服務(wù)調(diào)用的目的體現(xiàn)在對(duì)某項(xiàng)服務(wù)功能的消費(fèi)上，而功能的實(shí)現(xiàn)又定義在相應(yīng)的服務(wù)類型中。不論WCF服務(wù)端框架處理服務(wù)調(diào)用請(qǐng)求的流程有多么復(fù)雜，最終都落實(shí)在服務(wù)實(shí)例的激活和操作方法的執(zhí)行上面。WCF中的實(shí)例管理（Instance Management）旨在解決服務(wù)實(shí)例的激活和服務(wù)實(shí)例生命周期的控制。

會(huì)話（Session）的目的在于保持來(lái)自相同客戶端（服務(wù)代理）多次服務(wù)調(diào)用之間的狀態(tài)。從消息交換的角度來(lái)講，會(huì)話通過(guò)消息識(shí)別機(jī)制判斷調(diào)用某個(gè)服務(wù)的消息來(lái)源，從而將來(lái)自相同客戶端的所有消息關(guān)聯(lián)在一起。所以，會(huì)話實(shí)現(xiàn)了消息關(guān)聯(lián)（Message Correlation）。

實(shí)例與會(huì)話是WCF非常重要的兩個(gè)特性，它們既相對(duì)獨(dú)立，又互相制約。實(shí)例模式與對(duì)會(huì)話支持程度的不同組合，會(huì)讓最終的服務(wù)表現(xiàn)出截然不同的行為。對(duì)實(shí)例管理和會(huì)話的合理利用，對(duì)于改善和提高WCF服務(wù)應(yīng)用的可擴(kuò)展性（Scalability）、性能（Performance）、吞吐量（Throughput）等具有決定性作用。服務(wù)實(shí)例對(duì)象并不是孤立存在的，而是被封裝到一個(gè)特殊實(shí)例上下文（InstanceContext）對(duì)象之中，本系列文章從實(shí)例上下文說(shuō)起。

一、實(shí)例上下文（InstanceContext）

實(shí)例上下文是對(duì)服務(wù)實(shí)例的封裝，是WCF管理服務(wù)實(shí)例生命周期的依托。我們先撇開(kāi)WCF，來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下在托管的環(huán)境中，公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)（CLR）是如何進(jìn)行托管對(duì)象的生命周期的。在一個(gè)托管應(yīng)用程序中，我們通過(guò)不同的方式創(chuàng)建一個(gè)托管對(duì)象（比如通過(guò)new關(guān)鍵字、反射或反序列化等）時(shí)，CLR會(huì)在托管堆為該對(duì)象開(kāi)辟一塊內(nèi)存空間。對(duì)象的本質(zhì)就是存儲(chǔ)于某塊內(nèi)存中數(shù)據(jù)的體現(xiàn)，對(duì)象的生命周期終止于相應(yīng)內(nèi)存被回收之時(shí)。對(duì)于CLR來(lái)說(shuō)，負(fù)責(zé)對(duì)托管堆（在這里主要指GC堆）進(jìn)行回收的組件是垃圾收集器（GC），GC掌握著托管對(duì)象的生殺大權(quán)，決定著托管對(duì)象的生命周期。

當(dāng)GC在進(jìn)行垃圾回收的時(shí)候，會(huì)將“無(wú)用”的對(duì)象標(biāo)記為垃圾對(duì)象，然后再對(duì)垃圾對(duì)象進(jìn)行清理。GC對(duì)“無(wú)用”對(duì)象的識(shí)別機(jī)制很簡(jiǎn)單：判斷對(duì)象是否被“根（Root）”所引用。在這里，“根”是對(duì)一組當(dāng)前正被使用，或者以后可能被使用的對(duì)象的統(tǒng)稱，大體包括這樣的對(duì)象：類型的靜態(tài)字段或當(dāng)前的方法參數(shù)和局部變量、CPU寄存器等。

所以，孤立存在的對(duì)象將難逃被GC回收的厄運(yùn)。反之，如果希望某個(gè)對(duì)象常駐內(nèi)存中，我們唯一的方式就是通過(guò)某個(gè)“根”引用該對(duì)象。本章所講的實(shí)例管理，就是對(duì)服務(wù)實(shí)例生命周期的管理，即讓服務(wù)實(shí)例按照我們希望的方式創(chuàng)建、存活和消亡，所以我們唯一的方式也只能是：在希望服務(wù)實(shí)例存活的時(shí)候讓它被某個(gè)“根”引用，從而阻止GC將其回收；在希望服務(wù)實(shí)例被回收的時(shí)候連“根”去除，使GC能夠?qū)⑵浠厥?。而本?jié)所講的實(shí)例上下文（InstanceContext）就扮演著“根”的角色。

