WCF后续之旅(9): 通过WCF双向通信实现Session管理[下篇]

一、Session Management Service的实现

现在我们来看看Session Management真正的实现，和我以前的例子不同，我不是把所有的实现都写在WCF service上，而是定义了另一个class来实现所有的业务逻辑：SessionManager。我们分析一下具体的实现逻辑。

namespace Artech.SessionManagement.Service
{
    public static class SessionManager
    {
        private static object _syncHelper = new object();

        internal static TimeSpan Timeout
        { get; set; }

        public static IDictionary<Guid, SessionInfo> CurrentSessionList
        { get; set; }

        public static IDictionary<Guid, ISessionCallback> CurrentCallbackList
        { get; set; }

        static SessionManager()
        {
            string sessionTimeout = ConfigurationManager.AppSettings["SessionTimeout"];
            if (string.IsNullOrEmpty(sessionTimeout))
            {
                throw new ConfigurationErrorsException("The session timeout application setting is missing");
            }

            double timeoutMinute;
            if (!double.TryParse(sessionTimeout, out timeoutMinute))
            {
                throw new ConfigurationErrorsException("The session timeout application setting should be of doubdle type.");
            }

            Timeout = new TimeSpan(0, 0, (int)(timeoutMinute * 60));
            CurrentSessionList = new Dictionary<Guid, SessionInfo>();
            CurrentCallbackList = new Dictionary<Guid, ISessionCallback>();
        }
        //...
  }
}

首先来看Field、Property和static constructor的定义。_syncHelper 用于实现多线程同步之用；Timeout是session timeout的时间，可配置；CurrentSessionList和CurrentCallbackList两个dictionary在上面我们已经作过介绍，分别代表当前活动的session列表和callback列表，key均为SessionID。在静态构造函数中，初始化session timeout的时间，和实例化CurrentSessionList和CurrentCallbackList。

接着我们来看看StartSession和EndSession两个方法，这两个方法分别代表Session的开始和结束。

public static Guid StartSession(SessionClientInfo clientInfo)
{
    Guid sessionID = Guid.NewGuid();
    ISessionCallback callback = OperationContext.Current.GetCallbackChannel<ISessionCallback>();
    SessionInfo sesionInfo = new SessionInfo() { SessionID = sessionID, StartTime = DateTime.Now,  LastActivityTime = DateTime.Now, ClientInfo = clientInfo };
    lock (_syncHelper)
    {
        CurrentSessionList.Add(sessionID, sesionInfo);
        CurrentCallbackList.Add(sessionID, callback);
    }
    return sessionID;
}

public static void EndSession(Guid sessionID)
{
    if (!CurrentSessionList.ContainsKey(sessionID))
    {
        return;
    }

    lock (_syncHelper)
    {
        CurrentCallbackList.Remove(sessionID);
        CurrentSessionList.Remove(sessionID);
    }
}

在StartSession方法中，首先创建一个GUID作为SessionID。通过OperationContext.Current获得callback对象，并根据client端传入的SessionClientInfo 对象创建SessionInfo 对象，最后将callback对象和SessionInfo 对象加入CurrentCallbackList和CurrentSessionList中。由于这两个集合会在多线程的环境下频繁地被访问，所以在对该集合进行添加和删除操作时保持线程同是显得尤为重要，所在在本例中，所有对列表进行添加和删除操作都需要获得_syncHelper加锁下才能执行。与StartSession相对地，EndSession方法仅仅是将SessionID标识的callback对象和SessionInfo 对象从列表中移除。

然后我们来看看如何强行中止掉一个或多个活动的session：KillSessions。

public static void KillSessions(IList<Guid> sessionIDs)
{
    lock (_syncHelper)
    {
        foreach (Guid sessionID in sessionIDs)
        {
            if (!CurrentSessionList.ContainsKey(sessionID))
            {
                continue;
            }

            SessionInfo sessionInfo = CurrentSessionList[sessionID];
            CurrentSessionList.Remove(sessionID);
            CurrentCallbackList[sessionID].OnSessionKilled(sessionInfo);
            CurrentCallbackList.Remove(sessionID);
        }
    }
}

