WCF是一種面向服務的開發(fā)技術，它與面向對象是有一定差別的，
本文就在服務契約的層級和數(shù)據(jù)協(xié)定的繼承關系上講述WCF與OO原則的辯證統(tǒng)一關系。
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概述
上文說到了WCF和傳統(tǒng)面向對象編程中不太一致的地方之一:操作重載(Operation Overload),本文講述WCF 另外一個不太符合OO之處：服務契約和數(shù)據(jù)契約的繼承關系。在面向對象的大原則中有下面兩個原則
1) 依賴倒置原則
2) Liskov替換原則
依賴倒置原則強調(diào)的是實現(xiàn)依賴于抽象,抽象不依賴于實現(xiàn) ,而Liskov原則強調(diào)的是子類必須可以替換其基類,這在anytao大作<<你必須知道的.Net>>中都有詳細的闡述。本文無意闡述這兩個原則的細節(jié)，想了解OO原則的知識，可以閱讀王兄的大作。本文只探討WCF架構下對這兩個原則的辯證統(tǒng)一關系。
WCF架構的特征
在弄清楚WCF在上兩個OO原則矛盾統(tǒng)一的關系之前，我想有必要先了解WCF的架構，清楚了WCF架構之后，才能更清楚地明白為何WCF中對上述原則的辯證關系！我們先來看下WCF 通訊的工作原理
請看上面的WCF體系結構圖（該圖原出處<<WCF服務編程>>一書），從圖中我們看出WCF通訊雙方是存在明顯的分界的，盡管WCF也支持in-proc，但這種分界依然存在。我們知道接口和抽象類都是對現(xiàn)實世界的一種抽象描述，它們基于的是現(xiàn)實中的真實場景。比如公雞能報曉，猴子能上樹，老鼠能盜洞，公雞母雞都是雞，雞鴨鵝全是家禽等等。這些都是人類在長期社會生活中，對現(xiàn)實世界的一種認識！這種認識是存在地域特性的，比如有些地區(qū)視蛇為毒蟲猛獸，如果給蛇作個接口的話，會包含如下云云：void EatPeople();它會吃人，這種印象很不好，但是另外一些地區(qū)可能就將蛇作為圖騰，他們眼中蛇是神圣的，如果讓他們描述蛇，他們會說: void ProtectPeople();蛇能庇佑人類！同樣對事物的分類也是如此。隱喻到軟件開發(fā)中，我們在一個邊界下定義的接口規(guī)范和類的層次對于其他邊界下的系統(tǒng)是否一定通用呢？答案是否定的。在WCF中，服務與客戶是完全松散的耦合，他們之間完全沒有必要了解對方的具體實現(xiàn)，如果不是用到WCF,二者老死都可以不相往來。但二者之間加入WCF之后便有了聯(lián)系，我的理解是代理(Proxy)便是二者之間的紅娘，它起到了橋梁，紐帶，中介的作用。既然是中介，那么他就應該一碗水端平，不能因為服務端的自身問題給客戶端帶來不必要的負擔，反之亦然！也就是說WCF服務端定義的一些層級概念是服務端的規(guī)范，這些規(guī)范針對客戶端來說，是否適用，那要看客戶端的具體業(yè)務邏輯，所以代理這個紅娘就不能將服務端的邏輯強加給客戶端。下面我們就從服務契約(ServiceContract)的層級關系和數(shù)據(jù)協(xié)定(DataContract)的層級關系兩個方面看看WCF框架是如何體現(xiàn)上述的特征的。
服務契約的層級關系
閑言少敘，我們采用下面的場景來做演示，場景如下：
|
Mp3是一個能播放音樂的機器，而錄音機是一款能錄音的機器，當前的大部分手機呢，除了原有的接打電話，收發(fā)短信等功能，它還有一些擴展功能，比如播放音樂的功能，錄音的功能。而對于現(xiàn)實中某些個體而言，他可能只會用到手機功能的全部或者一部分，比如一個人用到了全部的功能，它所認識的手機便是：能播打電話，能收發(fā)短信，能放歌，能錄音的機器，而另外一個人他只用到放歌的功能，對于他來講，手機就= mp3播放器，同理，如果他只用到錄音功能，那在他看來手機就是個錄音機。
|
用程序實現(xiàn)如下，按照WCF實現(xiàn)的通常步驟，我們先來實現(xiàn)契約部分，契約部分我們定義三個服務契約：
IMp3.cs
[ServiceContract]
public interface IMp3
{
[OperationContract]
void PlaySound(string soundFile);
}
IRecorder.cs
[ServiceContract]
public interface IRecorder
{
[OperationContract]
void Record();
}
ITelephone.cs
[ServiceContract]
public interface ITelephone:IMp3,IRecorder
{
[OperationContract]
void Call(string to);
[OperationContract]
void Pickup(string from);
[OperationContract]
void ReceiveMessage(string from);
[OperationContract]
void SendMessage(string to);
}
接下來，我們實現(xiàn)服務的實現(xiàn)部分，我們在服務實現(xiàn)中，只需要實現(xiàn)一個Telephoe便可以完成契約中全部的功能列表了
Telephone.cs
Telephone.cs
using log = System.Console;
public class Telephone:Contracts.ITelephone
{
public void Call(string to)
{
log.WriteLine("telephone is calling");
}
public void Pickup(string from)
{
log.WriteLine("telphone is pickuping.");
}
public void ReceiveMessage(string from)
{
log.WriteLine("telephone is receiving private message");
}
public void SendMessage(string to)
{
log.WriteLine("telephone is sending private message");
}
public void PlaySound(string soundFile)
{
log.WriteLine("telephone is playing");
}
public void Record()
{
log.WriteLine("telephone is recording");
}
}
此時我們先來看一下服務端服務契約的層級關系圖：
下面我們實現(xiàn)一個托管，這部分代碼不重要，和本文想要闡述的知識也不太相關，所以可以略過，只知道我們上一步中的服務已經(jīng)被托管起來了。托管代碼為：
托管代碼