說(shuō)到實(shí)例上下文，相信讀者不會(huì)感到陌生，因?yàn)樵谶M(jìn)行WCF雙向（Duplex）通信的時(shí)候，我們通過(guò)實(shí)例上下文來(lái)封裝回調(diào)對(duì)象。在WCF中，實(shí)例上下文不僅僅用于對(duì)回調(diào)對(duì)象的封裝，也用于對(duì)真正服務(wù)實(shí)例的封裝。實(shí)際上可以將WCF的雙向通信理解成一種對(duì)等通信，通信的雙方是對(duì)等的參與者，并沒(méi)有嚴(yán)格的服務(wù)端和客戶端之分，或者說(shuō)通信的雙方交替地扮演著服務(wù)與客戶的角色。客戶端正常調(diào)用服務(wù)端操作是一種服務(wù)調(diào)用；服務(wù)端回調(diào)客戶端操作也可以看成是一種服務(wù)調(diào)用。因此，通過(guò)實(shí)例上下文對(duì)回調(diào)對(duì)象和服務(wù)實(shí)例進(jìn)行封裝本質(zhì)上是一致的。

實(shí)例上下文對(duì)服務(wù)實(shí)例的封裝大體可以通過(guò)圖1表示。一個(gè)WCF服務(wù)通過(guò)一個(gè)ServiceHost進(jìn)行寄宿，并添加一到多個(gè)終結(jié)點(diǎn)。對(duì)于接收到的服務(wù)調(diào)用請(qǐng)求，如果相應(yīng)的實(shí)例上下文存在，則通過(guò)它得到服務(wù)實(shí)例來(lái)處理服務(wù)請(qǐng)求，否則創(chuàng)建服務(wù)實(shí)例并通過(guò)實(shí)例上下文對(duì)其進(jìn)行封裝，然后再通過(guò)實(shí)例上下文得到具體的服務(wù)實(shí)例進(jìn)行服務(wù)請(qǐng)求處理。

圖1 實(shí)例上下文對(duì)服務(wù)實(shí)例的封裝

實(shí)例上下文通過(guò)類型System.ServiceModel.InstanceContext表示。InstanceContext繼承自CommunicationObject，實(shí)現(xiàn)了IExtensibleObject接口。InstanceContext的定義如下面的代碼所示：

   1: public sealed class InstanceContext : CommunicationObject, IExtensibleObject

   2: {   

   3:     //其他成員

   4:     public InstanceContext(object implementation);

   5:     public InstanceContext(ServiceHostBase host);

   6:     public InstanceContext(ServiceHostBase host, object implementation);

   7: 

   8:     public object GetServiceInstance();

   9:     public object GetServiceInstance(Message message);

  10:     public void ReleaseServiceInstance();

  11: 

  12:     public IExtensionCollection Extensions { get; }

  13:     public ServiceHostBase Host { get; }

  14:     public ICollection IncomingChannels { get; }

  15:     public ICollection OutgoingChannels { get; }

  16:     public SynchronizationContext SynchronizationContext { get; set; }

  17: }

InstanceContext具有三個(gè)構(gòu)造函數(shù)，接受ServiceHostBase對(duì)象和具體的實(shí)例對(duì)象作為其輸入?yún)?shù)。GetServiceInstance和ReleaseServiceInstance用戶服務(wù)實(shí)例的獲取和釋放。IncomingChannels和OutgoingChannels則表示入棧和出棧信道集合。而通過(guò)SynchronizationContext屬性則可以設(shè)置或獲取用于異步操作的同步上下文，比如服務(wù)操作須要在非UI線程下操作一個(gè)Windows Form的控件，你就需要基于UI線程的同步上下文（SynchronizationContext）。

二、實(shí)例上下文模式（InstanceContext Mode）

實(shí)例上下文模式（IntanceContext Mode）表示服務(wù)端的服務(wù)實(shí)例與客戶端的服務(wù)代理的綁定方式。如果讀者熟悉.NET Remoting，肯定會(huì)很清楚.NET Remoting具有兩種不同的遠(yuǎn)程對(duì)象激活方式：服務(wù)端激活對(duì)象（SAO：Server Activated Object）和客戶端激活對(duì)象（CAO：Client Activated Object），而前者又具有兩種不同的變體：?jiǎn)握{(diào)（SingleCall）和單例（Singleton）。單調(diào)模式意味著服務(wù)端對(duì)于接收到的調(diào)用，都會(huì)創(chuàng)建新的遠(yuǎn)程對(duì)象，而單例模式則表示服務(wù)端使用相同的遠(yuǎn)程對(duì)象處理來(lái)自不同客戶端的所有遠(yuǎn)程調(diào)用。單調(diào)和單例模式體現(xiàn)了兩種極端的遠(yuǎn)程對(duì)象激活方式，而CAO則是一種相對(duì)折中的方式：一個(gè)客戶端代理對(duì)象與一個(gè)遠(yuǎn)程對(duì)象一一匹配。WCF實(shí)例上下文模式與.NET Remoting的遠(yuǎn)程對(duì)象激活方式類似，同樣具有三種不同的實(shí)例上下文模式，分別與上述三種激活方式匹配。這三種實(shí)例上下文模式分別是：?jiǎn)握{(diào)（Per-Call）模式、會(huì)話（Per-Session）模式和單例（Single）模式。