逻辑很简单，就是先从CurrentSessionList中获得对应的SessionInfo 对象，然后将其从CurrentSessionList中移除，然后根据SessionID获得对用的Callback对象，调用OnSessionKilled方法实时通知client session被强行中止，最后将callback对象从CurrentCallbackList中清楚。需要注意的是OnSessionKilled是One-way方式调用的，所以是异步的，时间的消耗可以忽略不计，也不会抛出异常，所以对_syncHelper的锁会很开释放，所以不会对并发造成太大的影响。

Session的管理最终要、也是作复杂的事对Timeout的实现，再我们的例子中，我们通过定期对CurrentSessionList中的每个session进行轮询实现。每次轮询通过RenewSessions方法实现，我们来看看该方法的定义：

[MethodImpl(MethodImplOptions.Synchronized)]
public static void RenewSessions()
{
    IList<WaitHandle> waitHandleList = new List<WaitHandle>();

    foreach (var session in CurrentSessionList)
    {
        RenewSession renewsession = delegate(KeyValuePair<Guid, SessionInfo> sessionInfo)
        {
            if (DateTime.Now - sessionInfo.Value.LastActivityTime < Timeout)
            {
                return;
            }
            try
            {
                TimeSpan renewDuration = CurrentCallbackList[sessionInfo.Key].Renew();
                if (renewDuration.TotalSeconds > 0)
                {
                    sessionInfo.Value.LastActivityTime += renewDuration;
                }
                else
                {
                    sessionInfo.Value.IsTimeout = true;
                    CurrentCallbackList[session.Key].OnSessionTimeout(sessionInfo.Value);
                }
            }
            catch (CommunicationObjectAbortedException)
            {
                sessionInfo.Value.IsTimeout = true;
                return;
            }
        };

        IAsyncResult result = renewsession.BeginInvoke(session, null, null);
        waitHandleList.Add(result.AsyncWaitHandle);
    }

    if (waitHandleList.Count == 0)
    {
        return;
    }
            WaitHandle.WaitAll(waitHandleList.ToArray<WaitHandle>());
            ClearSessions();
}

public delegate void RenewSession(KeyValuePair<Guid, SessionInfo> session);

首先我定义了一个delegate：RenewSession，来实现表示对单个session的renew操作。在RenewSessions方法中，我们遍历CurrentSessionList中的每个SessionInfo对象，根据LastActivityTime判断是否需要对该Session进行Renew操作（DateTime.Now - sessionInfo.Value.LastActivityTime < Timeout，意味着单单从server来看，Session都尚未过期），如何需要，则通过SessionID从CurrentCallbackList中取出callback对象，调用Renew方法。如何返回的的Timespan大于零，则表明，client端需要延长session的生命周期，则让LastActivityTime 加上该值。如何返回的值小于零，表明session真的过期了，那么通过调用callback对象的OnSessionTimeout方法实现对client的实时的通知，并将SessionInfo对象的IsTimeout 设置为true。等所以得操作结束之后，在将IsTimeout 为true的SessionInfo对象和对应的callback对象从列表中移除。

在这里有3点需要注意：

1）由于在client过多的情况下，CurrentSessionList得数量太多，按照同步的方式逐个进行状态的检测、callback的调用可以需要很长的时间，会严重影响实时性。所以我们采用的是异步的方式，这是通过将操作定义到RenewSession delegate中，并掉用BeginInvoke方法实现的。

2）在调用Callback的Renew方法的时候，很有可以client端的程序已经正常或者非正常关闭，在这种情况下会抛出CommunicationObjectAbortedException异常，我们应该把这种情况视为timeout。所以我们也将IsTimeout 设置为true。

3）我们之所以现在遍历之后才对session进行清理，主要考虑到我们的操作时在对线程环境中执行，如何在并发操作的情况下对集合进行删除，会出现一些意想不到的不同步情况下。我们通过WaitHandle保证所有的并发操作都结束了：我先创建了一个IList<WaitHandle>对象waitHandleList ，将每个基于session对象的异步操作的WaitHandle添加到该列表（waitHandleList.Add(result.AsyncWaitHandle);）通过

