2019-11-25

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SOA —— WCF 知识点小结

WCF 相较于 WebService 更加灵活，支持多种宿主、多种协议，并且支持双工。

印象中读书时也开过 WCF 的课程，但是那本讲 WCF 的书实在是太厚了，所以其实并没有学进去，混个学分后来不了了之。

工作中，使用更多的是 WebService 或者 Socket，所以仅凭偶尔接触的一些小例子，来总结一些简单的使用场景。

创建服务端

不同于 WebService 只能托管在 IIS 上，WCF 可以托管在任意的程序上，可以是网站，也可以是控制台、WinForm、WPF、Windows Service 等。

注意：Visual Studio 2019 安装时默认没有勾选 WPF 的模板，可以通过 Visual Studio Installer 安装，点击 修改 -> 单个组件 -> 开发活动 -> Windows Communication Foundation。

定义并实现服务协定

WCF 创建服务端第一步是创建一个服务协定，这样我们就可以很方便的将服务与宿主分离。

后期创建服务端时，可以指定服务运行在不同的宿主上，而不需要调整服务本身的代码，这里我们创建一个 WCF 服务库。

20191121184555

创建完成以后完善一下服务协定中的代码，需要在接口中指定方法，然后再实现。

IMyService.cs 文件：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Runtime.Serialization;
using System.ServiceModel;
using System.Text;

namespace JohnSun.SOA.WCF.Service
{
    // 注意: 使用“重构”菜单上的“重命名”命令，可以同时更改代码和配置文件中的接口名“IService1”。
    [ServiceContract]
    public interface IMyService
    {
        [OperationContract]
        string GetData(int value);

        [OperationContract]
        CompositeType GetDataUsingDataContract(CompositeType composite);

        // TODO: 在此添加您的服务操作

        [OperationContract]
        decimal Sum(decimal x, decimal y);

        [OperationContract]
        UserInfo GetUser(int id);

        [OperationContract]
        UserInfo[] GetUsers(string country);

        [OperationContract]
        List<UserInfo> GetAllUsers();
    }
}

MyService.cs 文件：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Runtime.Serialization;
using System.ServiceModel;
using System.Text;

namespace JohnSun.SOA.WCF.Service
{
    // 注意: 使用“重构”菜单上的“重命名”命令，可以同时更改代码和配置文件中的类名“Service1”。
    public class MyService : IMyService
    {
        private static List<UserInfo> _users = new List<UserInfo>()
        {
            new UserInfo(){ Id = 1, Name = "Kangkang", Country = "China" },
            new UserInfo(){ Id = 2, Name = "John", Country = "America" },
            new UserInfo(){ Id = 3, Name = "Jane", Country = "France" },
            new UserInfo(){ Id = 4, Name = "Han Meimei", Country = "China" },
        };

        public List<UserInfo> GetAllUsers()
        {
            return _users;
        }

        public string GetData(int value)
        {
            return string.Format("You entered: {0}", value);
        }

        public CompositeType GetDataUsingDataContract(CompositeType composite)
        {
            if (composite == null)
            {
                throw new ArgumentNullException("composite");
            }
            if (composite.BoolValue)
            {
                composite.StringValue += "Suffix";
            }
            return composite;
        }

        public UserInfo GetUser(int id)
        {
            return _users.Find(u => u.Id == id);
        }

        public UserInfo[] GetUsers(string country)
        {
            return _users.FindAll(u => u.Country == country).ToArray();
        }

        public decimal Sum(decimal x, decimal y)
        {
            return x + y;
        }
    }
}

使用宿主运行服务端

WCF 的服务协定创建好以后，就可以使用控制台或窗体程序等将该服务托管并运行起来。

这里以控制台为例，创建一个控制台应用程序，并添加以下代码：

static void Main(string[] args)
{
    ServiceHost selfHost = null;

    try
    {
        // 定义服务运行的 URL 并实例化服务主机
        Uri baseAddress = new Uri("http://localhost:7895/MyService/");
        selfHost = new ServiceHost(typeof(MyService), baseAddress);

