• [WCF编程]7.实例上下文模式


    一、实例上下文模式概述

            实例上下文(IntanceContext Mode)表示服务端的服务实例与客户端的服务代理的绑定方式。

            在实例化服务器对象时,WCF采用了3种不同的模式:单调(Per-Call)模式,会话(Per-Session)模式和单例(Single)模式.其中会话模式是默认的。

            服务器实例化模式的选择只在服务端是可见的,并没有反映到WSDL文档中。由于每当客户端调用一个方法时,它并不知道接受对象是否来自同一个实例,也不知道以前设置的值是否保留了下来,更不知道每次调用的实例是否否是重新创建的,因此,在设计时必须要特别小心。

    [ServiceBehavior(InstanceContextMode=InstanceContextMode.PerCall)]
    public class HelloWorldService : IHelloWorldService
    {
    }

    二、单调(Per-Call)模式

           对于单调的实例上下文模式,WCF服务端运行时总是创建一个全新的InstanceContext来处理每一个请求,不管该请求是否来自相同的客户端。所以在单调实例上下文模式下,根本就不存在对某个InstanceContext的并发调用的情况发生。

            每当客户端发出请求(即WCF契约的方法调用),就会获得一个新的专门的服务实例。

            以下列出了单调模式的执行细节:

            (1)客户端调用代理,代理将调用转发给服务。

            (2)WCF创建一个服务实例,然后调用服务实例的方法。

            (3)当方法调用返回时,如果对象实现了IDisposable接口,则WCF将自动调用IDisposable.Dispose()方法。WCF随后销毁上下文。

            (4)客户端调用代理,代理将调用转发给服务。

            (5)WCF创建一个服务实例,然后调用服务实例的方法。

    image

          需要关注的是服务实例的销毁。如果服务实现了IDisposable接口,WCF会自动调用Dispose()方法,允许服务执行所有必要的清除工作。注意,调用Dispose()方法的现场与分发原有方法调用的线程是相同的,同时,Dispose()还包含了一个操作上下文。一旦调用了Dispose()方法,WCF就会断开实例与其它WCF基础架构的连接,然后将它放到垃圾回收器中等待回收。

    单调模式的优势

            (1) 能够最大限度的发挥资源的利用,避免了资源的闲置及相互争用

            (2) 如果每次调用都需要事务资源和事务编程,那么单调服务会强行要求服务实例重新分配或连接资源,从而减轻同步实例状态的任务。

            (3) 它可以用于队列离线调用,因为它能够建立服务实例与离散队列消息之间的简单映射。

    使用单调模式

    ////////////////////服务端代码////////////////////
        [ServiceContract(Namespace = "www.cnblogs.com")]
        public interface IService1
        {
            [OperationContract]
            void MyMethod();
        }
    
    [ServiceBehavior(InstanceContextMode=InstanceContextMode.PerCall)]
    public class Service1:IService1,IDisposable
    {
        int m_Counter = 0;
        public Service1()
        {
            Debug.WriteLine("Service1.Service1()");
        }
        public void MyMethod()
        {
            m_Counter++;
            Debug.WriteLine("Counter=" + m_Counter);
        }
    
        public void Dispose()
        {
            Debug.WriteLine("Service1.Dispose()");
        }
    }
    

    ////////////////////客户端代码////////////////////
    Service1Client client = new Service1Client();
    client.MyMethod();
    client.MyMethod();
    client.Close();

    ////////////////////输出////////////////////
    Service1.Service1()
    Counter=1
    Service1.Dispose()
    Service1.Service1()
    Counter=1
    Service1.Dispose()

    设计单调模式

            虽然理论上可以将单调实例激活模式应用到任意一个服务类型上,但实际上,需要在一开始就将服务以及服务的契约设置为支持这一模式。主要问题是客户端并不知道是否需要发出调用时获取一个新的实例。单调服务必须是状态相关的,也就是说,它必须积极的管理自己的状态,并在持续的会话过程中给出客户端一个提示,一个状态相关的服务与状态无关的服务迥然不同。事实上,正是这种状态相关,才需要使用单调模式。单调服务的一个实例创建于每个方法调用之前,调用完成后会立即销毁该服务实例。因此,在每次调用之初就要获取存储在某处的值用来初始化它的状态。

            使用单调模式,对于操作的设计而言是一个重要的启示,那就是每个操作都必须定义一个参数,用来识别哪些是需要重新获取状态的服务实例。因此,状告太存储通常都具有键值,如订单号,银行帐号参数等。

            如下实例的一个单调模式范例:

    [ServiceContract(Namespace = "www.cnblogs.com")]
        public interface IService1
        {
            [OperationContract]
            void MyMethod();
        }
    