WaitHandle.WaitAll(waitHandleList.ToArray<WaitHandle>());保证所有的操作都结束了。

有了SessionManager，我们的Service就显得很简单了：

namespace Artech.SessionManagement.Service
{
    [ServiceBehavior(InstanceContextMode = InstanceContextMode.Single, ConcurrencyMode =ConcurrencyMode.Multiple)]
   public class SessionManagementService:ISessionManagement
    {
        #region ISessionManagement Members

        public Guid StartSession(SessionClientInfo clientInfo,out TimeSpan timeout)
        {
            timeout = SessionManager.Timeout;
            return SessionManager.StartSession(clientInfo);
        }

        public void EndSession(Guid sessionID)
        {
            SessionManager.EndSession(sessionID);
        }

        public IList<SessionInfo> GetActiveSessions()
        {
            return new List<SessionInfo>(SessionManager.CurrentSessionList.Values.ToArray<SessionInfo>());
        }

        public void KillSessions(IList<Guid> sessionIDs)
        {
            SessionManager.KillSessions(sessionIDs);
        }

        #endregion
    }
}

基本上就是调用SessionManager对应的方法。

二、Service Hosting

在Artech.SessionManagement.Hosting.Program中的Main（）方法中，实际上是做了两件事情：

• 对SessionManagementService的Host。
• 通过Timer对象实现对Session列表的定期(5s)轮询。

namespace Artech.SessionManagement.Hosting
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            using (ServiceHost host = new ServiceHost(typeof(SessionManagementService)))
            {
                host.Opened += delegate
                {
                    Console.WriteLine("The session management service has been started up!");
                };
                host.Open();

                Timer timer = new Timer(
                    delegate { SessionManager.RenewSessions(); }, null, 0, 5000);

                Console.Read();
            }
        }
    }
}

这是configuration,除了system.serviceModel相关配置外，还定义了配置了session timeout的时间，单位为”分”：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
    <appSettings>
        <add key="SessionTimeout" value="0.5"/>
    </appSettings>
    <system.serviceModel>
        <services>
            <service name="Artech.SessionManagement.Service.SessionManagementService">
                <endpoint binding="netTcpBinding" bindingConfiguration="" contract="Artech.SessionManagement.Contract.ISessionManagement" />
                <host>
                    <baseAddresses>
                        <add baseAddress="net.tcp://127.0.0.1:9999/sessionservice" />
                    </baseAddresses>
                </host>
            </service>
        </services>
    </system.serviceModel>
</configuration>

三、如何定义Client

这个service的实现已经完成，我们最后来介绍如何根据service的特点来定义我们的client程序了。我们的client是一个GUI应用（WinForm）。为了简便，我们把所有的逻辑定义在一个facade class上面：SessionUtility。

namespace Artech.SessionManagement.Client
{
    public static class SessionUtility
    {
        static SessionUtility()
        {
            Callback = new SessionCallback();
            Channel = new DuplexChannelFactory<ISessionManagement>(Callback, "sessionservice").CreateChannel();
        }

        private static ISessionManagement Channel
        { get; set; }

        private static ISessionCallback Callback
        { get; set; }

        public static DateTime LastActivityTime
        { get; set; }

        public static Guid SessionID
        { get; set; }

        public static TimeSpan Timeout
        { get; set; }

        public static void StartSession(SessionClientInfo clientInfo)
        {
            TimeSpan timeout;
            SessionID = Channel.StartSession(clientInfo, out timeout);
            Timeout = timeout;
        }

        public static IList<SessionInfo> GetActiveSessions()
        {
            return Channel.GetActiveSessions();
        }

        public static void KillSessions(IList<Guid> sessionIDs)
        {
            Channel.KillSessions(sessionIDs);
        }
    }
}

SessionUtility定义了连个public property：SessionID代表当前session的ID，Timeout代表Session timeout的时间，这两个属性都在StartSession中被初始化，而LastActivityTime代表的是最后一次用户交互的时间。上面的代码和简单，在这里就不多作介绍了。这里需要着重介绍我们的Callback class：

public class SessionCallback : ISessionCallback
{
    #region ISessionCallback Members

    public TimeSpan Renew()
    {
        return SessionUtility.Timeout - (DateTime.Now - SessionUtility.LastActivityTime);
    }

    public void OnSessionKilled(SessionInfo sessionInfo)
    {
        MessageBox.Show("The current session has been killed!", sessionInfo.SessionID.ToString(), MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information);
        Application.Exit();
    }

    public void OnSessionTimeout(SessionInfo sessionInfo)
    {
        MessageBox.Show("The current session timeout!", sessionInfo.SessionID.ToString(), MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information);
        Application.Exit();
    }

