WCF技术剖析之十一：异步操作在WCF中的应用（下篇）-白红宇

说完了客户端的异步服务调用（参阅）,我们在来谈谈服务端如何通过异步的方式为服务提供实现。在定义服务契约的时候，相信大家已经注意到了OperationContractAttribute特性具有一个bool类型的AsynPattern。该属性可以将一个服务操作定义成异步实现模式，接下来的内容主要是着眼于介绍异步操作的定义和实现原理。

一、异步操作的定义和实现原理

实现WCF异步服务操作模式在编程上具有一些限制：异步服务操作是通过两个配对的方法实现的，并且采用典型的异步操作命名方式：BeginXxx/EndXxx。两个方法需要采用如下的签名，指定了AsyncPattern属性的OperationContractAttribute只需要应用到BeginXxx方法上面。

[OperationContract(AsyncPattern = true)]
IAsyncResult BeginDoWork(parameters, AsyncCallback userCallback, object stateObject);
ReturnType   EndDoWork(IAsyncResult asynResult);

比如下面两段代码可以看作相同的操作在同步和异步下的不同表现。

1: [OperationContract]
2: double Add(double x, double y);

[OperationContract(AsyncPattern = true)]
IAsyncResult BeginAdd(double x, double y, AsyncCallback userCallback, object stateObject);
double EndAdd(IAsyncResult asynResult);

理解了异步操作的定义模式之后，我们来谈谈WCF异步操作实现的原理。WCF通过类型OperationDescription表示对服务操作的描述。如下面的代码所示，OperationDescription具有3个重要的MemthodInfo类型的属性成员：SyncMethod、BeginMethod和EndMethod，分别表示同步方法、异步开始和结束方法。以上面的代码为例，如果采用SyncMethod表示Add方法，而BeginMethod和EndMethod对应于BeginAdd和EndAdd方法。

public class OperationDescription
{

    public MethodInfo SyncMethod { get; set; }
    public MethodInfo BeginMethod { get; set; }
    public MethodInfo EndMethod { get; set; }
    //其他成员
}

WCF通过OperationSelector选择相应的操作，通过OperationInvoker执行被选择操作对应的方法。所有的OperationInvoker都实现了接口System.ServiceModel.Dispatcher.IOperationInvoker。下面是IOperationInvoker基本的定义。Invoke和InvokeBegin/InvokeEnd代表对操作同步和异步执行，IsSynchronous表示当前操作是否是异步的，如果操作的AsyncPattern为true则表明是异步操作。

public interface IOperationInvoker
{
    object[] AllocateInputs();
    object Invoke(object instance, object[] inputs, out object[] outputs);
    IAsyncResult InvokeBegin(object instance, object[] inputs, AsyncCallback callback, object state);
    object InvokeEnd(object instance, out object[] outputs, IAsyncResult result);
    bool IsSynchronous { get; }
}

在WCF中定义了两个典型的OperationInvoker：SyncOperationInvoker与AsyncOperationInvoker，它们分别用于同步操作和异步操作的执行。这两个OperationINvoker均实现了IOperationInvoker接口，SyncOperationInvoker实现了Invoke方法，AsyncOperationInvoker实现了InvokeBegin和InvokeEnd

当通过OperationSelector和InstanceProvider选出正确的方法和得到相应的服务实例的时候，WCF根据操作的AsyncPattern选择相应的OperationInvoker。如果是同步的则自然选择SyncOperationInvoker，执行Invoke方法。Invoke方法会通过OperationDescription的SyncMethod属性，得到同步操作方法的MethodInfo，采用反射的机制执行该方法；对于异步操作，则会调用AsyncOperationInvoker的InvokeBegin和InvokeEnd方法，InvokeBegin和InvokeEnd方法对应的MethodInfo通过OperationDescription的BeginMethod和EndMethod属性获得。得到相应的MethodInfo对象后，同样通过反射调用服务实例。

二、如何创建异步服务

在了解了异步操作的定义和具体的实现原理之后，我们通过一个简单的实例演示异步操作在WCF应用中的实现。本例子中，我们通过服务调用来读取服务端的文件，在实现文件读取操作的时候，采用异步文件读取方式。

先来看看服务契约的定义。服务契约通过接口IFileReader定义，基于文件名的文件读取操作以异步的方式定义在BeginRead和EndRead方法中。

using System;
using System.ServiceModel;
namespace Artech.AsyncServices.Contracts
{
    [ServiceContract(Namespace="http://www.artech.com/")]
    public interface IFileReader
    {
        [OperationContract(AsyncPattern = true)]
        IAsyncResult BeginRead(string fileName, AsyncCallback userCallback, object stateObject);
 
        string EndRead(IAsyncResult asynResult);
    }
}

FileReader实现了契约契约，在BeginRead方法中，根据文件名称创建FileStream对象，调用FileStream的BeginRead方法实现文件的异步读取，并直接返回该方法的执行结果：一个IAsyncResult对象。在EndRead方法中，调用FileStream的EndRead读取文件内容，并关闭FileStream对象。

using System;
using System.Text;
using Artech.AsyncServices.Contracts;
using System.IO;
namespace Artech.AsyncServices.Services
{
    public class FileReaderService : IFileReader
    {
        private const string baseLocation = @"E:\";
        private FileStream _stream;
        private byte[] _buffer;
 
        #region IFileReader Members
 
        public IAsyncResult BeginRead(string fileName, AsyncCallback userCallback, object stateObject)
        {
            this._stream = new FileStream(baseLocation + fileName, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.Read);
            this._buffer = new byte[this._stream.Length];
            return this._stream.BeginRead(this._buffer, 0, this._buffer.Length, userCallback, stateObject);
        }
 
        public string EndRead(IAsyncResult ar)
        {
            this._stream.EndRead(ar);
            this._stream.Close();
            return Encoding.ASCII.GetString(this._buffer);
        }
 
        #endregion
    }
}

采用传统的方式寄宿该服务，并发布元数据。在客户端通过添加服务引用的方式生成相关的服务代理代码和配置。你将会发现客户端生成的服务契约和服务代理类中，会有一个唯一的操作Read。也就是说，不管服务采用同步模式还是异步模式实现，对客户端的服务调用方式没有任何影响，客户端可以任意选择相应的模式进行服务调用。

namespace Clients.ServiceReferences
{
    [ServiceContractAttribute(ConfigurationName= "ServiceReferences.IFileReader")]
    public interface IFileReader
    {
        [OperationContractAttribute(Action = " http://www.artech.com/IFileReader/Read", ReplyAction = " http://www.artech.com/IFileReader/ReadResponse")]
        string Read(string fileName);
    }
 
    public partial class FileReaderClient : ClientBase
        , IFileReader
    {
 
        public string Read(string fileName)
        {
            return base.Channel.Read(fileName);
        }
    }
}

直接借助于生成的服务代理类FileReaderClient，服务调用的代码就显得很简单了。

using System;
using Clients.ServiceReferences;
namespace Clients
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            using (FileReaderClient proxy = new FileReaderClient())
            {
                Console.WriteLine(proxy.Read("test.txt"));
            }
            Console.Read();
        }
    }
}

作者：蒋金楠

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