    [ServiceBehavior(InstanceContextMode=InstanceContextMode.PerCall)]
    public class Service1:IService1,IDisposable
    {
        public void MyMethod()
        {
            GetState(state);
            DoWork();
            SaveState(state)
        }
    
        void GetState(Param state)
        {
            ....
        }
        void DoWork()
        {
            ....
        }
        void SaveState(Param state)
        {
            ....
        }
        public void Dispose()
        {
            Trace.WriteLine("Service1.Dispose()");
        }
    }</pre>
    

    单调服务会为每次方法调用获取与保存实例状态,这势必影响系统的性能,但换来了可伸缩性,这是因为它持有了服务的所以来的状态与资源。

    选择单调服务

            在客户端/服务端开发者的眼中,单调服务的编程模型似乎有点违背常理,但对于大多数服务而言,单调服务才是最好的实例管理模式。这仅仅是因为单调服务更有利于系统的伸缩性,至少它可以保证规模不变。

    三、会话(Per-Session)模式

           会话模式表示,每个客户端代理都与服务端的一个专用实例进行通信。只要客户端不执行代理的Close方法,或者会话的超时时间还没到(默认10分钟),此对象在服务器端就会一直持续下去。

           当通过调用Close方法关闭此客户端到服务器的连接后忙超时已删除了PerSession服务对象之后,代理就不可以继续使用了。如果试图再次调用一个方法,就会产生一个通信异常错误。

           因为在整个会话期间,服务实例都保留了内存空间,并用它来维持会话的状态,这就是的这种编程模型更近似于经典的客户端/服务端模式。因此,它与客户端/服务端模式一样,仍然存在可伸缩性及事务处理的问题。一个配置了私有会话的服务通常无法支持多大几十个(或者上百个)独立的客户端,只因为创建专门的服务实例的代价太大。

    配置私有会话

     [ServiceBehavior(InstanceContextMode=InstanceContextMode.PerSession)]
        public class Service2:IService2
        {...}

            InstanceContextMode的默认值为InstanceContextMode.PerSession,那么以下是等效的:

        public class Service2:IService2,IDisposable
        {...}
    [ServiceBehavior]
        public class Service2:IService2,IDisposable
        {...}
    [ServiceBehavior(InstanceContextMode=InstanceContextMode.PerSession)]
        public class Service2:IService2,IDisposable
        {...}

            为了关联所有从特定客户端发送到特定实例的消息,WCF需要具有识别客户端的能力。ServiceContract特性提供了SessionMode枚举类型,即

        public enum SessionMode
        {
            // 指定当传入绑定支持会话时,协定也支持会话。
            Allowed = 0,
            // 指定协定需要会话绑定。 如果绑定并未配置为支持会话,则将引发异常。
            Required = 1,
            // 指定协定永不支持启动会话的绑定。
            NotAllowed = 2,
        }

            SessionMode的默认值为SessionMode.Allowed。当客户端导入契约元数据时,服务元数据将包含SessionMode的值,并会如是反映它的内容。

    SessionMode.Allowed值

            SessionMode.Allowed是SessionMode的默认值。所以,以下是等效的。

        public interface IService2
        {...}
     [ServiceContract(SessionMode=SessionMode.Allowed)]
        public interface IService2
        {...}

           所有的绑定都允许将终结点上的契约配置为SessionMode.Allowed。当SeesionMode互相被配置为该值时,才允许传输会话,但不是强制。BasicHttpBinding绑定由于HTTP协议本质是无连接的,因此它永远不可能拥有传输层会话,即使服务配置为InstanceContextMode.PerSession,并且契约的SessionMode值为SessionMode.Allowed,服务仍然会采用单调服务的执行方式。

    SessionMode.Required值

           SessionMode.Required值要求必须使用传输层会话,但对应用层会话却不是必须的。然而,我们仍然可以将服务配置为单调服务,服务实例会在每次客户端调用期间创建与销毁实例。只有当服务被配置为会话服务时,服务实例才会存活于整个客户端会话中。如:

        [ServiceContract(SessionMode=SessionMode.Required)]
        public interface IService2
        {...}
    
    public class Service2:IService2,IDisposable
    {...}</pre>
    

            若要设计一个会话契约,主张使用SessionMode.Required值,而非SessionMode.Allowed值

    /////////////////////服务端代码/////////////////////
    [ServiceContract(SessionMode=SessionMode.Required)]
        public interface IService2
        {
            [OperationContract]
            void MyMethod();
        }
    
    public class Service2:IService2,IDisposable
    {
        int m_Counter = 0;
        public Service2()
        {
            Trace.WriteLine("Service2.Service1()");
        }
        public void MyMethod()
        {
            m_Counter++;
            Debug.WriteLine("Counter=" + m_Counter);
        }
    
        public void Dispose()
        {
            Debug.WriteLine("Service2.Dispose()");
        }
    }
    

