通过前面一系列的博文（《WCF 并发（Concurrency）的本质》、《并发中的同步》、《实践重于理论》、《并发与实例上下文模式》、《回调与并发》、《ConcurrencyMode.Multiple 模式下的WCF服务就一定是并发执行的吗[上篇]》、《ConcurrencyMode.Multiple 模式下的WCF服务就一定是并发执行的吗[下篇]》、《控制并发访问的三道屏障[上篇]》和《控制并发访问的三道屏障[下篇]》）,我对WCF的并发体系进行了深入的剖析,在接下来的博文中,我只要专注于WCF的可靠会话机制。
作为一个通信基础平台,WCF必须保证通信的可靠性。由于消息交换是WCF采用的通信手段，通信可靠性的保障体现在确保消息的可靠传输。WCF本质上是一个消息处理框架，作为整个消息交换系统的两个终端，即发送端和接收端。换句话说，WCF仅仅负责对消息的发送和接收，一旦消息通过WCF的信道层进入了网络，就脱离了WCF的控制范围。但是，由于网络环境的限制，网络层不能百分之百地确保对消息的有效交付。如何克服中间环节的制约，确保从一端发送的消息能够被有效地交付给另一端，这就是可靠消息传输（Reliable Messaging）需要解决的问题。WCF通过可靠会话（Reliable Sessions）实现了种种端到端（End to End）的可靠消息传输。
为了让读者对可靠会话的作用现有一个直观的认识，我们先来做一个很有意思的实例演示。接下来我们将要演示的实例是对可靠会话确保WCF消息传输的可靠性的一个直观的反应，也是早年微软推广WCF技术频繁使用的案例：图片传输。在客户端，我们选择一张图片，并对它进行切片，最后通过调用WCF服务将每一个切片依次传输到服务端。服务端则按照切片被接收到的顺序重新组装成一张完整的图片。如果中间有任何一张切片丢失，服务端最终组装图片将不会完整；如果服务端切片接收的次序和发送顺序不一致，将会造成组装后的图片并不能还原其发送前的模样。在这里，我们充分利用了WCF中的可靠会话提供了可靠而有序的消息交付。
不稳定的网络是造成消息丢失最主要的因素，但是在本机环境下模拟不稳定的网络是一件比较困难的事情。但是，虽然我们不能让消息在网络传输层中丢失，但是我们可以让它在WCF的信道层中丢失。如何实现这样的目的呢，相应阅读过《WCF技术剖析（卷1）》第3章的读者会很快想到可以采用自定义信道的方式。
步骤一：通过自定义信道模拟不稳定的网络
为了对网络传输过程中的丢包率能够进行动态控制，我特意创建一个特殊的类型MessageInspector。MessageInspector定义如下,只读属性DropRate表示丢包率，ProcessMessage对传入的消息进行处理，如果返回为Null，意味着消息的丢失。MessageInspector定义如下。
using System;
using System.ServiceModel.Channels;
namespace Artech.ImageTransfer.Extensions
{
public class MessageInspector
{
public int DropRate{ get; private set; }
public Random Randomizer{ get; private set; }
public MessageInspector(int dropRate)
{
this.DropRate = dropRate;
this.Randomizer = new Random();
}
public virtual void ProcessMessage(ref Message message)
{
int randomNumber = this.Randomizer.Next(100);
if (randomNumber <= this.DropRate)
{
message = null;
}
}
}
}
接下来我们就来创建这个用于模拟不稳定网络环境的自定义信道UnreliableNetworkSimulateChannel。由于我们即将演示的实例采用TCP传输方式，所以我们让UnreliableNetworkSimulateChannel实现了IDuplexSessionChannel接口。UnreliableNetworkSimulateChannel通过MessageInspector对象对传入的消息进行加工（根据丢包率随即地丢弃）。MessageInspector在构造函数中创建，而丢包率通过参数传入。除了Send方法，几乎所有的成员都是调用InnerChannel相应的方法或者返回同名的属性。由于在《WCF技术剖析（卷1）》我们有过对如何自定义信道的专门介绍，在这里我们就不在多做重复的讲述了。
using System;
using System.ServiceModel.Channels;
namespace Artech.ImageTransfer.Extensions
{
public class UnreliableNetworkSimulateChannel : IDuplexSessionChannel
{
public IDuplexSessionChannel InnerChannel{ get; private set; }
public MessageInspector MessageInspector{ get; private set; }
public UnreliableNetworkSimulateChannel(IDuplexSessionChannel innerChannel, int dropRate)
{
this.InnerChannel = innerChannel;
this.MessageInspector = new MessageInspector(dropRate);
}
public IAsyncResult BeginReceive(TimeSpan timeout, AsyncCallback callback, object state)
{
return this.InnerChannel.BeginReceive(timeout, callback, state);
}
public void Send(Message message, TimeSpan timeout)
{
this.MessageInspector.ProcessMessage(ref message);
if(null != message)
{
this.InnerChannel.Send(message, timeout);
}
}
public void Send(Message message)
{
this.MessageInspector.ProcessMessage(ref message);
if (null != message)
{
this.InnerChannel.Send(message);
}
}
//其他成员:直接调用InnerChannel的相应的方法或者返回同名属性
}
}
通过上面的代码我们可以看到，在Send方法中，消息对象会先传入MessageInspector的ProcessMessage方法中，如果返回值不为空，将其递交给InnerChannel，反之意味着消息在信道层中丢失。接下来我们为该自定义信道创建信道管理器，由于该信道只在客户端使用，我们只需要为之创建信道工厂即可（Channel Factory）。UnreliableNetworkSimulateChannel对应的信道工厂UnreliableNetworkSimulateChannelFactory<TChannel>定义如下。
using System;
using System.ServiceModel.Channels;
using System.ServiceModel;
namespace Artech.ImageTransfer.Extensions
{
