引言

服務（Service）的本質(zhì)就是提供 服務消費者期望的某種功能，服務的價值體現(xiàn)在兩個方面：服務本身的質(zhì)量和寄宿服務的平臺應付消費者的數(shù)量，并發(fā)（Concurrency）的關注的是第二 個要素。WCF服務寄宿于資源有限的環(huán)境中，要實現(xiàn)服務效用的最大化，需要考慮如何利用現(xiàn)有的資源實現(xiàn)最大的吞吐量（Throughput）。提高吞吐量 就某個寄宿的服務實例（Service Instance）來說，一個重要的途徑就是讓它能夠同時處理來自各個客戶端（服務代理）的并發(fā)訪問。WCF實現(xiàn)了一套完整的并發(fā)控制體系，為你提供了不 同的并發(fā)模式。

我經(jīng)常說軟件架構是一門權衡的藝術，需要綜合考慮各種相互矛盾的因素，找到一種最優(yōu)的組合方式。提高單個服務實例允許的 并發(fā)訪問量能夠提高整體吞吐量，這樣的理論依賴于一種假設，那就是服務端所能使用的資源是無限。我們知道，這種假設無論在什么情況下都不會成立。如果我們 并發(fā)量超出了服務端所能承受的臨界點，整個服務端將會崩潰。所以，WCF一方面需要允許讓單個服務實例并發(fā)處理接收到的多個請求，同時也需要設置一道閘門 控制并發(fā)的數(shù)量。WCF的流量限制（Throttling）體系為你創(chuàng)建了這道閘門。

從本篇文章開始，我將發(fā)布一系列的文章對WCF并發(fā)架構體系進行深入剖析 ，先來看看并發(fā)的基本介紹。

一、同一個服務實例上下文同時處理多個服務調(diào)用請求

并 發(fā)的含義就是多個并行的操作同時作用于一個相同的資源或者對象，或者說同一個資源或者對象同時應付多個并行的請求。對于WCF的并發(fā)來說，這里將的“資源 或者對象”指的就是承載服務操作最終執(zhí)行的服務實例（Service Instance）。而WCF將服務實例封裝在一個稱為實例上下文（InstanceContext）對象中，所以WCF中的并發(fā)指的是同一個服務實例上下文同時處理多個服務調(diào)用請求。

WCF服務端框架一個主要的任務是將接收到的服務調(diào)用請求分發(fā)給激活的服務實例，調(diào)用相應的服務操作并返回執(zhí)行結果。也就是說，服務操作的執(zhí)行最終還是會落實到某個具體的服務實例上。《WCF技術剖析（卷1）》 的第9章對WCF的實例化機制進行了深入的剖析，從中我們知道在WCF服務端框架體系中，激活的服務實例并不是單獨存在的，而是被封裝在一個被稱為實例上 下文（InstanceContext）對象中。WCF提供了三種不同的實例上下模式（Per-Call、Per-Session和Single）實現(xiàn)了 不同的服務實例上下文提供機制。

所以，WCF并發(fā)框架體系解決的是如何有效地處理被分發(fā)到同一個服務實例上下文的多個服務調(diào)用請求，這些并行的調(diào)用請求可能來自不同的客戶端（服務代理），也可能相同的客戶端。WCF并發(fā)的本質(zhì)上可以通過圖1體現(xiàn)。

圖1 通過一個InstanceContext對多個并發(fā)請求的處理

由于WCF的并發(fā)處理屬于服務本身自身的行為，所以我們通過服務行為（Service Behavior）的形式對采取的并發(fā)策略進行控制，而不同的并發(fā)策略定義在相應的并發(fā)模式（Concurrency Mode）下面。

二、通過ServiceBehaviorAttribute特性定義并發(fā)模式

WCF為三種典型的并發(fā)處理策略定義了三種典型的并發(fā)模式，即Single、Reentrant和Multiple。這三種并發(fā)模式通過ConcurrencyMode的三個同名的枚舉項表示，ConcurrencyMode定義如下：

   1: public enum ConcurrencyMode

   2: {

   3:     Single,

   4:     Reentrant,

   5:     Multiple

   6: }

通過ConcurrencyMode枚舉項表示的三種不同的并發(fā)模式體現(xiàn)了WCF處理并發(fā)請求的三種不同能策略：

• Single：一個封裝了服務實例的InstanceContext對象在某個時刻只能用于對某一個單一請求的處理，或者說針對某個InstanceContext對象的多個并發(fā)的請求會以一種串行的方式進行處理。具體來講，當WCF服務端框架接收到多個針對相同InstanceContext的請求時，會先確定該InstanceContext是 否可用（是否正在處理之前的服務調(diào)用請求），如何可用，則將接收到的第一個請求分發(fā)給它，其它請求則被放入根據(jù)抵達的先后順序被放入到一個隊列中。如果之 前的請求被正常處理，隊列中的第一個請求被分發(fā)給InsanceContext。如果一個請求在隊列中等待的時間過長，超過了設置好的服務調(diào)用的超時實 現(xiàn)，客戶端會跑出TimeoutException異常；
• Reentrant：該模式和Single一樣，InstanceContext對象在某個時刻只能用于對某一個單一請求的處理。不過有一點不同的是，如果服務操作在執(zhí)行過程中涉及對外調(diào)用（Call Out），該InstanceContext可以用于其它服務調(diào)用請求的處理；
• Multiple：在該模式下，一個InstanceContext可以同時用于處理多個服務請求，所以Multiple并發(fā)模式下針對同一個InstanceContext的多個并發(fā)請求能夠得到及時的處理。不過，由于是并行的處理方式，服務操作執(zhí)行過程中狀態(tài)的管理以及多線程的安全問題需要服務開發(fā)者自行處理。

