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WCF分布式开发步步为赢(1):WCF分布式框架基础概念

原创 Linux操作系统 作者:iDotNetSpace 时间:2009-06-01 14:50:37 0 删除 编辑

    众所周知,系统间的低耦合一直是大型企业应用系统集成追寻的目标,SOA面向服务架构的出现为我们的如何利用现有企业系统资源进行企业ERP系统设计和实现提供了重要的参考原则。SOA如此炙手可热,各大厂商都推出了自己的中间件产品,比如Oracle Fusion和 SAP NetWeaver,IBM、BEA等企业也推出了自己基于SOA的解决方案。基于J2EE平台的SOA架构设计中的一个重要概念就是EJB企业服务总线,作用是实现各个系统的数据交互。而.NET平台上,WCF就是微软为各个系统的数据交互提供通讯基础框架。由于论文课题的原因,我对产生了SOA(Service-oriented architecture,面向服务架构)有了接触,并且产生了浓厚的兴趣。故此对.NET平台上基于SOA的企业应用系统集成和实现技术进行潜心学习,总结心得和体会,整理出布式开发的系列文章,与大家分享。   

     下面介绍一下《WCF分布式开发步步为赢》系列文章的结构。首先会是WCF分布式开发基础概念的介绍,其次会设计各个知识点详细的介绍和应用,中间会穿插与以前技术的对比分析,涉及服务契约、数据契约、操作契约、事物、安全、消息队列等重要概念。同样作为老徐一贯的风格,我会尽量做到文章的调理清晰、系统详细、通俗易懂!也会放出标注的详细代码供大家参考学习。    本节文章的结构是:1.WCF基础概念介绍2.WCF新的特性3.WCF框架模型4.实现代码分析5.总结。

【1】WCF基础概念介绍

     要学习WCF,首先我们要清楚WCF的基本概念,那么什么是WCF呢?

     WCF全称Windows Communication Foundation,是Microsoft为构建面向服务的应用提供的分布式通信编程框架,是.NET Framework 3.5的重要组成部分。使用该框架,开发人员可以构建跨平台、安全、可靠和支持事务处理的企业级互联应用解决方案。
  根据微软官方的解释,WCF(之前的版本名为“Indigo”)是使用托管代码建立和运行面向服务(Service Oriented)应用程序的统一框架。它使得开发者能够建立一个跨平台的安全、可信赖、事务性的解决方案,且能与已有系统兼容协作。WCF是微软分布式应用程序开发的集大成者,它整合了.Net平台下所有的和分布式系统有关的技术,如Enterprise Sevices(COM+).Net Remoting、Web Service(ASMX)、WSE3.0和MSMQ消息队列。以通信(Communiation)范围而论,它可以跨进程、跨机器、跨子网、企业网乃至于 Internet;以宿主程序而论,可以以ASP.NET,EXE,WPF,Windows Forms,NT Service,COM+作为宿主(Host)。WCF可以支持的协议包括TCP,HTTP,跨进程以及自定义,安全模式则包括SAML, Kerberos,X509,用户/密码,自定义等多种标准与模式。也就是说,在WCF框架下,开发基于SOA的分布式系统变得容易了,微软将所有与此相关的技术要素都包含在内,掌握了WCF,就相当于掌握了叩开SOA大门的钥匙。(参考MSDN)

    这里SOA概念我们要明确一下,SOA(Service-oriented architecture,面向服务架构)是一种架构模式和设计原则。在By Juval Lowy 一书中解释为SOA(Service-oriented applicatoin)面向服务的应用程序,两者应该不冲突,后者应该是采用SOA面向服务架构设计和实现的应用程序(Service-oriented applicatoin)。

