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一、什么是WCF？
根据微软官方的解释，WCF（之前的版本名为“Indigo”）是使用托管代码建立和运行面向服务（Service Oriented）应用程序的统一框架。它使得开发者能够建立一个跨平台的安全、可信赖、事务性的解决方案，且能与已有系统兼容协作。WCF是微软分布式应用程序开发的集大成者，它整合了.Net平台下所有的和分布式系统有关的技术，例如.Net Remoting、ASMX、WSE和MSMQ。以通信(Communiation)范围而论，它可以跨进程、跨机器、跨子网、企业网乃至于Internet；以宿主程序而论，可以以ASP.NET，EXE，WPF，Windows Forms，NT Service，COM+作为宿主(Host)。WCF可以支持的协议包括TCP，HTTP，跨进程以及自定义，安全模式则包括SAML，Kerberos，X509，用户/密码，自定义等多种标准与模式。也就是说，在WCF框架下，开发基于SOA的分布式系统变得容易了，微软将所有与此相关的技术要素都包含在内，掌握了WCF，就相当于掌握了叩开SOA大门的钥匙。
WCF是建立在.Net Framework 2.0基础之上的，正式的版本应该会作为Windows Vista的核心部分而Release。然而，这并不代表WCF只能运行在Windows Vista下。只要安装了WinFX Runtime Components，在Windows XP和Windows 2003操作系统下，仍然可以使用。Visual Studio 2005中并没有包含WCF，但是当安装好了WinFX Runtime Components后，我们就可以在Visual Studio 2005环境下开发和创建WCF的程序了。
目前最新的WCF版本是February 2006 CTP，下载页面是：http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?FamilyId=F51C4D96-9AEA-474F-86D3-172BFA3B828B&displaylang=en。使用WCF需要用到一些相关的工具，如SvcUtil.exe，所以还需要下载WinFX Runtime Components的SDK，其下载页面是：http://www.microsoft.com/downloads/details.aspx?FamilyId=9BE1FC7F-0542-47F1-88DD-61E3EF88C402&displaylang=en。安装SDK可以选择网络安装或本地安装。如果是本地安装，文件大小为1.1G左右，是ISO文件。安装了SDK后，在program files目录下，有microsoft SDK目录。
WCF是微软重点介绍的产品，因此也推出了专门的官方网站（http://windowscommunication.net/），该网站有最新的WCF新闻发布，以及介绍WCF的技术文档和样例代码。
二、WCF的优势
在David Chappell所撰的《Introducing Windows Communication Foundation》一文中，用了一个活鲜鲜的例子，来说明WCF的优势所在。假定我们要为一家汽车租赁公司开发一个新的应用程序，用于租车预约服务。该租车预约服务会被多种应用程序访问，包括呼叫中心(Call Center)，基于J2EE的租车预约服务以及合作伙伴的应用程序（Partner Application），如图所示：
呼叫中心运行在Windows平台下，是在.Net Framework下开发的应用程序，用户为公司员工。由于该汽车租赁公司兼并了另外一家租赁公司，该公司原有的汽车预约服务应用程序是J2EE应用程序，运行在非Windows操作系统下。呼叫中心和已有的汽车预约应用程序都运行在Intranet环境下。合作伙伴的应用程序可能会运行在各种平台下，这些合作伙伴包括旅行社、航空公司等等，他们会通过Internet来访问汽车预约服务，实现对汽车的租用。
这样一个案例是一个典型的分布式应用系统。如果没有WCF，利用.Net现有的技术应该如何开发呢？
首先考虑呼叫中心，它和我们要开发的汽车预约服务一样，都是基于.Net Framework的应用程序。呼叫中心对于系统的性能要求较高，在这样的前提下，.Net Remoting是最佳的实现技术。它能够高性能的实现.Net与.Net之间的通信。
要实现与已有的J2EE汽车预约应用程序之间的通信，只有基于SOAP的Web Service可以实现此种目的，它保证了跨平台的通信；而合作伙伴由于是通过Internet来访问，利用ASP.Net Web Service，即ASMX，也是较为合理的选择，它保证了跨网络的通信。由于涉及到网络之间的通信，我们还要充分考虑通信的安全性，利用WSE（Web Service Enhancements）可以为ASMX提供安全的保证。