        // 指定服务协定
        selfHost.AddServiceEndpoint(typeof(IMyService), new WSHttpBinding(), "MyService");

        // 指定服务可以使用 HTTP 访问
        ServiceMetadataBehavior smb = new ServiceMetadataBehavior
        {
            HttpGetEnabled = true,
        };
        selfHost.Description.Behaviors.Add(smb);

        // 开启服务
        selfHost.Open();
        Log(LogLevel.Info, "服务开启成功，你可以点击 <Enter> 终止服务。");

        Console.ReadLine();
        selfHost.Close();
    }
    catch (CommunicationException ce)
    {
        Log(LogLevel.Error, $"开启服务失败 {ce.Message}");
        if (selfHost != null)
            selfHost.Abort();
        Console.ReadKey();
    }
}

注意：服务端如果需要运行，需要使用管理员身份，否则可能出现下图错误，可以使用管理员身份运行 Visual Studio，或者到 bin 目录下右键可执行程序，使用右键菜单中的 以管理员身份运行。

成功运行，控制台输出如下：

20191121200840

我们可以在浏览器中访问设置的链接：

20191122143734

新建客户端调用服务

服务端创建完成以后，就可以创建一个客户端连接服务，执行简单的调用。

首先创建一个控制台应用程序用于演示，和 WebService 一样，直接在 引用 上右键添加 服务引用 即可。

引用完成以后，会生成一个配置文件 app.config ，里面记录着连接服务端的配置信息：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
    <system.serviceModel>
        <bindings>
            <wsHttpBinding>
                <binding name="WSHttpBinding_IMyService" />
            </wsHttpBinding>
        </bindings>
        <client>
            <endpoint address="http://localhost:7895/MyService/" binding="wsHttpBinding"
                bindingConfiguration="WSHttpBinding_IMyService" contract="MyWcfService.IMyService"
                name="WSHttpBinding_IMyService">
                <identity>
                    <userPrincipalName value="DESKTOP-V2RPVP4\hd2y" />
                </identity>
            </endpoint>
        </client>
    </system.serviceModel>
</configuration>

修改控制台的 Program.cs 文件进行调用：

MyServiceClient client = null;
try
{
    client = new MyServiceClient();
    decimal x = 1m;
    decimal y = 2m;
    decimal d = client.Sum(x, y);
    Log(LogLevel.Info, $"调用 Sum 方法成功：Sum({x}, {y}) = {d}");
    int id = 1;
    UserInfo info = client.GetUser(id);
    JavaScriptSerializer serializer = new JavaScriptSerializer();
    Log(LogLevel.Info, $"调用 GetUserInfo 方法成功：GetUserInfo({id}) = {serializer.Serialize(info)}");
    string country = "China";
    UserInfo[] users = client.GetUsers(country);
    Log(LogLevel.Info, $"调用 GetUsers 方法成功：GetUsers({country}) 获取到用户数量： {users.Length}");
    UserInfo[] allUsers = client.GetAllUsers();
    Log(LogLevel.Info, $"调用 GetAllUsers 方法成功，获取到用户数量： {allUsers.Length}");
    client.Close();
}
catch (Exception exc)
{
    if (client != null)
        client.Abort();
    Log(LogLevel.Error, "测试服务失败：" + exc.Message);
}
Console.ReadKey();

注意，同 WebService 一样，连接的释放不能依托于 using 块。

自定义连接

如果不想通过自动生成的服务配置连接服务，可以调整客户端初始化为以下代码：

client = new MyServiceClient(new WSHttpBinding(), new EndpointAddress("http://localhost:7895/MyService/"));

运行的结果和配置文件式初始化的执行结果一致：

20191125141355

WCF 进阶

以上只是类似 WebService 服务的创建与调用，还不能体现 WCF 的优越性，下面一些简单的例子将展示 WCF 的配置，将 WCF 服务承载于 TCP 上。并且演示 WCF 的双工如何使用。