并發(fā)模式的采用是服務單邊的選擇，是服務端個人的行為，所以并發(fā)模式以服務行為的方式定義，我們只需要在服務類型上應用 ServiceBehaviorAttribute特性，為ConcurrencyMode屬性設置相應的值即 可，ServiceBehaviorAttribute定義如下：

   1: [AttributeUsage(AttributeTargets.Class)]

   2: public sealed class ServiceBehaviorAttribute : Attribute, IServiceBehavior

   3: {

   4:     //其它成員

   5:     public ConcurrencyMode ConcurrencyMode { get; set; }

   6: }

如果顯示指定服務采用的并發(fā)模式，默認使用的是ConcurrencyMode.Single，所以下面兩種服務定義方式是等效的。

   1: public class CalculatorService : ICalculator

   2: {

   3:     //省略成員

   4: }

   5:  

   6: [ServiceBehavior(ConcurrencyMode = ConcurrencyMode.Single)]

   7: public class CalculatorService : ICalculator

   8: {

   9:     //省略成員

  10: }

三、回調(diào)（Callback）中的并發(fā)

WCF并發(fā)解決的是同一個InstanceContext對象在處理并發(fā)請求是采用怎樣的處理策略。我們知道InstanceContext不僅僅是封裝真正服務實例的容器，當我們通過雙向通信的機制從服務端回調(diào)客戶端操作時，真正執(zhí)行回調(diào)操作的回調(diào)對象也是封裝在InstanceContext中。

在雙向通信的場景中，如果多個服務端或者同一個客戶端的多個并發(fā)的服務調(diào)用操作所指定的回調(diào)實例上下文（即封裝回調(diào)操作的InstanceContext對象），就可能出現(xiàn)針對同一個InstanceContext的并發(fā)回調(diào)的現(xiàn)象。WCF采用與正常服務調(diào)用相同的機制來處理并發(fā)回調(diào)，實際上WCF采用幾乎一樣的機制來實現(xiàn)正常的服務調(diào)用和回調(diào)。

與通過將ServiceBehaviorAttribute特性應用到服務類型并指定采用的并發(fā)模式相類似，回調(diào)采用的并發(fā)模式通過應用在回調(diào)類型上的CallbackBehaviorAttribute特性來指定。CallbackBehaviorAttribute中同樣定義了ConcurrencyMode屬性：

   1: [AttributeUsage(AttributeTargets.Class)]

   2: public sealed class CallbackBehaviorAttribute : Attribute, IServiceBehavior

   3: {

   4:     //其它成員

   5:     public ConcurrencyMode ConcurrencyMode { get; set; }

   6: }

下面的代用中，我們通過在回調(diào)類型CalculatorCallbackService上應用CallbackBehaviorAttribute特性，將回調(diào)并發(fā)模式設置成ConcurrencyMode.Multiple。

   1: [CallbackBehavior(ConcurrencyMode = ConcurrencyMode.Multiple)]

   2: public class CalculatorCallbackService:ICalculatorCallback

   3: {

   4:     //省略成員

   5: }

四、 事務行為與并發(fā)

相信你還會記得在上面一章介紹事務編程（《上篇》、《中篇》、《下篇》）的時候，可以在服務類型上面應用ServiceBehaviorAttribute特性將ReleaseServiceInstanceOnTransactionComplete屬性設成True，這樣可以讓WCF在事務結束之后將封裝了服務實例的InstanceContext對象釋放掉。不過這樣的設置之后再并發(fā)模式為ConcurrencyMode.Single的前提下方才有效，否則在進行服務寄宿的時候將會拋出異常。

比如說，我們定了如下一個BankingService服務類型，通過ServiceBehaviorAttribute特性指定 ReleaseServiceInstanceOnTransactionComplete為True，并采用 ConcurrencyMode.Multiple并發(fā)模式。

   1: [ServiceBehavior(ReleaseServiceInstanceOnTransactionComplete = true,ConcurrencyMode = ConcurrencyMode.Multiple)]

   2: public class BankingService : IBankingService

   3: {

   4:     [OperationBehavior(TransactionScopeRequired = true)]

   5:     public void Transfer(string accountFrom, string accountTo, decimal amount)

   6:     {

   7:        //省略實現(xiàn)

   8:     }

   9: }

當我們試圖寄宿該BankingService服務的時候，如圖2所示的 InvalidOperationException異常會被拋出，并提示對于已經(jīng)將 ReleaseServiceInstanceOnTransactionComplete設置成True的服務來說，必須將并發(fā)模式設成 ConcurrencyMode.Multiple。

圖2 在Multiple+ReleaseServiceInstanceOnTransactionComplete導致的異常 

WCF提供的三種不同的并發(fā)模式，使開發(fā)者可以根據(jù)具體的情況選擇不同的并發(fā)處理的策略。對于這三種并發(fā)模式，Multiple采用的并行的執(zhí)行方 式，而Single和Reentrant則是采用串行的執(zhí)行方式。串行執(zhí)行即同步執(zhí)行，在WCF并發(fā)框架體系中，這樣的同步機制是如何實現(xiàn)的呢？請關注下篇文章。