一个好的系统除了要保证访问和管理的安全，高性能，同时还要保证系统的可信赖性。因此，事务处理是企业应用必须考虑的因素，对于汽车预约服务而言，同样如此。在.Net中，Enterprise Service（COM+）提供了对事务的支持，其中还包括分布式事务（Distributed Transactions）。不过对于Enterprise Service而言，它仅支持有限的几种通信协议。
如果还要考虑到异步调用、脱机连接、断点连接等功能，我们还需要应用MSMQ（Microsoft Message Queuing），利用消息队列支持应用程序之间的消息传递。
如此看来，要建立一个好的汽车租赁预约服务系统，需要用到的.Net分布式技术，包括.Net Remoting、Web Service，COM+等五种技术，这既不利于开发者的开发，也加大了程序的维护难度和开发成本。正是因应于这样的缺陷，WCF才会在.Net 2.0中作为全新的分布式开发技术被微软强势推出，它整合了上述所属的分布式技术，成为了理想的分布式开发的解决之道。下图展示了WCF与之前的相关技术的比较：
从功能的角度来看，WCF完全可以看作是ASMX，.Net Remoting，Enterprise Service，WSE，MSMQ等技术的并集。（注：这种说法仅仅是从功能的角度。事实上WCF远非简单的并集这样简单，它是真正面向服务的产品，它已经改变了通常的开发模式。）因此，对于上述汽车预约服务系统的例子，利用WCF，就可以解决包括安全、可信赖、互操作、跨平台通信等等需求。开发者再不用去分别了解.Net Remoting，ASMX等各种技术了。
概括地说，WCF具有如下的优势：
1、统一性
前面已经叙述，WCF是对于ASMX，.Net Remoting，Enterprise Service，WSE，MSMQ等技术的整合。由于WCF完全是由托管代码编写，因此开发WCF的应用程序与开发其它的.Net应用程序没有太大的区别，我们仍然可以像创建面向对象的应用程序那样，利用WCF来创建面向服务的应用程序。
2、互操作性
由于WCF最基本的通信机制是SOAP，这就保证了系统之间的互操作性，即使是运行不同的上下文中。这种通信可以是基于.Net到.Net间的通信，如下图所示：
可以跨进程、跨机器甚至于跨平台的通信，只要支持标准的Web Service，例如J2EE应用服务器（如WebSphere，WebLogic）。应用程序可以运行在Windows操作系统下，也可以运行在其他的操作系统，如Sun Solaris，HP Unix，Linux等等。如下图所示：
3、安全与可信赖
WS-Security，WS-Trust和WS-SecureConversation均被添加到SOAP消息中，以用于用户认证，数据完整性验证，数据隐私等多种安全因素。
在SOAP的header中增加了WS-ReliableMessaging允许可信赖的端对端通信。而建立在WS-Coordination和WS-AtomicTransaction之上的基于SOAP格式交换的信息，则支持两阶段的事务提交（two-phase commit transactions）。
上述的多种WS-Policy在WCF中都给与了支持。对于Messaging而言，SOAP是Web Service的基本协议，它包含了消息头（header）和消息体(body)。在消息头中，定义了WS-Addressing用于定位SOAP消息的地址信息，同时还包含了MTOM（消息传输优化机制，Message Transmission Optimization Mechanism）。如图所示：
4、兼容性
WCF充分的考虑到了与旧有系统的兼容性。安装WCF并不会影响原有的技术如ASMX和.Net Remoting。即使对于WCF和ASMX而言，虽然两者都使用了SOAP，但基于WCF开发的应用程序，仍然可以直接与ASMX进行交互。
三、WCF的技术要素
作为基于SOA（Service Oriented Architecture）的一个框架产品，WCF最重要的就是能够快捷的创建一个服务（Service）。如下图所示，一个WCF Service由下面三部分构成：
1、Service Class：一个标记了[ServiceContract]Attribute的类，在其中可能包含多个方法。除了标记了一些WCF特有的Attribute外，这个类与一般的类没有什么区别。
2、Host（宿主）：可以是应用程序，进程如Windows Service等，它是WCF Service运行的环境。
3、Endpoints：可以是一个，也可以是一组，它是WCF实现通信的核心要素。
WCF Service由一个Endpoints集合组成，每个Endpoint就是用于通信的入口，客户端和服务端通过Endpoint交换信息，如下图所示：
