深入理解WCF系统体系(之二:WCF客户端如何构建？（上))
前一节(《 WCF体系架构(之一:Client与Server信息交互处理流程初略介绍) 》)大致介绍了WCF服务消息处理的大致流程，WCF服务的消费者可以是WEB客户端、也可以是其他语言开发的应用程序。
对于WEB客户端以及其他语言的应用程序，跨平台的性能主要是通过HTTP协议+SOAP消息机制实现。本节主要详细介绍消息在WCF客户端应用程序消息处理流程
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-目录：
-1、WCF通过客户端代理调用 服务
-2、实际代理如何映射到服务目标对象上
-3、WCF客户端框架的核心ClientRuntime建立过程
-4、ImmutableClientRuntime对象的作用
-5、客户端操作选择器MethodInfoOperationSelector
-6、ProxyOperationRuntime的作用
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1、WCF如何处理客户端消息调
如果有.Net Remoting开发经验，大家一定还记得在Remoting的客户端，调用服务通过透明代理(TransparentProxy)来对服务进行调用，然后透明代理将对服务的调用转交给实际代理(RealProxy)。在WCF同样如此。那透明代理对应的实际代理又是什么类型的呢。？看看下面的测试例子就知道了。
var instanceContext = new InstanceContext( new CalculatorCallback());
using (var channkeFactory = new DuplexChannelFactory<ICalculator>(instanceContext, "calculator" ))
{
ICalculator proxy = channkeFactory.CreateChannel();
Console.WriteLine( "是否是透明代 理：" +RemotingServices.IsTransparentProxy(proxy));
Console.WriteLine( "透明代理类型:" + proxy.GetType());
}
输出结果如下：
2、实际代理如何映射到服务目标对象上
首先看看实际代理对象ServiceChannelProxy字段的定义：
internal sealed class ServiceChannelProxy : RealProxy, IRemotingTypeInfo
{
// Fields
private const string activityIdSlotName = "E2ETrace.ActivityID" ;
private Type interfaceType;
private MethodDataCache methodDataCache;
private MbrObject objectWrapper;
private Type proxiedType;
private ImmutableClientRuntime proxyRuntime;
private ServiceChannel serviceChannel;
/*
*/
public override IMessage Invoke(IMessage message)
{
IMessage message3;
try
{
IMethodCallMessage methodCall = message as IMethodCallMessage;
if (methodCall == null )
{
throw DiagnosticUtility.ExceptionUtility.ThrowHelperError( new ArgumentException(SR.GetString( "SFxExpectedIMethodCallMessage" )));
}
MethodData methodData = this .GetMethodData(methodCall);
switch (methodData.MethodType)
{
case MethodType.Service:
return this .InvokeService(methodCall, methodData.Operation);
case MethodType.BeginService:
return this .InvokeBeginService(methodCall, methodData.Operation);
case MethodType.EndService:
return this .InvokeEndService(methodCall, methodData.Operation);
case MethodType.Channel:
return this .InvokeChannel(methodCall);
case MethodType.Object:
return this .InvokeObject(methodCall);
case MethodType.GetType:
return this .InvokeGetType(methodCall);
}
throw DiagnosticUtility.ExceptionUtility.ThrowHelperError( new InvalidOperationException( string .Format(CultureInfo.InvariantCulture, "Invalid proxy method type" , new object [0])));
}
catch (Exception exception)
{
if (Fx.IsFatal(exception))
{
throw ;
}
message3 = this .CreateReturnMessage(exception, message as IMethodCallMessage);
}
return message3;
}
private IMethodReturnMessage InvokeService(IMethodCallMessage methodCall, ProxyOperationRuntime operation)
{
object [] objArray;
object [] ins = operation.MapSyncInputs(methodCall, out objArray);
object ret = this .serviceChannel.Call(operation.Action, operation.IsOneWay, operation, ins, objArray);
object [] returnArgs = operation.MapSyncOutputs(methodCall, objArray, ref ret);
return this .CreateReturnMessage(ret, returnArgs, methodCall);
}
}
先对这几个对象做个介绍：
interfaceType与proxiedType就是服务契约的Type，methodDataCache存放方法信息的容器 objectWrapper：建立代理对象与服务对象之间映射关系的对象 proxyRuntime：是恒定客户端运行时(这个是我自己翻译的，只在此有意义。为了区分它与客户端运行时ClientRuntime的区别而已)。同ClientRuntime一样，它也是WCF客户端体系中很重要的一个对象，它涉及到调用信息的序列化、反序列化、IClientOperationsSelector、IClientMessageInspector、IChannelInitializer等核心对象，稍后会介绍到。 serviceChannel：服务信道。其中有个 MbrObject类型的 objectWrapper定义。MbrObject的定义如下：
private class MbrObject : MarshalByRefObject