Uri baseAddress = new Uri("net.tcp://127.0.0.1:1236");
ServiceHost host = new ServiceHost(typeof(Services.Telephone), baseAddress);
host.AddServiceEndpoint(typeof(Contracts.IMp3), new NetTcpBinding(),"mp3");
host.AddServiceEndpoint(typeof(Contracts.IRecorder), new NetTcpBinding(), "recorder");
host.AddServiceEndpoint(typeof(Contracts.ITelephone), new NetTcpBinding(), "tel");
ServiceMetadataBehavior metaBehavior = host.Description.Behaviors.Find<ServiceMetadataBehavior>();
if (metaBehavior == null)
{
metaBehavior = new ServiceMetadataBehavior();
host.Description.Behaviors.Add(metaBehavior);
}
BindingElement bindingElement = new TcpTransportBindingElement();
CustomBinding metaBind = new CustomBinding(bindingElement);
host.AddServiceEndpoint(typeof(IMetadataExchange), metaBind, "MEX");
host.Open();
Console.WriteLine("service is running");
Console.Read();
host.Close();
用Svcutil.exe生成代理文件Proxy.cs，打開它，我們會發(fā)現(xiàn)如下的代碼：
生成的代理代碼
//------------------------------------------------------------------------------
// <auto-generated>
// 此代碼由工具生成。
// 運行庫版本:2.0.50727.1433
//
// 對此文件的更改可能會導致不正確的行為，并且如果
// 重新生成代碼，這些更改將會丟失。
// </auto-generated>
//------------------------------------------------------------------------------
[System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.ServiceModel", "3.0.0.0")]
[System.ServiceModel.ServiceContractAttribute(ConfigurationName="IMp3")]
public interface IMp3
{
[System.ServiceModel.OperationContractAttribute(Action="http://tempuri.org/IMp3/PlaySound", ReplyAction="http://tempuri.org/IMp3/PlaySoundResponse")]
void PlaySound(string soundFile);
}
[System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.ServiceModel", "3.0.0.0")]
public interface IMp3Channel : IMp3, System.ServiceModel.IClientChannel
{
}
[System.Diagnostics.DebuggerStepThroughAttribute()]
[System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.ServiceModel", "3.0.0.0")]
public partial class Mp3Client : System.ServiceModel.ClientBase<IMp3>, IMp3
{
public Mp3Client()
{
}
public Mp3Client(string endpointConfigurationName) :
base(endpointConfigurationName)
{
}
public Mp3Client(string endpointConfigurationName, string remoteAddress) :
base(endpointConfigurationName, remoteAddress)
{
}
public Mp3Client(string endpointConfigurationName, System.ServiceModel.EndpointAddress remoteAddress) :
base(endpointConfigurationName, remoteAddress)
{
}
public Mp3Client(System.ServiceModel.Channels.Binding binding, System.ServiceModel.EndpointAddress remoteAddress) :
base(binding, remoteAddress)
{
}
public void PlaySound(string soundFile)
{
base.Channel.PlaySound(soundFile);
}
}
[System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.ServiceModel", "3.0.0.0")]
[System.ServiceModel.ServiceContractAttribute(ConfigurationName="IRecorder")]
public interface IRecorder
{
[System.ServiceModel.OperationContractAttribute(Action="http://tempuri.org/IRecorder/Record", ReplyAction="http://tempuri.org/IRecorder/RecordResponse")]
void Record();
}
[System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.ServiceModel", "3.0.0.0")]
