WCF技术的不同应用场景及其实现分析

这一篇文章，是总结一下WCF技术，以及基于这个技术发展出来的几个典型应用场景，并且我将尝试对这些不同的WCF实现的原理进行一些比较分析。

关于WCF这个技术的基本概念，如果你不是很清楚，可以参考一下有关的文档

微软开发者中心

http://msdn.microsoft.com/en-us/netframework/aa663324

我的博客中先前也有很多这方面的介绍

http://zzk.cnblogs.com/s?w=blog%3achenxizhang+wcf&p=1

言归正传，我将先概括一下WCF技术的背景、核心要素、目前的典型应用场景。然后针对这些应用场景进一步地展开一些分析和比较，以便帮助大家更好地理解，并且知道在何时应该选用哪一种场景。（即便你没有时间去看那么多资料，通过本文也将有一个提纲挈领的认识）

历史背景：

WCF，全称是Windows Communication Founcation，它作为微软新一代的通讯技术，首先正式出现在.NET Framework 3.0中，伴随着Windows Vista的发布而名噪一时。在此之前，曾经作为Winfx的一部分为人所知，其代号为indigo。

作为Foundation（基础模块），WCF是定位在微软.NET平台上实现统一的消息服务通讯机制。它很好地吸收了之前的多种分布式开发技术的优点，并且提供了统一的编程和访问的模型，逐渐成为SOA解决方案中的主流技术，受到了广泛的关注和使用。

核心要素：

从技术层面理解WCF，可以分为三个要素（俗称WCF的ABC)

1.Address（where)：地址，是指访问服务的URI（可以是一个http地址，也可以是tcp的地址）

2.Binding（how）：绑定，是指通讯所使用的协议，例如http,net.tcp,msmq等等

3.Contract（what）：合约，是指通讯的规范，例如服务的合约，数据的合约等等。

从系统层面理解WCF,可以分为四个要素

1.Contract：合约，定义一套合约，通常是WCF开发的起点。这也是唯一需要在宿主和客户端之间共享的信息，通常是一些接口(interface)定义。

2.Service：服务，基于合约实现的一个具体服务。通常是一些类型（class)定义，实现了业务逻辑。

3.Host：宿主，既然服务是一个class，它自身是无法对客户端请求进行响应的。所以需要有一个宿主程序来提供持续的监听。WCF的宿主可以是任意的应用程序，非常灵活。

4.Client：客户端，任何客户端（例如Windows Forms，WPF, Silverlight，Console Application，甚至Javascript，或者java，php等等）都可以通过自己的方式来访问WCF.

应用场景：

WCF 从发布到现在的将近5年左右的时间，经过了多次增强和改进，从最开始单纯的SOAP Service的方式，发展出来其他多种应用场景，分别是

1. SOAP Services

2. WebHttp Services

3. Data Services

4. Workflow Services

5. RIA Services

下面我将针对这些应用场景一一进行讲解

【注意】我经常使用WCF技术以及一些讲座中，都会感慨WCF配置的强大。宿主和客户端都可以通过配置文件的方式定义、更改WCF服务的行为。可以这么说，在WCF中，几乎什么都可以配置。这确实很酷。所以下面的讲解，很多都是用配置文件的方式来说明问题。

1. SOAP Services

这种场景是WCF一开始就支持的，也是最完整的一个。

为什么称为SOAP Services呢？这是因为WCF服务是基于消息的通讯机制，而它的消息是被封装为一个SOAP Envelope（SOAP 信封的）

【备注】SOAP的全称是Simple Object Access Protocol，我们一般翻译为简单对象访问协议。

一个典型的SOAP Request（代表了客户端发到服务器的请求）

一个典型的SOAP Response

这种服务是以操作(Operation)为中心的，也就是说，我们可以完全控制服务的所有细节，包括定义合约，实现服务，实现宿主等等。这里面有两层意思，我们将有足够的灵活性，因为所有一切都是可以控制的；同时，我们也需要具备足够的专业知识，因为所有一切都需要你自己控制。

我们来看一个典型的WCF SOAP Service的配置文件

  <system.serviceModel>
    <services>
      <service name="WcfService2.Service1" behaviorConfiguration="WcfService2.Service1Behavior">
        <!-- Service Endpoints -->
        <endpoint address="" binding="wsHttpBinding" contract="WcfService2.IService1">
          <!-- 
              Upon deployment, the following identity element should be removed or replaced to reflect the 
              identity under which the deployed service runs.  If removed, WCF will infer an appropriate identity 
              automatically.
          -->
          <identity>
            <dns value="localhost"/>
          </identity>
        </endpoint>
        <endpoint address="mex" binding="mexHttpBinding" contract="IMetadataExchange"/>
      </service>
    </services>
    <behaviors>
      <serviceBehaviors>
        <behavior name="WcfService2.Service1Behavior">
          <!-- To avoid disclosing metadata information, set the value below to false and remove the metadata endpoint above before deployment -->
          <serviceMetadata httpGetEnabled="true"/>
          <!-- To receive exception details in faults for debugging purposes, set the value below to true.  Set to false before deployment to avoid disclosing exception information -->
          <serviceDebug includeExceptionDetailInFaults="false"/>
        </behavior>
      </serviceBehaviors>
    </behaviors>
  </system.serviceModel>