   WCF的强大之处就是因为整合了.Net平台下所有的和分布式系统有关的Enterprise Sevices(COM+).Net Remoting、Web Service(ASMX)、WSE3.0和MSMQ消息队列等技术,我在之前的WCF分布式开发必备知识(4)WSE3.0构建Web服务安全(4)系列文章中都给出了详细的介绍,这里就不在详述,有兴趣的朋友可以自己查阅。以后具体介绍WCF相关知识点的时候需要的地方我会在进行讲解。

【2】WCF新的特性

   Indigo 有三项突出的特性:与多种现有 Microsoft 技术的统一性,对跨供应商互操作性的支持,以及显式的面向服务特性。

 【2.1】 Microsoft 分布式计算技术的统一性

   Microsoft以前的分布式计算技术特性和应用领域不同。要构建基本的可互操作的 Web 服务,最佳选择是 ASP.NET Web 服务(ASMX)。要连接两个基于 .NET Framework 的应用程序,选择 .NET Remoting。如果应用程序需要分布式事务和其他更高级的服务,其创建者一般会使用企业服务Enterprise Sevices,即COM+ 的继任者。要构建Web 服务安全,使用WS-Addressing 和 WS-Security规范,开发人员可以构建采用 WSE3.0的应用程序。而要创建基于消息的排队式应用程序,基于 Windows 的开发人员则应使用 Microsoft 消息队列 (MSMQ)。 各个技术的具体特性和WCF对比如下表:

ASMX

.NET Remoting

企业服务

WSE

MSMQ

Indigo

Web 服务

X

       

X

.NET - .NET 通信

 

X

     

X

分布式事务等。

   

X

   

X

WS-* 规范支持

     

X

 

X

队列消息传输

       

X

X

     WCF支持了以前分布式技术的所有的特性,因而对于建立分数是应用更加的灵活和全面。

【2.2】与非 Microsoft 应用程序的互操作性

     由于 Indigo 的基本通信机制是 SOAP,因此 Indigo 应用程序可与大量运行于各种上下文环境的其他软件进行通信。基于 Indigo 构建的应用程序可与下列所有程序进行交互:

1)运行于同一 Windows 计算机上不同进程中的 Indigo 应用程序。

2)运行于另一 Windows 计算机上的 Indigo 应用程序。

3)基于其他技术构建的应用程序,如基于 Java 2 企业版 (J2EE) 构建的、支持标准 Web 服务的应用程序服务器。

4)Indigo 应用程序还可以与基于 Indigo 以前的 .NET Web 服务(ASMX)构建的应用程序进行互操作。

 

    这样通过标准的SOAP消息WCF可以与其他应用程序进行交互,很好地支持了跨平台跨操作系统的的目标。当然WCF中支持安全、事物、MTOM特性,这些都以前WSE中的主要概念,我们发现WCF中也进行了扩展和支持。利于技术的向前兼容。 

【2.3】对面向服务开发的显式支持

     面向服务是一个广泛的领域,它包含面向服务应用程序和更广泛的面向服务体系结构 (SOA) 的概念。在设计此项技术的过程中始终遵守四项基本原则:

     1.共享架构,而不是类:与旧的分布式对象技术不同,服务仅通过精心定义的 XML 接口与其客户端进行交互。跨越服务边界传递完整的类、方法及全部之类的行为被禁止。

     2.服务具有自主性:服务及其客户端同意它们之间的接口,但相互独立。它们可以采用不同的语言编写,可以使用不同的运行时环境(如 CLR 和 Java 虚拟机),可以运行在不同操作系统上,还可以存在其他方面的不同。

     3.边界是显式的:分布式对象技术 [如分布式 COM (DCOM)] 的目标之一是使远程对象尽可能看上去像本地对象一样。虽然这种方法通过提供一种通用编程模型在某些方面简化了开发,但也同时隐藏了本地对象与远程对象之间不可避免的区别。服务通过使服务与其客户端之间的交互更明显而避免了这一问题。隐藏分布式特性并非目的。