public interface IRecorderChannel : IRecorder, System.ServiceModel.IClientChannel
{
}
[System.Diagnostics.DebuggerStepThroughAttribute()]
[System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.ServiceModel", "3.0.0.0")]
public partial class RecorderClient : System.ServiceModel.ClientBase<IRecorder>, IRecorder
{
public RecorderClient()
{
}
public RecorderClient(string endpointConfigurationName) :
base(endpointConfigurationName)
{
}
public RecorderClient(string endpointConfigurationName, string remoteAddress) :
base(endpointConfigurationName, remoteAddress)
{
}
public RecorderClient(string endpointConfigurationName, System.ServiceModel.EndpointAddress remoteAddress) :
base(endpointConfigurationName, remoteAddress)
{
}
public RecorderClient(System.ServiceModel.Channels.Binding binding, System.ServiceModel.EndpointAddress remoteAddress) :
base(binding, remoteAddress)
{
}
public void Record()
{
base.Channel.Record();
}
}
[System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.ServiceModel", "3.0.0.0")]
[System.ServiceModel.ServiceContractAttribute(ConfigurationName="ITelephone")]
public interface ITelephone
{
[System.ServiceModel.OperationContractAttribute(Action="http://tempuri.org/IMp3/PlaySound", ReplyAction="http://tempuri.org/IMp3/PlaySoundResponse")]
void PlaySound(string soundFile);
[System.ServiceModel.OperationContractAttribute(Action="http://tempuri.org/IRecorder/Record", ReplyAction="http://tempuri.org/IRecorder/RecordResponse")]
void Record();
[System.ServiceModel.OperationContractAttribute(Action="http://tempuri.org/ITelephone/Call", ReplyAction="http://tempuri.org/ITelephone/CallResponse")]
void Call(string to);
[System.ServiceModel.OperationContractAttribute(Action="http://tempuri.org/ITelephone/Pickup", ReplyAction="http://tempuri.org/ITelephone/PickupResponse")]
void Pickup(string from);
[System.ServiceModel.OperationContractAttribute(Action="http://tempuri.org/ITelephone/ReceiveMessage", ReplyAction="http://tempuri.org/ITelephone/ReceiveMessageResponse")]
void ReceiveMessage(string from);
[System.ServiceModel.OperationContractAttribute(Action="http://tempuri.org/ITelephone/SendMessage", ReplyAction="http://tempuri.org/ITelephone/SendMessageResponse")]
void SendMessage(string to);
}
[System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.ServiceModel", "3.0.0.0")]
public interface ITelephoneChannel : ITelephone, System.ServiceModel.IClientChannel
{
}
[System.Diagnostics.DebuggerStepThroughAttribute()]
[System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.ServiceModel", "3.0.0.0")]
public partial class TelephoneClient : System.ServiceModel.ClientBase<ITelephone>, ITelephone
{
public TelephoneClient()
{
}
public TelephoneClient(string endpointConfigurationName) :
base(endpointConfigurationName)
{
}
public TelephoneClient(string endpointConfigurationName, string remoteAddress) :
base(endpointConfigurationName, remoteAddress)
{
}
public TelephoneClient(string endpointConfigurationName, System.ServiceModel.EndpointAddress remoteAddress) :