从图中我们可以看到一个Endpoint由三部分组成：Address，Binding，Contract。便于记忆，我们往往将这三部分称为是Endpoint的ABCs。
Address是Endpoint的网络地址，它标记了消息发送的目的地。Binding描述的是如何发送消息，例如消息发送的传输协议（如TCP，HTTP），安全（如SSL，SOAP消息安全）。Contract则描述的是消息所包含的内容，以及消息的组织和操作方式，例如是one-way，duplex和request/reply。所以Endpoint中的ABCs分别代表的含义就是：where，how，what。当WCF发送消息时，通过address知道消息发送的地址，通过binding知道怎样来发送它，通过contract则知道发送的消息是什么。
在WCF中，类ServiceEndpoint代表了一个Endpoint，在类中包含的EndpointAddress，Binding，ContractDescription类型分别对应Endpoint的Address，Binding，Contract，如下图：
EndpointAddress类又包含URI，Identity和可选的headers集合组成，如下图：
Endpoint安全的唯一性识别通常是通过其URI的值，但为了避免一些特殊情况造成URI的重复，又引入了Identity附加到URI上，保证了Endpoint地址的唯一性。至于可选的AddressHeader则提供了一些附加的信息，尤其是当多个Endpoint在使用同样的URI地址信息时，AddressHeader就非常必要了。
Binding类包含Name，Namespace和BindingElement集合，如下图：
Binding的Name以及Namespace是服务元数据（service’s metadata）的唯一标识。BindingElement描述的是WCF通信时binding的方式。例如，SecurityBindingElement表示Endpoint使用SOAP消息安全方式，而ReliableSessionBindingElement表示Endpoint利用可信赖消息确保消息的传送。TcpTransportBindingElement则表示Endpoint利用TCP作为通信的传输协议。每种BindingElement还有相应的属性值，进一步详细的描述WCF通信的方式。
BindingElement的顺序也非常重要。BindingElement集合通常会创建一个用于通信的堆栈，其顺序与BindingElement集合中元素顺序一致。集合中最后一个binding element对应于通信堆栈的底部，而集合中的第一个binding element则对应于堆栈的顶端。入消息流的方向是从底部经过堆栈向上，而出消息流的方向则从顶端向下。因此，BindingElement集合中的binding element顺序直接影响了通信堆栈处理消息的顺序。幸运的是，WCF已经提供了一系列预定义的Binding，能够满足大多数情况，而不需要我们自定义Binding，殚精竭虑地考虑binding element的顺序。
Contract是一组操作（Operations）的集合，该操作定义了Endpoint通信的内容，每个Operation都是一个简单的消息交换（message exchange），例如one-way或者request/reply消息交换。
类ContractDescription用于描述WCF的Contracts以及它们的操作operations。在ContractDescription类中，每个Contract的operation都有相对应的OperationDescription，用于描述operation的类型，例如是one-way，还是request/reply。在OperationDescription中还包含了MessageDecription集合用于描述message。
在WCF编程模型中，ContractDescription通常是在定义Contract的接口或类中创建。对于这个接口或类类型，标记以ServiceContractAttribute，而其Operation方法则标记以OperationContractAttribute。当然我们也可以不利用CLR的attribute，而采用手工创建。
与Binding一样，每个Contract也包含有Name和Namespace，用于在Service的元数据中作为唯一性识别。此外，Contract中还包含了ContractBehavior的集合，ContractBehavior类型可以用于修改或扩展contract的行为。类ContractDescription的组成如下图所示：