     4.采用基于策略的兼容性:决定在系统之间使用哪些选项应取决于基于 WS-Policy 的机制。

      WS-Policy 在WSE3.0里我们应该比较常见,通过策略配置来支持和实现Web服务的安全。这里很多技术概念我们都可以从早期的分布式技术里找到原型。

【3】WCF服务框架模型

    下面我们来介绍一下WCF服务的基本结构。     WCF服务的基本结构如下图所示:

 

每个 Indigo 服务均由三个部分构成: 

    1.服务类:采用 C# 或 VB.NET 或其他基于 CLR 的语言编写,实现一个或多个方法。通常包括服务契约、操作契约和数据契约。 
     2.宿主:一种应用程序域和进程,服务将在该环境中运行。ASP.NET,EXE,WPF,Windows Forms,NT Service,COM+作为宿主(Host) 。
     3.终结点:服务暴露出来的地址,由客户端用于访问服务。通常提及的概念就是ABC,即地址、绑定和契约的第一个字母的简称。 如图:

 

   

终结点中重要的概念就是绑定,它是实现通信的关键部分。这里定义消息通讯的协议包括HTTP、TCP、UDP、MSMQ等,用户可以根据自己的需要定义。

【4】实现代码分析

      上面介绍了WCF相关的一些基本概念、特性和框架模型,现在我们来具体实现一个WCF的应用实例。客户端和WCF服务通信的过程如图:

 

    客户端通过代理调用WCF服务,代理通过服务地址找到特定的服务,调用执行特定的服务方法。

    我们代码的演示部分也分为3个部分,首先是服务类(契约部分),其次是宿主(自己定义一个控制台程序),客户端(控制台)。

【4.1】契约(Contract)

定义实现的代码包括服务契约IWCFService、操作契约OperationContract、和数据契约DataContract。具体代码实现如下:

 


<!--

Code highlighting produced by Actipro CodeHighlighter (freeware)
http://www.CodeHighlighter.com/

-->//ServiceContract 属性以及 Indigo 使用的所有其他属性均在 System.ServiceModel 命名空间中定义,
//因此本例开头使用 using 语句来引用该命名空间。

namespace WCFService
{
    
//1.服务契约

    [ServiceContract(Namespace = "http://www.cnblogs.com/frank_xl/")]
    
public interface
 IWCFService
    {
        
//操作契约

        [OperationContract]
        
string SayHello(string
 name);
        
//操作契约

        [OperationContract]
        
string
 SayHelloToUser(User user);

    }
    
//2.服务类,集成接口。实现契约

    public class WCFService : IWCFService
    {
        
//实现接口定义的方法

        public string SayHello(string name)
        {
            Console.WriteLine(
"Hello! {0},Using string "
, name);
            
return "Hello! " +
 name;
        }
        
//实现接口定义的方法

        public string SayHelloToUser(User user)
        {
            Console.WriteLine(
"Hello! {0}    {1},Using DataContract "
, user.FirstName, user.LastName);
            
return "Hello! " + user.FirstName + " " +
 user.LastName;
        }
    }
    
//3.数据契约//序列化为XML,作为元数据封装到服务里

    [DataContract]
    
public struct
 User
    {
        [DataMember]
        
public string
 FirstName;
        [DataMember]
        
public string
 LastName;
    }

}

 

【4.2】宿主(托管进程)

     WCFHost宿主进程托管服务WCFService,项目类型也为控制台应用程序(你也可以创建其他的项目类型)。这里要添加对WCFService类库的引用。托管采用反射方式动态创建服务的实例。具体代码如下:


<!--

Code highlighting produced by Actipro CodeHighlighter (freeware)
http://www.CodeHighlighter.com/

-->//采用自托管方式,也可以是IIS、WAS,Windows服务等用户自定义程序托管服务
   public class WCFHost
    {
        
static void Main(string
[] args)
        {

            
//
反射方式创建服务实例,
            
//Using方式生命实例,可以在对象生命周期结束时候,释放非托管资源

            using (ServiceHost host = new ServiceHost(typeof(WCFService.WCFService)))
            {
                