base(endpointConfigurationName, remoteAddress)
{
}
public TelephoneClient(System.ServiceModel.Channels.Binding binding, System.ServiceModel.EndpointAddress remoteAddress) :
base(binding, remoteAddress)
{
}
public void PlaySound(string soundFile)
{
base.Channel.PlaySound(soundFile);
}
public void Record()
{
base.Channel.Record();
}
public void Call(string to)
{
base.Channel.Call(to);
}
public void Pickup(string from)
{
base.Channel.Pickup(from);
}
public void ReceiveMessage(string from)
{
base.Channel.ReceiveMessage(from);
}
public void SendMessage(string to)
{
base.Channel.SendMessage(to);
}
}
從上面的代碼中可以看出客戶端代理的服務契約的層級關系如下：
從上面的圖和代理代碼中我們可以看出，ITelephone這個接口與Imp3,IRecorder之間已經(jīng)沒有了繼承關系。而是直接將Imp3,IRecorder中的功能添加到了ITelephone中，這樣一來客戶端代理中的TelephoneClient便不依賴于IMp3和IRecorder，也就從根本上更改了他們之間的層次關系。這樣做的好處很明顯，如果客戶端需要全部功能，它只需要獲得ITelephone和TelephoneClient便可以了，客戶沒必要知道IMp3和IRecorder的存在。同樣針對IMp3和IRecorder也是這樣的道理。
數(shù)據(jù)契約的繼承關系
在面向對象中，Liskov強調(diào)的是任何時候，子類都應該能替換其基類，但在WCF中情形又有所改變，我們根據(jù)下面的情形來做演示程序
|
在服務端有一個訂單的數(shù)據(jù)協(xié)定Order，而在客戶端重新定義對象OrderDetail繼承Order，此時試圖用OrderDetail的實例替換Order實例調(diào)用WCF服務，會有什么結果？
|
根據(jù)情形，我們寫如下代碼：
在服務端契約中，添加數(shù)據(jù)協(xié)定Order.cs
[DataContract]
public class Order
{
[DataMember]
public string OrderName
{
get;
set;
}
}
和使用該協(xié)定的服務契約IOrderManager.cs
IOrderManager.cs
[ServiceContract]
public interface IOrderManager
{
[OperationContract]
void Process(Order order);
}
實現(xiàn)IOrderManager的服務為：OrderManager.cs
OrderManager
using log = System.Console;
public class OrderManager:IOrderManager
{
public void Process(Order order)
{
log.WriteLine("OrderManager is processing order.");
}
}
此時，進行托管和生成代理類，代理類代碼如下：
生成
//------------------------------------------------------------------------------
// <auto-generated>
// 此代碼由工具生成。
// 運行庫版本:2.0.50727.1433
//
// 對此文件的更改可能會導致不正確的行為，并且如果
// 重新生成代碼，這些更改將會丟失。
// </auto-generated>
//------------------------------------------------------------------------------
namespace Contracts
{
using System.Runtime.Serialization;
[System.Diagnostics.DebuggerStepThroughAttribute()]
[System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.Runtime.Serialization", "3.0.0.0")]
[System.Runtime.Serialization.DataContractAttribute(Name="Order", Namespace="http://schemas.datacontract.org/2004/07/Contracts")]
public partial class Order : object, System.Runtime.Serialization.IExtensibleDataObject
{
private System.Runtime.Serialization.ExtensionDataObject extensionDataField;
private string OrderNameField;
public System.Runtime.Serialization.ExtensionDataObject ExtensionData
{
get
{
return this.extensionDataField;
}
set
{
this.extensionDataField = value;
}
}
[System.Runtime.Serialization.DataMemberAttribute()]
public string OrderName
{
get
{
return this.OrderNameField;
}
set
{
this.OrderNameField = value;
}
}
}
}
[System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.ServiceModel", "3.0.0.0")]
[System.ServiceModel.ServiceContractAttribute(ConfigurationName="IOrderManager")]
public interface IOrderManager