SOAP Services是从.NET Framework 3.0一开始就提供的，在后续版本中，也有很多改进，包括对WS-*标准更好的支持，以及提供了很多默认的配置选项，简化了配置的工作。

【备注】值得一提的是，微软研发集团上海办公室这边有一个团队，直接参与了WCF的新版本的很多功能和工具的设计和开发，包括对于配置的简化设计。感谢他们的工作。

我们来看一个.NET Framework 4.0下面的WCF服务默认的配置文件

  <system.serviceModel>
    <behaviors>
      <serviceBehaviors>
        <behavior>
          <!-- To avoid disclosing metadata information, set the value below to false and remove the metadata endpoint above before deployment -->
          <serviceMetadata httpGetEnabled="true"/>
          <!-- To receive exception details in faults for debugging purposes, set the value below to true.  Set to false before deployment to avoid disclosing exception information -->
          <serviceDebug includeExceptionDetailInFaults="false"/>
        </behavior>
      </serviceBehaviors>
    </behaviors>
    <serviceHostingEnvironment multipleSiteBindingsEnabled="true" />
  </system.serviceModel>

通过简单地比较就可以知道，在.NET Framework 4.0中，我们并没有看到端点（EndPoint）的定义，这是怎么回事呢？难道现在不需要定义端点了吗？当然不是，区别在于，.NET Framework4的ServiceHost将自动地注册几个默认的EndPoint。

【备注】如果不是为了在开发阶段调试需要而开启元数据和调试支持，上面的配置文件，甚至可以是空的，什么都不需要定义。

关于ServiceHost以及默认的端点的信息，有兴趣可以参考

http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.servicemodel.servicehost.aspx

总结：采用这种方式进行开发的WCF，可以根据我们的需求，使用任意的Binding，以支持不同的客户端，并且提供在不同的场合下最好的速度，还可以实现诸如缓存，队列，事务协调等高级功能。

2. WebHttp Services

这种服务的出现，是基于一个比较热的概念：RESTFul。可以这么说，这是WCF Restful的一个具体实现。从.NET Framework 3.5开始提供。

所谓RESTFul的概念，有兴趣可以参考 http://zh.wikipedia.org/wiki/REST 以及我之前写过的一些博客文章：http://zzk.cnblogs.com/s?w=blog%3Achenxizhang%20rest

大致的意思是：

表象化状态转变（英文：Representational State Transfer，简称REST）是Roy Fielding博士在2000年他的博士论文中提出来的一种软件架构风格。

目前在三种主流的Web服务实现方案中，因为REST模式的Web服务与复杂的SOAP和XML-RPC对比来讲明显的更加简洁，越来越多的web服务开始采用REST风格设计和实现。例如，Amazon.com提供接近REST风格的Web服务进行图书查找；雅虎提供的Web服务也是REST风格的。

REST 从资源的角度来观察整个网络，分布在各处的资源由URI确定，而客户端的应用通过URI来获取资源的表形。获得这些表形致使这些应用程序转变了其状态。随着不断获取资源的表形，客户端应用不断地在转变着其状态，所谓表形化的状态转变（Representational State Transfer）。

今天不是专门来探讨REST的，我们主要看看WCF是如何实现对REST支持，以及如何使用这种风格的服务。

实现WCF Restful，关键在于一个新的Binding方式，也就是WebHttpBinding。所以这种服务，我这里将其称为WebHttp Services。

WebHttp Services是在传统的SOAP Services基础上的一个增强，它仍然是基于操作（Operation）的，只不过这些Operation可以直接通过Uri访问到，而无需客户去编写一个特殊的客户端。

同时，WebHttp Services提供了两种不同的消息格式，第一种是XML，第二种是Json。这将更加有利于诸如Javascript这种客户端来访问服务。

要实现WebHttp，我们首先要添加一个引用，如下

 

然后 ，我们可以定义一个特殊的Operation

        [OperationContract]
        [WebGet]
        string HelloWorld();