{
// Fields
private RealProxy proxy;
private Type targetType;
// Methods
internal MbrObject(RealProxy proxy, Type targetType)
{
this .proxy = proxy;
this .targetType = targetType;
}
public override bool Equals( object obj)
{
return object .ReferenceEquals(obj, this .proxy.GetTransparentProxy());
}
public override int GetHashCode()
{
return this .proxy.GetHashCode();
}
public override string ToString()
{
return this .targetType.ToString();
}
}
看看它的构造函数使用的参数可知：通过实际代理对象以及目标代理类型，将实际代理对象映射到了实现契约接口的对象上。
还有个问题：RealProxy是映射到了最终服务对象上，那是通过什么样的方式或者说是如何进行映射的呢。？
ServiceChannelProxy对象在WCF体系内部构造ServiceChannelProxy对象时有个构造函数，它建立了代理对象与实际服务对象：this.objectWrapper = new MbrObject(this, proxiedType);这样就建立了代理对象同服务对象之间的映射 。
查看代理信息就发现了他们之间的关系，如下图：
客户端调用服务端方法最终通过ServiceChannelProxy进行调用。以上只列出了同步调用的方法，在ServiceChannelFactory中还有异步调用的方法，详情请参见ServiceChannelFactory类。
从InvokeService中可以看出，进行调用的时候，使用了serviceChannel.Call进行调用。同样，在异步方法中也是通过ServiceChannel对象的BeginInvoke与EndInvoke进行调用。也就是说最终的调用是通过ServiceChannel完成。
3、WCF客户端框架的核心ClientRuntime建立过程
ClientRuntime是与WCF服务端框架中DispatchRuntime对应的客户端框架的核心。那么ClientRuntime是如何建立的。？
ClientRuntime建立的过程比较复杂。下面通过序号标明ClientRuntime建立的过程。
3.1、建立Channel
无论在WCF的客户端还是服务端，我们通常都会选择一种或者多种通信协议。绑定协议包含许多绑定元素(BindingElementCollection)。以NetTcpBinding来说，它就包含 以下四种绑定元素：
TransactionFlowBindingElement context;
BinaryMessageEncodingBindingElement encoding;
ReliableSessionBindingElement session;
TcpTransportBindingElement transport;
每个绑定元素穿件信道工厂，BindingElementCollection创建的是信道工厂堆栈，信道就是由这些ChannelFactory Stack按照顺序依次建立起来的Channel Stack。
3.2、建立过程ChannelFactory
先看看以下例子：var channkeFactory = new DuplexChannelFactory<ICalculator>(instanceContext, "calculator")；这样就信道工厂就建立。在这个例子中用回调对象对象与EndpointName为参数建立ChannelFactory。
DuplexChannelFactory有很多构造器，
public class DuplexChannelFactory<TChannel> : ChannelFactory<TChannel>
{
// Methods
public DuplexChannelFactory( object callbackObject) : base ( typeof (TChannel))
{
using (ServiceModelActivity activity = DiagnosticUtility.ShouldUseActivity ? ServiceModelActivity.CreateBoundedActivity() : null )
{
if (DiagnosticUtility.ShouldUseActivity)
{
ServiceModelActivity.Start(activity, SR.GetString( "ActivityConstructChannelFactory" , new object [] { TraceUtility.CreateSourceString( this ) }), ActivityType.Construct);
}
if (callbackObject == null )
{
throw DiagnosticUtility.ExceptionUtility.ThrowHelperArgumentNull( "callbackObject" );
}
this .CheckAndAssignCallbackInstance(callbackObject);
base .InitializeEndpoint(( string ) null , null );
}
}
public DuplexChannelFactory( object callbackObject, string endpointConfigurationName) : this (callbackObject, endpointConfigurationName, (EndpointAddress) null )
{
}
public DuplexChannelFactory( object callbackObject, string endpointConfigurationName, EndpointAddress remoteAddress) : base ( typeof (TChannel))
{
using (ServiceModelActivity activity = DiagnosticUtility.ShouldUseActivity ? ServiceModelActivity.CreateBoundedActivity() : null )
{
if (DiagnosticUtility.ShouldUseActivity)
{
ServiceModelActivity.Start(activity, SR.GetString( "ActivityConstructChannelFactory" , new object [] { TraceUtility.CreateSourceString( this ) }), ActivityType.Construct);
}
if (callbackObject == null )
{
throw DiagnosticUtility.ExceptionUtility.ThrowHelperArgumentNull( "callbackObject" );
}
if (endpointConfigurationName == null )
{
throw DiagnosticUtility.ExceptionUtility.ThrowHelperArgumentNull( "endpointConfigurationName" );
}
this .CheckAndAssignCallbackInstance(callbackObject);
base .InitializeEndpoint(endpointConfigurationName, remoteAddress);
}
}
/*
......
