開發常見錯誤解決里了，大家需要的話可以參考，是在遇到苦難可以留言給我一起交流。
客戶端的具體實現代碼如下：
class WCFClient
{
static void Main(string[] args)
{
//IWCFService proxy = ChannelFactory<IWCFService>.CreateChannel(new WSHttpBinding(),
//////new EndpointAddress("net.tcp://localhost:8001/WCFService"));
////new EndpointAddress("http://localhost:8002/WCFService"));
WCFServiceClient wcfServiceProxy = new WCFServiceClient("WSHttpBinding_IWCFService1");
//通過代理調用SayHello服務
Console.WriteLine(wcfServiceProxy.SayHello("Frank Xu Lei"));
////通過代理調用調用SayHelloToUser,傳遞對象
User user = new User();
user.FirstName = "Lei";
user.LastName = "Frank";
Console.WriteLine(wcfServiceProxy.SayHelloToUser(user));
Console.Read();
}
}
這里可以通過兩種方式調用WCF服務，一種是自己編碼實現客戶端服務代理，要正確添加服務的地址。第二種是當客戶端添加服務成功以后，VS2008集成開發工具會在客戶端自動生成服務端的操作契約、服務契約等信息，當然包含客戶端服務代理類，這個比較關鍵。具體方法就是在客戶端項目右鍵添加服務應用。輸入服務偵聽的地址。查找到服務后添加引用會生成一系列服務引用的文件，如圖：
【4.4】運行結果：
首先要啟動服務宿主進程WCFhost.如圖：
其次運行客戶端，結果如圖所示：
【5】總結
結果顯示調用成功，包括直接調用簡單的SayHello方法和通過數據契約調用SayHellotoUser方法。
此系列文章的取名《WCF分布式開發步步為贏》。在此之前，我曾經整理出WCF分布式開發必備知識(4)和WSE3.0構建Web服務安全(4)系列文章，主要系統介紹了微軟分布式開發的相關的技術：COM+（Enterprise Services）、.Net Remoting、MSMQ消息隊列、Web 服務、WSE3.0等相關知識。目的也就是為了學習WCF打下堅實的基礎。步步為營，步步為贏！這個也是本系列文章取名的真正目的原因！ 如果你是.NET開發的程序員，老徐的建議是，有時間的話，看看微軟早期的分布式開發：COM+（Enterprise Services）、.Net Remoting、MSMQ消息隊列、Web 服務、WSE3.0等相關技術。這些技術看是陳舊，實際目前還是應用廣泛。而你想要真正成為一個企業應用系統集成領域的專家，這些技術必不可少。
最后給出本節文章的示例代碼，供大家參考。下載連接：/Files/frank_xl/WCFServiceFrankXuLei.rar。希望能對大家有所幫助，也歡迎留言交流~如果感覺不錯，希望大家支持和繼續關注《WCF分布式開發步步為贏》的后續文章，謝謝~
浙公網安備 33010602011771號