{
[System.ServiceModel.OperationContractAttribute(Action="http://tempuri.org/IOrderManager/Process", ReplyAction="http://tempuri.org/IOrderManager/ProcessResponse")]
void Process(Contracts.Order order);
}
[System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.ServiceModel", "3.0.0.0")]
public interface IOrderManagerChannel : IOrderManager, System.ServiceModel.IClientChannel
{
}
[System.Diagnostics.DebuggerStepThroughAttribute()]
[System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.ServiceModel", "3.0.0.0")]
public partial class OrderManagerClient : System.ServiceModel.ClientBase<IOrderManager>, IOrderManager
{
public OrderManagerClient()
{
}
public OrderManagerClient(string endpointConfigurationName) :
base(endpointConfigurationName)
{
}
public OrderManagerClient(string endpointConfigurationName, string remoteAddress) :
base(endpointConfigurationName, remoteAddress)
{
}
public OrderManagerClient(string endpointConfigurationName, System.ServiceModel.EndpointAddress remoteAddress) :
base(endpointConfigurationName, remoteAddress)
{
}
public OrderManagerClient(System.ServiceModel.Channels.Binding binding, System.ServiceModel.EndpointAddress remoteAddress) :
base(binding, remoteAddress)
{
}
public void Process(Contracts.Order order)
{
base.Channel.Process(order);
}
}
此時在客戶端增加一個OrderDetail類,使其繼承Order,代碼為:
OrderDetail.cs
[System.Diagnostics.DebuggerStepThroughAttribute()]
[System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("System.Runtime.Serialization", "3.0.0.0")]
[System.Runtime.Serialization.DataContractAttribute(Name = "OrderDetail", Namespace = "http://schemas.datacontract.org/2004/07/Contracts")]
public partial class OrderDetail : Order, System.Runtime.Serialization.IExtensibleDataObject
{
private System.Runtime.Serialization.ExtensionDataObject extensionDataField;
private DateTime CreateTimeField;
public System.Runtime.Serialization.ExtensionDataObject ExtensionData
{
get
{
return this.extensionDataField;
}
set
{
this.extensionDataField = value;
}
}
[System.Runtime.Serialization.DataMemberAttribute()]
public DateTime CreateTime
{
get
{
return this.CreateTimeField;
}
set
{
this.CreateTimeField = value;
}
}
}
我們先來查看一下當前在客戶端的類型的關系圖
從圖中我們可以清晰地看出OrderDetail繼承了OrderDetail，如果按照Liskov原則，用OrderDetail這個字類應該完全能替代Order這個基類。
此時我們編寫客戶端調(diào)用代碼如下：
IOrderManager orderService = new OrderManagerClient(new NetTcpBinding(), new EndpointAddress("net.tcp://127.0.0.1:1237/order"));
Contracts.Order order = new Contracts.Order();
orderService.Process(order);
Contracts.OrderDetail orderDetail = new Contracts.OrderDetail();
orderService.Process(orderDetail);
執(zhí)行的時候，便會在代碼orderService.Process(orderDetail);發(fā)生如下的異常：
由此可見，Liskov原則在WCF程序的服務端與客戶端之間是不適用的，原因在上圖的異常說明中已經(jīng)描述的很清楚了。當然如果非要保持這種繼承關系，WCF也提供了相應的機制。但只是一種變相的策略，卻不是從根本上要校正此類問題。
小結
在面向對象中的依賴倒置和Liskov原則都是有邊界限制的，針對WCF來講，服務端所設定的契約關系層次和數(shù)據(jù)的繼承關系不能強制的適用于客戶端，這充分體現(xiàn)了面向服務的松散耦合的特征，雖然有悖于OO的設計原則，但也恰恰體現(xiàn)了面向服務的優(yōu)點，且這種做法更適應變化。
視頻，課件以及源碼下載
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