*/
}
以上列举了上述例子中使用的构造器。从中可知： 在创建ChannelFactory的过程中，通过ChannelFactory<TChannel>的InitializeEndpoint对Endpoint进行了初始化。
3.3、根据建立的Endpoint创建ServiceChannelFactory
从ClientRuntime clientRuntime = DispatcherBuilder.BuildProxyBehavior(serviceEndpoint, out parameters);
可知： ClientRuntime 由DispatcherBuilder创建。
注：ServiceChannel由ServiceChannelFactory创建，同ServiceChannelProxy使用。在创建ServiceChannel的过程中对Channel进行初始化 。处理函数如下：
public object CreateChannel(Type channelType, EndpointAddress address, Uri via)
{
if (via == null )
{
via = this .ClientRuntime.Via;
if (via == null )
{
via = address.Uri;
}
}
ServiceChannel serviceChannel = this .CreateServiceChannel(address, via);
serviceChannel.Proxy = CreateProxy(channelType, channelType, MessageDirection.Input, serviceChanne);
serviceChannel.ClientRuntime.GetRuntime().InitializeChannel((IClientChannel) serviceChannel.Proxy);
OperationContext current = OperationContext.Current;
if ((current != null ) && (current.InstanceContext != null ))
{
current.InstanceContext.WmiChannels.Add((IChannel) serviceChannel.Proxy);
serviceChannel.WmiInstanceContext = current.InstanceContext;
}
return serviceChannel.Proxy;
}
3.4、DispatcherBuilder创建ClientRuntime
internal class DispatcherBuilder
{
internal static ClientRuntime BuildProxyBehavior(ServiceEndpoint serviceEndpoint, out BindingParameterCollection parameters)
{
parameters = new BindingParameterCollection();
SecurityContractInformationEndpointBehavior.ClientInstance.AddBindingParameters(serviceEndpoint, parameters);
AddBindingParameters(serviceEndpoint, parameters);
ContractDescription contract = serviceEndpoint.Contract;
ClientRuntime parent = new ClientRuntime(contract.Name, contract.Namespace);
parent.ContractClientType = contract.ContractType;
IdentityVerifier property = serviceEndpoint.Binding.GetProperty<IdentityVerifier>(parameters);
if (property != null )
{
parent.IdentityVerifier = property;
}
for ( int i = 0; i < contract.Operations.Count; i++)
{
OperationDescription operation = contract.Operations[i];
if (!operation.IsServerInitiated())
{
BuildProxyOperation(operation, parent);
}
else
{
BuildDispatchOperation(operation, parent.CallbackDispatchRuntime, null );
}
}
ApplyClientBehavior(serviceEndpoint, parent);
return parent;
}
/**/
}
由Endpoint信息可以获取到ContractDescription，进而获取到Operations等等，从而赋值给ClientRuntime对象，完成ClientRuntime对象的建立。
以上还有个问题：DispatchRuntime 是与ClientRuntime相对象的WCF服务端分发运行时，同ClientRuntime一样，它是WCF服务端核心对象。在客户端怎么会后服务端的的分发运行时呢。？原因很简单，在WCF数据包模式以及Request-Reply模式下，DispatchRuntime是不需要的，但是在双工模式时，Server端与Client端已经不明确，
Server与Client互发消息，即是服务端也是客户端。所以不仅在ClientRuntime中存在DispatchRuntime，在DispatchRuntime同样存在ClientRuntime。
ClientRuntime作为客户端框架的核心，它决定着消息的格式化(IClientMessageFormatter)、客户端操作选择器(IClientOperationSelector)、客户端消息检查器(IClientMessageInspectors)等等。
4、ImmutableClientRuntime对象的作用
客户端对服务端的操作是通过TransparentProxy到RealProxy，也就是ServiceChannelProxy对象中。上面提到过，客户端调用服务的实际代理ServiceChannelProxy对象有一个名称为proxyRuntime的字段，类型就是ImmutableClientRuntime。
ImmutableClientRuntime对象依赖于ClientRuntime，这点可以从ImmutableClientRuntime的构造函数中就可以看出。
internal ImmutableClientRuntime(ClientRuntime behavior)
{
this .channelInitializers = EmptyArray<IChannelInitializer>.ToArray(behavior.ChannelInitializers);
this .interactiveChannelInitializers = EmptyArray<IInteractiveChannelInitializer>.ToArray(behavior.InteractiveChannelInitializers);
this .messageInspectors = EmptyArray<IClientMessageInspector>.ToArray(behavior.MessageInspectors);
this .operationSelector = behavior.OperationSelector;
this .useSynchronizationContext = behavior.UseSynchronizationContext;
this .validateMustUnderstand = behavior.ValidateMustUnderstand;
this .unhandled = new ProxyOperationRuntime(behavior.UnhandledClientOperation, this );