通过配置文件设定服务

除了直接在代码中配置托管服务外，我们也可以通过配置文件来进行设定，配置信息可以参考 WCF 配置架构。

我们可以通过一个简化配置，来配置我们的客户端，以下是服务端控制台 App.config 的文件内容。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
  <system.serviceModel>
    <behaviors>
      <serviceBehaviors>
        <behavior name="MyWcfServiceBehavior">
          <serviceMetadata httpGetEnabled="true" />
          <serviceDebug includeExceptionDetailInFaults="false" httpHelpPageEnabled="false" />
          <serviceTimeouts transactionTimeout="00:10:00" />
          <serviceThrottling maxConcurrentCalls="1000" maxConcurrentInstances="1000" maxConcurrentSessions="1000" />
        </behavior>
      </serviceBehaviors>
    </behaviors>
    
    <bindings>
      <basicHttpBinding>
        <binding name="MyBindingConfig" maxBufferSize="1024" maxReceivedMessageSize="1024" closeTimeout="00:01:00" />
        <!-- Default binding for basicHttpBinding -->
        <binding closeTimeout="00:03:00" />
      </basicHttpBinding>
    </bindings>
    
    <services>
      <service behaviorConfiguration="MyWcfServiceBehavior" name="JohnSun.SOA.WCF.Service.MyService">
        <host>
          <baseAddresses>
            <add baseAddress="http://localhost:7895/MyService/" />
          </baseAddresses>
        </host>
        <endpoint address="" binding="basicHttpBinding" contract="JohnSun.SOA.WCF.Service.IMyService" bindingConfiguration="MyBindingConfig" />
      </service>
    </services>
  </system.serviceModel>
</configuration>

配置完成后就可以通过重新生成并由客户端调用，注意之前绑定的协议为 wsHttpBinding，配置文件配置的为 basicHttpBinding，所以客户端需要 更新服务引用。

需要调整为 wsHttpBinding 也很简单，只需要 bindings 节点下的 basicHttpBinding 节点以及 endpoint 中的 binding 属性修改为 wsHttpBinding 即可。

更新后执行效果如下图：

20191125145927

使用 TCP 协议

WCF 除支持 HTTP 协议外还支持多种协议，例如：TCP、MSMQ、命名管道等。

这里仅演示 TCP 协议，首先需要修改配置文件，调整 serviceBehaviors 中的 serviceMetadata 指定 httpGetEnabled 必须为 false。

然后我们修改配置文件中的 bindings 节点，将之前的 basicHttpBinding 或 wsHttpBinding 修改为：

<netTcpBinding>
  <binding name="MyBindingConfig" closeTimeout="00:01:00" >
    <security mode="None">
      <transport clientCredentialType="None" protectionLevel="None" />
    </security>
  </binding>
</netTcpBinding>

调整 baseAddresses 节点下绑定的链接，将 http 协议修改为 net.tcp 协议：

<add baseAddress="net.tcp://localhost:7895/MyService/" />

最后调整 endpoint 中的 binding 属性即可：

<endpoint address="" binding="netTcpBinding" contract="JohnSun.SOA.WCF.Service.IMyService" bindingConfiguration="MyBindingConfig" />

调整完成后重新生成即可运行服务，我们可以调整以下客户端的服务引用，可以右键对应的服务，选择 配置服务引用，修改服务地址，修改为 net.tcp 协议。

当然之前我们已经删除了配置文件，所以这里直接修改服务端的初始化代码：

client = new MyServiceClient(new NetTcpBinding(securityMode: SecurityMode.None), new EndpointAddress("net.tcp://localhost:7895/MyService/"));

如果调用服务报错，可以添加服务引用，这时可能出现如下图的错误：

20191125154836

无法识别该 URI 前缀。

网上搜索了很多解决方案，包括 启用或关闭 Windows 功能 中有关 WCF 的选项，以及 服务 中 Net.Tcp Listener Adapter 是否启动，均正常。

