Windows Communication Foundation (WCF)

    Windows Communication Foundation(WCF)是由微软发展的一组数据通信的应用程序开发接口，它是 .NET框架的一部分，由 .NET Framework 3.0 开始引入，与 Windows Presentation Foundation 及 Windows Workflow Foundation 并行为新一代 Windows 操作系统以及 WinFX 的三个重大应用程序开发类库。在 .NET Framework 2.0 以及前版本中，微软发展了 Web Service (SOAP with HTTP communication)，.NET Remoting (TCP/HTTP/Pipeline communication) 以及基础的 Winsock 等通信支持，由于各个通信方法的设计方法不同，而且彼此之间也有相互的重叠性（例如 .NET Remoting 可以开发 SOAP, HTTP 通信），对于开发人员来说，不同的选择会有不同的程序设计模型，而且必须要重新学习，让开发人员在使用中有许多不便。同时，面向服务架构 (Service-Oriented Architecture) 也开始盛行于软件工业中，因此微软重新查看了这些通信方法，并设计了一个统一的程序开发模型，对于数据通信提供了最基本最有弹性的支持，这就是 Windows Communication Foundation。

   WCF 由于集合了几乎由 .NET Framework 所提供的通信方法，因此学习曲线比较陡峭，开发人员必须要针对各个部份的内涵做深入的了解，才能够操控 WCF 来开发应用程序。

　　通信双方的沟通方式，由合约来订定。通信双方所遵循的通信方法，由协议绑定来订定。通信期间的安全性，由双方约定的安全性层次来订定。

    WCF 的基本概念是以合约 (Contract) 来定义双方沟通的协议，合约必须要以接口的方式来体现，而实际的服务代码必须要由这些合约接口派生并实现。合约分成了四种：

　　数据合约 (Data Contract)，订定双方沟通时的数据格式。服务合约 (Service Contract)，订定服务的定义。操作合约 (Operation Contract)，订定服务提供的方法。消息合约 (Message Contract)，订定在通信期间改写消息内容的规范。一个 WCF 中的合约，就如同下列代码所示：

　　using System;

　　using System.ServiceModel;

　　namespace Microsoft.ServiceModel.Samples{

　　[ServiceContract(Namespace = "http://Microsoft.ServiceModel.Samples")] // 服务合约

　　public interface ICalculator

　　{

　　[OperationContract] // 操作合约

　　double Add(double n1, double n2);

　　[OperationContract] // 操作合约

　　double Subtract(double n1, double n2);

　　[OperationContract] // 操作合约

　　double Multiply(double n1, double n2);

　　[OperationContract] // 操作合约

　　double Divide(double n1, double n2);

　　}

　　}

    由于 WCF 支持了 HTTP，TCP，Named Pipe，MSMQ，Peer-To-Peer TCP 等协议，而 HTTP 又分为基本 HTTP 支持 (BasicHttpBinding) 以及 WS-HTTP 支持 (WsHttpBinding)，而 TCP 亦支持 NetTcpBinding，NetPeerTcpBinding 等通信方式，因此，双方必须要统一通信的协议，并且也要在编码以及格式上要有所一致。

　　一个设置通信协议绑定的示例如下：

　　<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?><configuration> <system.serviceModel> <!-- 设定服务系结的资讯 --> <services> <service name=" CalculatorService" > <endpoint address="" binding="wsHttpBinding" bindingConfiguration="Binding1" contract="ICalculator" /> </service> </services> <!-- 设定通讯协定系结的资讯 --> <bindings> <wsHttpBinding> <binding name="Binding1"> </binding> </wsHttpBinding> </bindings> </system.serviceModel></configuration>

　　虽然 WCF 也可以使用 SOAP 做通信格式，但它和以往的 ASP.NET XML Web Services 不同，因此有部分技术文章中，会将 ASP.NET 的 XML Web Services 称为ASMX Service。

　　WCF 的服务可以挂载于 Console Application，Windows Application，IIS (ASP.NET) Application，Windows Service 以及 Windows Activation Services 中，但大多都会挂在 Windows Service。

   WCF 实现上已经支持了传输层次安全性 (Transport-level security) 以及消息层次安全性 (Message-level security) 两种。

　　传输层次安全性：在数据传输时期加密，例如 SSL。消息层次安全性：在数据处理时就加密，例如使用数字签名，散列或是使用密钥加密法等。

   对于 WCF 的客户端客户来说，WCF 服务就像是一个 Web Service 一样，在 Visual Studio 2008 中，所有 WCF 服务的连接都是由客户端的服务代理（WCF Service Proxy） 来运行，开发人员不用花费太多心思在通信上，而 WCF Service Proxy 在 Visual Studio 中被称为服务引用 (Service Reference)。

　　在 Visual Studio 中加入 WCF 的服务参考时，Visual Studio 会自动帮开发人员做掉一些必要工作（例如组态创建以及产生 Service Proxy 等），开发人员只需要在代码中取用 WCF Service Proxy 对象即可。

   最新的WCF版本可以到http://www.microsoft.com/ 下载。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。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。

   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：

　　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（Simple Object Access Protocol 简易对象访问协议），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）。

　　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。
   

参考资料

    1.MSDN .NET Framework Developer Center: WCF

　  2.MSDN Library: WCF Portal

　　3.http://dotnet.blog.51cto.com/272325/52076

　　本文中的示例均来自 MSDN Library: WCF Portal 中