this .addTransactionFlowProperties = behavior.AddTransactionFlowProperties;
this .operations = new Dictionary< string , ProxyOperationRuntime>();
for ( int i = 0; i < behavior.Operations.Count; i++)
{
ClientOperation operation = behavior.Operations[i];
ProxyOperationRuntime runtime = new ProxyOperationRuntime(operation, this );
this .operations.Add(operation.Name, runtime);
}
this .correlationCount = this .messageInspectors.Length + behavior.MaxParameterInspectors;
}
ImmutableClientRuntime在RealProxy中起着至关重要的作用。如下图是RealProxy的信息：
由上图可知：
1、operations为Dictionary<string, ProxyOperationRuntime>类型，其中key为契约接口中标识位OperationContractAttribute的方法名，Value为ProxyOperationRuntime。
2、MessageInspector是实现了IClientMessageInspector接口的Microsoft.VisualStudio.Diagnostics.ServiceModelSink.StubClientEventSink类型。
3、客户端OperationSelector是MethodInfoOperationSelector类型的，MethodInfoOperationSelector实现了IClientOperationSelector接口。
4、客户端消息检查器IClientMessageInspectors为Microsoft.VisualStudio.Diagnostics.ServiceModelSink.StubClientEventSink类型。
5、客户端操作选择器MethodInfoOperationSelector。
通过工具看看MethodInfoOperationSelector的定义如下：
internal class MethodInfoOperationSelector : IClientOperationSelector
{
// Fields
private Dictionary< object , string > operationMap = new Dictionary< object , string >();
// Methods
internal MethodInfoOperationSelector(ContractDescription description, MessageDirection directionThatRequiresClientOpSelection)
{
for ( int i = 0; i < description.Operations.Count; i++)
{
OperationDescription description2 = description.Operations[i];
if (description2.Messages[0].Direction == directionThatRequiresClientOpSelection)
{
if ((description2.SyncMethod != null ) && ! this .operationMap.ContainsKey(description2.SyncMethod.MethodHandle))
{
this .operationMap.Add(description2.SyncMethod.MethodHandle, description2.Name);
}
if ((description2.BeginMethod != null ) && ! this .operationMap.ContainsKey(description2.BeginMethod.MethodHandle))
{
this .operationMap.Add(description2.BeginMethod.MethodHandle, description2.Name);
this .operationMap.Add(description2.EndMethod.MethodHandle, description2.Name);
}
}
}
}
public string SelectOperation(MethodBase method, object [] parameters)
{
if ( this .operationMap.ContainsKey(method.MethodHandle))
{
return this .operationMap[method.MethodHandle];
}
return null ;
}
// Properties
public bool AreParametersRequiredForSelection
{
get
{
return false ;
}
}
}
operationMap为存放方法的字段，key方法句柄信息，Value为方法名。
MethodInfoOperationSelector通过SelectOperation根据方法句柄值获取方法名，然后通过方法名，获取ProxyOperationRuntime对象。
查看OperationSelector的operationMap中Add方法的句柄值如下图所示：
通过控制台输出契约接口中方法的句柄值如下：
-6、ProxyOperationRuntime的作用
了解它的作用，还是从源码开始。
由上图可以得知：
1、对返回值进行序列化时，使用的类型是PrimitiveOperationFormatter,它同时实现了客户端序列化接口IClientMessageFormatter与服务端序列化IDispatchMessageFormatter接口
2、错误契约使用的序列化器是DataContractSerializerFaultFormatter。
3、对服务调用参数的序列化以及参数检查，对返回消息进行反序列化及参数检查通过ProxyOperationRuntime对象完成。
对实际代理ServiceChannelProxy对象中的ImmutableClientRuntime类型的字段realProxy以及realProxy的MessageInspector、operations添加监视，查看其信息如下：
图1：realProxy监视信息
图2：realProxy的消息检查器MessageInspector监视信息
图3：realProxy的operations监视信息
由以上3个图中显示的信息可知：
1、operations为Dictionary<string, ProxyOperationRuntime>类型，其中key为契约接口中标识位OperationContractAttribute的方法名，Value为ProxyOperationRuntime。
2、MessageInspector是实现了IClientMessageInspector接口的 客户端消息检查器 Microsoft.VisualStudio.Diagnostics.ServiceModelSink.StubClientEventSink类型。
3、客户端OperationSelector是MethodInfoOperationSelector类型的，MethodInfoOperationSelector实现了IClientOperationSelector接口。
参考： http://www.cnblogs.com/artech/tag/WCF/
《WCF揭秘》
WCF
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作者： Leo_wl
出处： http://www.cnblogs.com/Leo_wl/
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