20191125154522

然后调整增加 mexTcpBinding 节点，仍然无法调用（此处必须配置）：

<endpoint address="mex" binding="mexTcpBinding" bindingConfiguration="" contract="IMetadataExchange" />

后看到一篇文章发现可能是序列化问题，之前我们增加的类型 UserInfo ，均未配置 DataContract 和 DataMember 特性，增加对应特性后，重新生成并运行服务端，客户端可以正常添加服务引用。

[DataContract]
public class UserInfo
{
    [DataMember]
    public int Id { get; set; }
    [DataMember]
    public string Name { get; set; }
    [DataMember]
    public string Country { get; set; }
}

但是，在可以正常添加以后，移除对应特性，重新编译，无法再重现这个问题，所以建议是添加该特性，并按照以上内容检查所有信息，避免出现这个问题。

20191125165644

使用双工

因为 WebService 是基于 HTTP协议，其是无状态的，所以无法使用双工，但是 WCF 还支持有状态的 TCP 协议，所以可以实现双工通讯。

WCF 中双工的设计是通过回调来实现：

定义一个用于回调的接口 ICallback，供客户端实现；
添加服务协定 ICallbackService ，指定用于回调的协定 ICallback；
实现服务协定，可以通过服务上下文获取回调的通道并调用；

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.ServiceModel;
using System.Text;
using System.Threading;

namespace JohnSun.SOA.WCF.Service
{
    [ServiceContract(CallbackContract = typeof(ICallback))]
    public interface ICallbackService
    {
        [OperationContract(IsOneWay = true)]
        void TestConnect(string message);
    }

    /// <summary>
    /// 不需要协议，是一个约束由客户端实现
    /// </summary>
    public interface ICallback
    {
        [OperationContract(IsOneWay = true)]
        void Reply(string message);
    }

    public class CallbackService : ICallbackService
    {
        public void TestConnect(string message)
        {
            Logger.Log(LogLevel.Info, message);
            Thread.Sleep(2000);
            ICallback callback = OperationContext.Current.GetCallbackChannel<ICallback>();
            callback.Reply(message);
        }
    }

    public class Logger
    {
        public static void Log(LogLevel level, string message)
        {
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Yellow;
            Console.Write($"{DateTime.Now:HH:mm:ss} ");
            Console.ForegroundColor = level == LogLevel.Info ? ConsoleColor.White : ConsoleColor.Red;
            Console.Write($"{level,5}: ");
            Console.ForegroundColor = ConsoleColor.Gray;
            Console.Write($"{message}\r\n");
        }
    }

    [Flags]
    public enum LogLevel
    {
        Info = 1,
        Error = 2,
    }
}

这样服务协定我们就创建好了，然后就是修改服务托管的代码：

ServiceHost host = null;
try
{
    // 定义服务运行的 URL 并实例化服务主机
    Uri baseAddress = new Uri("net.tcp://localhost:7895/MyDuplexService/");
    host = new ServiceHost(typeof(CallbackService), baseAddress);

    // 指定服务协定
    host.AddServiceEndpoint(typeof(ICallbackService), new NetTcpBinding(securityMode: SecurityMode.None), "CallbackService");
    // 不指定客户端将无法添加服务引用
    host.Description.Behaviors.Add(new ServiceMetadataBehavior());
    host.AddServiceEndpoint(typeof(IMetadataExchange), MetadataExchangeBindings.CreateMexTcpBinding(), "mex");

    // 开启服务
    host.Open();
    Log(LogLevel.Info, "服务开启成功，你可以点击 <Enter> 终止服务。");

    Console.ReadLine();
    host.Close();
}
catch (Exception exc)
{
    Log(LogLevel.Error, $"开启服务失败 {exc.Message} {exc.StackTrace}");
    if (host != null)
        host.Abort();
    Console.ReadKey();
}