1、單調(diào)（Per-Call）模式

單調(diào)模式相當(dāng)于.NET Remoting的SingleCall遠(yuǎn)程對(duì)象激活方式。如果采用單調(diào)實(shí)例上下文模式，對(duì)于每一個(gè)服務(wù)調(diào)用，不論是來(lái)自相同的客戶端（服務(wù)代理）還是不同的客戶端，WCF總是創(chuàng)建一個(gè)全新的服務(wù)實(shí)例和實(shí)例上下文對(duì)象來(lái)處理服務(wù)調(diào)用請(qǐng)求。在服務(wù)操作執(zhí)行完畢，實(shí)例上下文對(duì)象和被封裝的服務(wù)實(shí)例被回收調(diào)。圖2揭示了在單調(diào)模式下實(shí)例上下文、服務(wù)實(shí)例和服務(wù)代理之間的關(guān)聯(lián)。

圖2 單調(diào)模式下服務(wù)代理與服務(wù)實(shí)例上下文之間的關(guān)聯(lián)

2、會(huì)話（Per-Session）模式

會(huì)話（Session）的目的在于保持來(lái)自相同客戶端（即同一個(gè)服務(wù)代理）多次服務(wù)調(diào)用之間的狀態(tài)。如果從消息交互的角度來(lái)講，通過(guò)會(huì)話可以將來(lái)自相同客戶端的多個(gè)消息關(guān)聯(lián)在一起。在會(huì)話實(shí)例上下文模式下，WCF為每一個(gè)服務(wù)代理對(duì)象分配一個(gè)單獨(dú)的服務(wù)實(shí)例上下文對(duì)象，對(duì)于來(lái)自相同服務(wù)代理的所有服務(wù)調(diào)用請(qǐng)求，都將分發(fā)給相同的服務(wù)實(shí)例上下文處理。會(huì)話模式與.NET Remoting下的CAO遠(yuǎn)程對(duì)象激活模式類似，圖3揭示了會(huì)話模式下實(shí)例上下文、服務(wù)實(shí)例和服務(wù)代理之間的關(guān)系。

圖3 會(huì)話模式下服務(wù)代理與服務(wù)實(shí)例上下文之間的關(guān)聯(lián)

3、單例（Single）模式

單例模式意味著WCF為每個(gè)服務(wù)維護(hù)一個(gè)并且僅維護(hù)一個(gè)服務(wù)實(shí)例上下文。不論請(qǐng)求來(lái)自相同的服務(wù)代理還是不同的服務(wù)代理，處理服務(wù)調(diào)用請(qǐng)求都是同一個(gè)服務(wù)實(shí)例上下文對(duì)象。單例模式相當(dāng)于.NET Remoting下的Singleton遠(yuǎn)程對(duì)象激活方式，圖4揭示了單例模式下實(shí)例上下文、服務(wù)實(shí)例和服務(wù)代理之間的關(guān)系。

圖4 會(huì)話模式下服務(wù)代理與服務(wù)實(shí)例上下文之間的關(guān)聯(lián)

三、 實(shí)例服務(wù)行為

在介紹服務(wù)寄宿的時(shí)候，我們談到過(guò)WCF下“契約（Contract）”和“行為（Behavior）”的區(qū)別：契約是涉及雙邊的描述（契約是服務(wù)的提供者和服務(wù)消費(fèi)者進(jìn)行交互的手段），那么行為就是基于單邊的描述?？蛻舳诵袨轶w現(xiàn)的是WCF如何進(jìn)行服務(wù)調(diào)用的方式，而服務(wù)端行為則體現(xiàn)了WCF的請(qǐng)求分發(fā)方式。所以服務(wù)契約會(huì)通過(guò)元數(shù)據(jù)對(duì)外發(fā)布，而服務(wù)行為則對(duì)于客戶端是透明的。

對(duì)于客戶端來(lái)講，它所關(guān)心的是通過(guò)服務(wù)調(diào)用能夠獲得正確的結(jié)果，而不會(huì)關(guān)心服務(wù)端采用怎樣的模式來(lái)激活服務(wù)實(shí)例。所以，WCF實(shí)例管理通過(guò)服務(wù)行為體現(xiàn)，不同的實(shí)例上下文模式通過(guò)ServiceBehaviorAttribute特性指定。在ServiceBehaviorAttribute中，通過(guò)設(shè)置InstanceContextMode屬性來(lái)指定不同的服務(wù)實(shí)例上下文模式。

   1: [AttributeUsage(AttributeTargets.Class)]

   2: public sealed class ServiceBehaviorAttribute : Attribute, IServiceBehavior

   3: { 

   4:     //其他成員

   5:     public InstanceContextMode InstanceContextMode { get; set; }

   6: }

屬性InstanceContextMode的類型為System.ServiceModel.InstanceContextMode枚舉，三個(gè)枚舉值PerCall、PerSession和Single分別表示上述的三種實(shí)例上下文模式。默認(rèn)選項(xiàng)為PerSession。

   1: public enum InstanceContextMode

   2: {

   3:     PerCall,

   4:     PerSession,

   5:     Single

   6: }

在本系列后續(xù)部分，我將對(duì)每一種實(shí)例模式的實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行逐個(gè)剖析，相信極大的加深讀者對(duì)WCF下的服務(wù)對(duì)象生命周期管理機(jī)制的理解。
編輯：hfy