【注意】这里通过WebGet这个Attribute，声明该操作是可以直接在Http访问中访问的

下面是该操作的实现

using System;
using System.ServiceModel.Activation;

namespace WcfService1
{
    // NOTE: You can use the "Rename" command on the "Refactor" menu to change the class name "Service1" in code, svc and config file together.
    [AspNetCompatibilityRequirements(RequirementsMode= AspNetCompatibilityRequirementsMode.Required)]
    public class Service1 : IService1
    {
        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 string HelloWorld()
        {
            return "Hello,world";
        }
    }
}

【备注】该服务必须声明为AspNetCompatibility

为了使用该服务支持WebHttpBinding,我们需要修改配置文件如下（粗体部分是我们这次添加的）

<?xml version="1.0"?>
<configuration>

  <system.web>
    <compilation debug="true" targetFramework="4.0" />
  </system.web>
  <system.serviceModel>
    <services>
      <service name="WcfService1.Service1">
        <endpoint address="" behaviorConfiguration="WcfService1.Service1AspNetAjaxBehavior"
          binding="webHttpBinding" contract="WcfService1.IService1" />
      </service>
    </services>
    <behaviors>
      <endpointBehaviors>
        <behavior name="WcfService1.Service1AspNetAjaxBehavior">
          <enableWebScript />
        </behavior>
      </endpointBehaviors>
      <serviceBehaviors>
        <behavior name="">
          <serviceMetadata httpGetEnabled="true" />
          <serviceDebug includeExceptionDetailInFaults="false" />
        </behavior>
      </serviceBehaviors>
    </behaviors>
    <serviceHostingEnvironment aspNetCompatibilityEnabled="true"
      multipleSiteBindingsEnabled="true" />
  </system.serviceModel>
 <system.webServer>
    <modules runAllManagedModulesForAllRequests="true"/>
  </system.webServer>
  
</configuration>

如果是这样的定义，那么在浏览器中我们就可以直接访问该服务及其操作

既然是RESTful，那么就可以直接在地址栏像下面这样访问

我们发现它的返回值是application/json格式的

具体返回的是什么内容呢？

也就是说,WebHttp Service默认是返回json格式的数据的，这就很容易在JAVASCRIPT中使用该服务。例如

<%@ Page Language="C#" AutoEventWireup="true" CodeBehind="default.aspx.cs" Inherits="WcfService1._default" %>

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head runat="server">
    <title></title>
    <script src="jquery-1.4.3.min.js" type="text/javascript"></script>
    <script type="text/javascript" language="javascript">
        $(function () {
            $("#btHelloworld").click(function () {
                var uri = "Service1.svc/HelloWorld";
                $.getJSON(uri, null, function (result) {
                    alert(result.d);
                });
            });

        });
    </script>
</head>
<body>
    <form id="form1" runat="server">
    <div>
    <input type="button" id="btHelloworld"  value="call webhttp Service"/>
    </div>
    </form>
</body>
</html>

在页面中测试的效果如下

值得注意的是，WebHttp Service除了支持Json格式之外，也支持XML格式，我们可以通过修改WebGet这个Attribute的设置来达到目的

        [OperationContract]
        [WebGet(ResponseFormat=WebMessageFormat.Xml)]
        string HelloWorld();

也可以通过配置文件的方式来设置（注意粗体部分）

<?xml version="1.0"?>
<configuration>

  <system.web>
    <compilation debug="true" targetFramework="4.0" />
  </system.web>
  <system.serviceModel>
    <services>
      <service name="WcfService1.Service1">
        <endpoint address="" behaviorConfiguration="WcfService1.Service1AspNetAjaxBehavior"
          binding="webHttpBinding" contract="WcfService1.IService1" />
      </service>
    </services>
    <behaviors>
      <endpointBehaviors>
        <behavior name="WcfService1.Service1AspNetAjaxBehavior">
          <enableWebScript />
          <webHttp defaultOutgoingResponseFormat="Xml"/>
        </behavior>
      </endpointBehaviors>
      <serviceBehaviors>
        <behavior name="">
          <serviceMetadata httpGetEnabled="true" />
          <serviceDebug includeExceptionDetailInFaults="false" />
        </behavior>
      </serviceBehaviors>
    </behaviors>
    <serviceHostingEnvironment aspNetCompatibilityEnabled="true"
      multipleSiteBindingsEnabled="true" />
  </system.serviceModel>
 <system.webServer>
    <modules runAllManagedModulesForAllRequests="true"/>
  </system.webServer>
  
</configuration>

如果用XML格式的话，那么在浏览器测试的效果如下

总结：WebHttp Services是在SOAP Services基础上的一个改进，它不是返回SOAP Evenlope，而是根据需要返回XML或者JSON数据。这样的设计，目的是让服务更加易于使用。同时，该服务是WCF Restful的具体实现。

【备注】 由于篇幅过长，另外三种服务，我将另外单独用一篇文章来分析比较，敬请期待

3. Data Services

4. Workflow Services

5. RIA Services