正如在ContractDescription中包含的IContractBehavior一样，WCF专门提供了行为Behavior，它可以对客户端和服务端的一些功能进行修改或者扩展。例如ServiceMetadataBehavior用于控制Service是否发布元数据。相似的，security behavior用于控制安全与授权，transaction behavior则控制事务。
除了前面提到的ContractBehavior，还包括ServiceBehavior和ChannelBehaivor。ServiceBehavior实现了IServiceBehavior接口，ChannelBehaivor则实现了IChannleBehavior接口。
由于WCF需要管理的是服务端与客户端的通信。对于服务端，WCF提供了类ServiceDescription用于描述一个WCF Service，；而针对客户端，WCF管理的是发送消息时需要使用到的通道Channel，类ChannelDescription描述了这样的客户端通道。
ServiceDescription类的组成如下图所示：
我们可以利用代码的方式创建ServiceDescription对象，也可以利用WCF的Attribute，或者使用工具SvcUtil.exe。虽然可以显式的创建它，但通常情况下，它会作为运行中的Service一部分而被隐藏于后（我在后面会提到）。
ChannelDescription类的组成与ServiceDescription大致相同，但它仅仅包含了一个ServiceEndpoint，用于表示客户端通过通道通信的目标Endpoint。当然，施加到ChannelDescription的Behavior也相应的为IChannelBehavior接口类型，如图所示：
定义一个WCF Service非常简单，以Hello World为例，定义的Service可能如下：
using System.ServiceModel
[ServiceContract]
public class HelloWorld
{
[OperationContract]
public void Hello()
{
Console.WriteLine(“Hello World!”);
}
}
System.ServiceModel是微软为WCF提供的一个新的类库，以用于面向服务的程序设计。在开发WCF应用程序时，需要先添加对System.ServiceModel的引用。WCF中的大部分类和接口也都是在命名空间System.ServiceModel下。
我们为HelloWorld类标记了[ServiceContract]，这就使得该类成为了一个WCF Service，而其中的方法Hello()则因为标记了[OperationContract]，而成为该Service的一个Operation。
不过WCF推荐的做法是将接口定义为一个Service，这使得WCF Service具有更好的灵活性，毕竟对于一个接口而言，可以在同时有多个类实现该接口，这也就意味着可以有多个Service Contract的实现。那么上面的例子就可以修改为：
[ServiceContract]
public interface IHello
{
[OperationContract]
void Hello();
}
而类HelloWorld则实现该IHello接口：
public class HelloWorld:IHello
{
public void Hello()
{
Console.WriteLine(“Hello World!”);
}
}
注意在实现了IHello接口的类HelloWorld中，不再需要在类和方法中标注ServiceContractAttribute和OperationContractAttribute了。
前面我已经提过，一个WCF Service必须有host作为它运行的环境。这个host可以是ASP.Net，可以是Windows Service，也可以是一个普通的应用程序，例如控制台程序。下面就是一个Host的实现：
using System.ServiceModel
public class HostApp
{
static void Main(string[] args)
{
ServiceHost host = new ServiceHost(typeof(HelloWorld), new Uri(“http://localhost:8080/HelloService”));
host.AddServiceEndpoint(typeof(IHello), new BasicHttpBinding(),”Svc”);
host.Open();
Console.WriteLine(“Start Your Service.”);
Console.ReadKey();
host.Close();
}
}
在这个HostApp中，我们为HelloWorld创建了一个