之后我们就可以在客户端添加一个新的服务引用 MyDuplexWcfService，初始化服务连接并调用服务中定义的方法：

CallbackServiceClient client = null;
try
{
    InstanceContext callbackInstance = new InstanceContext(new Callback());
    client = new CallbackServiceClient(callbackInstance);

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        string message = $"{i:00} {DateTime.Now:HH:mm:ss.fff}";
        client.TestConnect(message);
        Log(LogLevel.Info, $"调用 TestConnect 方法成功：{message}");
        Thread.Sleep(50);
    }
    Console.WriteLine("服务调用成功，你可以点击 <Enter> 关闭客户端。");
    Console.ReadLine();
    client.Close();
}
catch (Exception exc)
{
    if (client != null)
        client.Abort();
    Log(LogLevel.Error, "测试服务失败：" + exc.Message);
    Console.ReadLine();
}

需要注意的是，带有回调的服务，需要初始化一个InstanceContext，构造函数传递的是一个回调类型 ICallback 的实现类型的实例化对象。

我们引用的服务有一个 ICallbackServiceCallback 类型，这个其实就是 ICallback，需要添加实现：

public class Callback : ICallbackServiceCallback
{
    public void Reply(string message)
    {
        Program.Log(LogLevel.Info, $"回调：{message}");
    }
}

实现以后的客户端与服务端执行效果如下：

20191125192728

同样的针对服务端与客户端调整实现方式，以上服务端展示的是使用代码实现的托管，下面增加一个使用配置文件来进行托管的方案，首先在配置文件的 services 节点内增加以下内容：

<service behaviorConfiguration="MyWcfServiceBehavior" name="JohnSun.SOA.WCF.Service.CallbackService">
  <host>
    <baseAddresses>
      <add baseAddress="net.tcp://localhost:7895/MyDuplexService/" />
    </baseAddresses>
  </host>
  <endpoint address="" binding="netTcpBinding" contract="JohnSun.SOA.WCF.Service.ICallbackService" bindingConfiguration="MyBindingConfig" />
  <endpoint address="mex" binding="mexTcpBinding" bindingConfiguration="" contract="IMetadataExchange" />
</service>

然后服务开启的代码可以调整为以下内容：

ServiceHost host = null;
try
{
    host = new ServiceHost(typeof(CallbackService));

    // 开启服务
    host.Open();
    Log(LogLevel.Info, "服务开启成功，你可以点击 <Enter> 终止服务。");

    Console.ReadLine();
    host.Close();
}
catch (Exception exc)
{
    Log(LogLevel.Error, $"开启服务失败 {exc.Message} {exc.StackTrace}");
    if (host != null)
        host.Abort();
    Console.ReadKey();
}

服务调整好以后，我们可能需要更新一下客户端的服务引用才能使用，因为以上配置文件指定与代码实现的并不完全一致。

客户端目前使用的是配置文件初始化，同样的我们可以删除客户端下的 App.config 文件，客户端实例化修改为以下代码：

client = new CallbackServiceClient(callbackInstance, new NetTcpBinding(securityMode: SecurityMode.None), new EndpointAddress("net.tcp://localhost:7895/MyDuplexService/"));

后记

WCF 的知识点比较多，这里仅仅是简单的实现与使用，更多的内容建议还是查看 MSDN 文档。

基本以上内容学习以后，工作中一些常见的场景都可以实现，身份认证建议使用 Token 会简单一些，如果有兴趣可以研究一下 x509证书。

参考：

MSDN - 利用 WCF 开发面向服务的应用程序：https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/framework/wcf/

MSDN - WCF 配置架构：https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/framework/configure-apps/file-schema/wcf/

Wiki - 雙工：https://zh.wikipedia.org/zh-hans/%E9%9B%99%E5%B7%A5

源码下载：

Git：https://git.hd2y.net/hd2y/JohnSun.SOA.WCF.git

百度网盘：https://pan.baidu.com/s/1QXsDYxWehCGgVupgpmgvpQ 提取码：crbu

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