//
相同的服务注册多个基地址
                
//
添加服务和URI,用户资源标识符
                
//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);
                
//
判断是否以及打开连接,如果尚未打开,就打开侦听端口
                
//if (host.State !=CommunicationState.Opening)

                host.Open();
                
//显示运行状态

                Console.WriteLine("Host is runing! and state is {0}",host.State);
                
//等待输入即停止服务

                Console.Read();
            }
        }
    }

     这里值得注意的就是绑定协议要和配置文件里的设置一样,不然会出现编译错误或者运行时异常。编译结束会生成可执行文件EXE。

【4.3】客户端

     客户端要添加对以上服务的引用,如果你初次建立服务,配置不当很容易出现引用服务失败的问题,配置服务相关的错误和解决办法我也整理到WCF分布式开发常见错误解决里了,大家需要的话可以参考,是在遇到苦难可以留言给我一起交流。

   客户端的具体实现代码如下:


<!--

Code highlighting produced by Actipro CodeHighlighter (freeware)
http://www.CodeHighlighter.com/

-->class WCFClient
    {
        
static void Main(string
[] args)
        {
            
            
//IWCFService proxy = ChannelFactory.CreateChannel(new WSHttpBinding(),

            //////new EndpointAddress("net.tcp://localhost:8001/WCFService"));
            
////new EndpointAddress("http://localhost:8002/WCFService"));


            WCFServiceClient wcfServiceProxy 
= new WCFServiceClient("WSHttpBinding_IWCFService1");

            
            
//通过代理调用SayHello服务

            Console.WriteLine(wcfServiceProxy.SayHello("Frank Xu Lei"));
            
////通过代理调用调用SayHelloToUser,传递对象

            User user = new User();
            user.FirstName 
= "Lei"
;
            user.LastName 
= "Frank"
;
            Console.WriteLine(wcfServiceProxy.SayHelloToUser(user));
            Console.Read();
        }
    }

     这里可以通过两种方式调用WCF服务,一种是自己编码实现客户端服务代理,要正确添加服务的地址。第二种是当客户端添加服务成功以后,VS2008集成开发工具会在客户端自动生成服务端的操作契约、服务契约等信息,当然包含客户端服务代理类,这个比较关键。具体方法就是在客户端项目右键添加服务应用。输入服务侦听的地址。查找到服务后添加引用会生成一系列服务引用的文件,如图:

 

【4.4】运行结果:

    首先要启动服务宿主进程WCFhost.如图:

   

   其次运行客户端,结果如图所示:

【5】总结

   结果显示调用成功,包括直接调用简单的SayHello方法和通过数据契约调用SayHellotoUser方法。

    此系列文章的取名《WCF分布式开发步步为赢》。在此之前,我曾经整理出WCF分布式开发必备知识(4)WSE3.0构建Web服务安全(4)系列文章,主要系统介绍了微软分布式开发的相关的技术:COM+(Enterprise Services)、.Net Remoting、MSMQ消息队列、Web 服务、WSE3.0等相关知识。目的也就是为了学习WCF打下坚实的基础。步步为营,步步为赢!这个也是本系列文章取名的真正目的原因!    如果你是.NET开发的程序员,老徐的建议是,有时间的话,看看微软早期的分布式开发:COM+(Enterprise Services)、.Net Remoting、MSMQ消息队列、Web 服务、WSE3.0等相关技术。这些技术看是陈旧,实际目前还是应用广泛。而你想要真正成为一个企业应用系统集成领域的专家,这些技术必不可少。

   最后给出本节文章的示例代码,供大家参考。下载连接:/Files/frank_xl/WCFServiceFrankXuLei.rar。希望能对大家有所帮助,也欢迎留言交流~如果感觉不错,希望大家支持和继续关注《WCF分布式开发步步为赢》的后续文章,谢谢~

 

 参考:MSDN


 

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