    #endregion
}

Renew()方法根据Timeout 和LastActivityTime计算出需要对该session延长的时间；OnSessionKilled和OnSessionTimeout在通过MessageBox显示相应的message后将程序退出。

我们简单简单一下本例子提供的client application。具有一个Form。我们把所有的功能集中在该Form中：开始一个新session、获得所有的活动的session列表、强行中止一个或多个Session。

这是StartSession按钮的click event handler：

private void buttonStartSession_Click(object sender, EventArgs e)
{
    string hostName = Dns.GetHostName();
    IPAddress[] ipAddressList = Dns.GetHostEntry(hostName).AddressList;
    string ipAddress = string.Empty;
    foreach (IPAddress address in ipAddressList)
    {
        if (address.AddressFamily == AddressFamily.InterNetwork)
        {
            ipAddress += address.ToString() + ";";
        }
    }
    ipAddress = ipAddress.TrimEnd(";".ToCharArray());

    string userName = this.textBoxUserName.Text.Trim();
    if (string.IsNullOrEmpty(userName))
    {
        return;
    }

    SessionClientInfo clientInfo = new SessionClientInfo() { IPAddress = ipAddress, HostName = hostName, UserName = userName };
    SessionUtility.StartSession(clientInfo);
    this.groupBox2.Enabled = false;
}

获得当前PC的主机名称和IP地址，连同输入的user name创建SessionClientInfo 对象，调用SessionUtility的StartSession开始新的Session。

“Get All Active Session”，获取当前所有的活动的session，绑定到Datagrid：

private void buttonGet_Click(object sender, EventArgs e)
{
    IList<SessionInfo> activeSessions = SessionUtility.GetActiveSessions();
    this.dataGridViewSessionList.DataSource = activeSessions;
    foreach (DataGridViewRow row in this.dataGridViewSessionList.Rows)
    {
        Guid sessionID = (Guid)row.Cells["SessionID"].Value;
        row.Cells["IPAddress"].Value = activeSessions.Where(session=> session.SessionID == sessionID).ToList<SessionInfo>()[0].ClientInfo.IPAddress;
        row.Cells["UserName"].Value = activeSessions.Where(session => session.SessionID == sessionID).ToList<SessionInfo>()[0].ClientInfo.UserName;
    }
}

“Kill Selected Session”按钮被点击，强行中止选中的Session：

private void buttonKill_Click(object sender, EventArgs e)
{
    IList<Guid> sessionIDs = new List<Guid>();
    foreach ( DataGridViewRow row in this.dataGridViewSessionList.Rows)
    {
        if ((string)row.Cells["Select"].Value == "1")
        {
            Guid sessionID = new Guid(row.Cells["SessionID"].Value.ToString());
            if (sessionID == SessionUtility.SessionID)
            {
                MessageBox.Show("You cannot kill your current session!", "Error", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);
                return;
            }
            sessionIDs.Add(sessionID);
        }
    }

    SessionUtility.KillSessions(sessionIDs);
}

由于不能中止自己当前的Session，所以当选中的列表中包含自己的SessionID，会显示一个messagebox提示不应该杀掉属于自己session。

到这里，实际上还有一件重要的事情没有解决，那就是如何动态修正SessionUtility.LastActivityTime。我们希望的事SessionUtility.LastActivityTime能够真正反映最后一次用户交互的时间。为此我们递归地注册每个control的MouseMove事件：

private void RegisterMouseMoveEvent(Control control)
{
    control.MouseHover += delegate
    {
        SessionUtility.LastActivityTime = DateTime.Now;
    };

    foreach (Control child in control.Controls)
    {
        this.RegisterMouseMoveEvent(child);
    }
}

private void FormSessionManagement_Load(object sender, EventArgs e)
{
    this.dataGridViewSessionList.AutoGenerateColumns = false;
    this.RegisterMouseMoveEvent(this);
}

如何你运行我们程序，输入user name开始session后，如果在30s内没有任何鼠标操作，下面的MessageBox将会弹出，当你点击OK按钮，程序会退出。

如何你同时开启多个client端程序，点击“Kill Selected Session”按钮，将会列出所有的Active session，就象我们在上面的截图所示的一样。你可以选择某个session，然后通过点击“Kill selected sessions”按钮强行中止它。通过另一个client application将马上得到反馈：弹出下面一个MessageBox。当你点击OK按钮，程序会退出

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