public class UnreliableNetworkSimulateChannelFactory<TChannel> : ChannelFactoryBase<IDuplexSessionChannel>
{
public int DropRate {get; private set;}
public IChannelFactory<TChannel> InnerChannelFactory{ get; private set; }
public UnreliableNetworkSimulateChannelFactory(BindingContext context, int dropRate):base(context.Binding)
{
this.InnerChannelFactory = context.BuildInnerChannelFactory<TChannel>();
this.DropRate = dropRate;
}
protected override IDuplexSessionChannel OnCreateChannel(EndpointAddress address, Uri via)
{
var innerChannel = (IDuplexSessionChannel)this.InnerChannelFactory.CreateChannel(address, via);
return new UnreliableNetworkSimulateChannel(innerChannel,this.DropRate);
}
protected override IAsyncResult OnBeginOpen(TimeSpan timeout, AsyncCallback callback, object state)
{
return this.InnerChannelFactory.BeginOpen(timeout, callback, state);
}
protected override void OnEndOpen(IAsyncResult result)
{
this.InnerChannelFactory.EndOpen(result);
}
protected override void OnOpen(TimeSpan timeout)
{
this.InnerChannelFactory.Open(timeout);
}
}
}
由于WCF信道栈的缔造者为绑定，而信道管理器（信道工厂或者信道监听器）最终借助于绑定元素而发送作用。为此，我们为我们创建的信道工厂创建了如下一个绑定元素：UnreliableNetworkSimulateBindingElement。
using System.ServiceModel.Channels;
namespace Artech.ImageTransfer.Extensions
{
public class UnreliableNetworkSimulateBindingElement : BindingElement
{
public int DropRate { get; set; }
public UnreliableNetworkSimulateBindingElement(int dropRate)
{
this.DropRate = dropRate;
}
public override BindingElement Clone()
{
return new UnreliableNetworkSimulateBindingElement(this.DropRate);
}
public override T GetProperty<T>(BindingContext context)
{
return context.GetInnerProperty<T>();
}
public override IChannelFactory<TChannel> BuildChannelFactory<TChannel>(BindingContext context)
{
return (IChannelFactory<TChannel>)new UnreliableNetworkSimulateChannelFactory<TChannel>(context, this.DropRate);
}
}
}
为了使上面的绑定元素具有可配制性，我们还需要为之创建相应的配置元素。在WCF编程模型下，我们只需要集成BindingElementExtensionElement类即可。在下面定义的UnreliableNetworkSimulateExtensionElement，我们将丢包率定义成配置属性，该属性默认值为20（20%丢包率）。
using System;
using System.Configuration;
using System.ServiceModel.Channels;
using System.ServiceModel.Configuration;
namespace Artech.ImageTransfer.Extensions
{
public class UnreliableNetworkSimulateExtensionElement:BindingElementExtensionElement
{
[ConfigurationProperty("dropRate", IsRequired = false, DefaultValue = 20)]
public int DropRate
{
get
{
return (int)this["dropRate"];
}
set
{
this["dropRate"] = value;
}
}
public override Type BindingElementType
{
get { return typeof(UnreliableNetworkSimulateBindingElement); }
}
protected override BindingElement CreateBindingElement()
{
return new UnreliableNetworkSimulateBindingElement(this.DropRate);
}
}
}
步骤二：创建图片传输服务
解决了对不稳定网络环境的模拟问题，我们现在正式来创建我们用于图片传输的WCF服务。先来看看服务契约的定义。服务契约IImageTransfer具有两个单向（One-Way）服务操作。Transfer方法用于对图片切片（以字节数组的形式）的传输，而Erase则用于通知接收端将之前接收的图片删除。
using System.ServiceModel;
namespace Artech.ImageTransfer.Service.Interface
{
[ServiceContract(Namespace="http://www.artech.com/")]
public interface IImageTransfer
{
[OperationContract(IsOneWay = true)]
void Transfer(byte[] imageSlice);
[OperationContract(IsOneWay = true)]
void Erase();
}
}
服务端需要将接收到的图片切片组装成一个完整的图片，我将图片组装的功能通过如下一个叫做ImageAssembler的静态类来提供。对应于服务契约定义的两个服务操作，ImageAssembler中定义两个静态事件ImageSliceReceived和ImageErasing。这两个事件分别通过静态方法ReceiveImageSlice和Erase出发。事件ImageSliceReceived的事件参数类型为ImageReceivedEventArgs ，它和ImageAssembler定义如下。
using System;
namespace Artech.ImageTransfer.Service
{
public static class ImageAssembler
{