    /////////////////////服务端代码/////////////////////
    Service2Client client = new Service2Client();
    client.MyMethod();
    client.MyMethod();
    client.Close();
    /////////////////////输出/////////////////////
    Service2.Service1()
    1
    2
    Service2.Dispose()

    SessionMode.NotAllowed值

            SessionMode.NotAllowed值用于禁止使用传输层会话,也不允许使用应用层会话。不管如何配置,使用该值的服务总是采用单调服务方式。

            考虑到代码的可读性,建议在选择使用SessionMode.NotAllowed值的同时,总是将服务配置为单调服务,即:

     [ServiceContract(SessionMode=SessionMode.NotAllowed)]
        public interface IService2
        {...}
    
    [ServiceBehavior(InstanceContextMode=InstanceContextMode.PerCall)]
    public class Service2:IService2
    {...}</pre>
    

    绑定、契约配置和服务行为与它们对应的实例模式

    image

    四、单例(Single)模式

            Single模式下,不管有多少个客户端代理,只有一个实例,服务对象只实例化一次,服务的生命周期有ServiceHost来决定。

            Single模式是一种极端的共享式服务。当一个服务被配置为单例时,所有客户端都将独自连接相同的单个实例,而不考虑它们连接的是服务的哪一个终结点。单例服务会在创建宿主时创建,且它的生存期是无限的:只有关闭宿主时,单例服务才会被释放。

            使用单例服务不需要客户端维护单例实例的逻辑会话,也不需要使用支持传输层会话的绑定。如果客户端调用的契约拥有一个会话,那么在调用期间,单例服务将与拥有一个与客户端相同的会话ID。关闭客户端代理只能终止传送会话,不能终止单例实例,单例服务的会话永远不会过期。

           如下代码,单例服务同时实现了两个契约,其中一个契约需要会话,另一个不需要会话。从客户端的调用可以看出,在两个终结点上的调用都经有相同的实例进行传递,即使关闭代理,仍然不会终止单例服务。

     //////////////////////服务端代码//////////////////////
    [ServiceContract(SessionMode=SessionMode.Required)]
        public interface IService3
        {
            [OperationContract]
            void MyMethod();
        }
    
    [ServiceContract(SessionMode = SessionMode.NotAllowed)]
    public interface IOtherService3
    {
        [OperationContract]
        void MyOtherMethod();
    }
    
    public class Service3:IService3,IOtherService3,IDisposable
    {
        int m_Counter = 0;
        public Service3()
        {
            Trace.WriteLine("Service3.Service3()");
        }
        public void MyMethod()
        {
            m_Counter++;
            Trace.WriteLine("Counter=" + m_Counter);
        }
    
         public void MyOtherMethod()
        {
            m_Counter++;
            Trace.WriteLine("Counter=" + m_Counter);
        }
    
        public void Dispose()
        {
            Trace.WriteLine("Service1.Dispose()");
        }
    }
    

    //////////////////////客户端代码//////////////////////
    Service3Client client = new Service3Client();
    client.MyMethod();
    client.Close();
    OtherService3Client client1 = new OtherService3Client();
    client1.MyMethod();
    client1.Close();
    //////////////////////输出//////////////////////
    Service3.Service3()
    Counter=1
    Counter=2

     

    初始化单例服务

    有时,我们无法使用默认的构造函数创建和初始化单例服务,ServiceHost类提供了专门的构造函数,以接收一个object对象。

    public class ServiceHost : ServiceHostBase
    {
        public ServiceHost(object singletonInstance, params Uri[]     baseAddresses);
        public object SingletonInstance { get; }
        //...
    }

    注意,object参数对象必须配置为单例方式。

    //服务端
    [ServiceContract]
        public interface IService4
        {
            [OperationContract]
            void MyMethod();
        }
    
    public class Service4:IService3
    {
        public int Counter { get; set; }
        public void MyMethod()
        {
            Counter++;
            Trace.WriteLine("Counter=" + Counter);
        }
    }
    

    //宿主
    Service.Service4 singleton = new Service.Service4();
    singleton.Counter = 287;
    ServiceHost host = new ServiceHost(singleton);
    host.Open();
    //客户端
    Service4Client client = new Service4Client();
    client.MyMethod();
    client.Close();
    //输出
    Counter=287

    选择单例模式

    只有应用程序域符合单例模式场景才能使用单例对象。一个纯粹的单例对象一种性质单一且唯一的资源。典型的例子就是 全局日志。

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