Общие сведения о модели каналов

Стек каналов Windows Communication Foundation (WCF) — это многоуровневый стек связи с одним или несколькими каналами, которые обрабатывают сообщения. В нижней части стека находится канал транспорта, отвечающий за адаптацию стека каналов к используемому транспорту (например, TCP, HTTP, SMTP и другим типам транспорта). Каналы обеспечивают модель низкоуровневого программирования для передачи и приема сообщений. Эта модель программирования основывается на нескольких интерфейсах и ресурсах других типов, в совокупности называемых моделью каналов WCF. В данном разделе рассматриваются формы каналов, создание базового прослушивателя каналов (в службе) и фабрики каналов (на клиенте).

Стек каналов

Конечные точки WCF взаимодействуют с внешним миром, используя стек связи, называемый стеком каналов. На следующем рисунке стек каналов сравнивается с другими стеками связи, например TCP/IP.

Сначала отметим сходства. В обоих случаях каждый уровень стека обеспечивает некоторое абстрактное представление среды, находящейся под ним, и предоставляет это абстрактное представление только уровню, расположенному непосредственно над ним. Каждый уровень использует абстрактное представление только уровня, расположенного непосредственно под ним. Кроме того, в обоих случаях при взаимодействии двух стеков каждый уровень взаимодействует с соответствующим уровнем другого стека, например уровень IP взаимодействует с уровнем IP, уровень TCP — с уровнем TCP и т. д.

Теперь отметим различия. Стек TCP был разработан для обеспечения абстрактного представления физической сети, а стек каналов — для обеспечения абстрактного представления не только способа доставки сообщения, т. е. транспорта, но и других особенностей, например содержимого сообщения, протокола, используемого для взаимодействия, включая транспорт, но не только его. Например, элемент привязки надежного сеанса является частью стека каналов, но не находится ниже транспорта и не представляет сам транспорт. Эта абстракция достигается посредством предъявления нижнему каналу в стеке требования адаптировать базовый транспортный протокол к архитектуре стека каналов и последующего расчета на то, что вышестоящие каналы в стеке должны обеспечивать такие функции связи, как предоставление гарантий надежности и безопасности.

Сообщения проходят через стек связи в виде объектов Message. Как показано на представленном выше рисунке, нижний канал называется каналом транспорта. Этот канал отвечает за передачу сообщений другим участникам и прием сообщений от них, в том числе несет ответственность за преобразование объекта Message в формат, используемый для связи с другими участниками, и за обратное преобразование. Над каналом транспорта может находиться любое число протокольных каналов, каждый из которых отвечает за обеспечение такой функции связи, как предоставление гарантий надежной доставки. Протокольные каналы оперируют с сообщениями, проходящими через них в виде объекта Message. Они обычно либо преобразуют сообщение, например добавляя заголовки или шифруя тело сообщения, либо передают и принимают свои собственные управляющие сообщения протокола, например подтверждения приема.

Формы каналов

Каждый канал реализует один или несколько интерфейсов, называемых интерфейсами форм каналов, или формами каналов. Эти формы каналов обеспечивают такие ориентированные на взаимодействие методы, как передача и прием или запрос и ответ, которые реализуются каналом и вызываются пользователем канала. Основой форм каналов является интерфейс IChannel, который предоставляет метод GetProperty<T>, предусмотренный в качестве многоуровневого механизма доступа к произвольным функциям, предоставляемым каналами в стеке. Ниже перечислены пять форм каналов, расширяющих интерфейс IChannel.

• IInputChannel

• IOutputChannel

• IRequestChannel

• IReplyChannel

• IDuplexChannel

Каждая из этих форм имеет эквивалент, который расширяет System.ServiceModel.Channels.ISessionChannel для поддержки сеансов. Эти эквиваленты приведены ниже.

• IInputSessionChannel

• IOutputSessionChannel

• IRequestSessionChannel

• IReplySessionChannel

• IDuplexSessionChannel

Формы каналов создаются в соответствии с некоторыми базовыми шаблонами обмена сообщениями, поддерживаемыми существующими транспортными протоколами. Например, односторонний обмен сообщениями соответствует паре IInputChannel/IOutputChannel, взаимодействие в режиме "запрос-ответ" соответствует паре IRequestChannel/IReplyChannel, и двусторонняя дуплексная связь соответствует форме IDuplexChannel (которая расширяет формы IInputChannel и IOutputChannel).

Программирование со стеком каналов

Стеки каналов обычно создаются с помощью шаблона фабрики, где привязка создает стек каналов. На стороне передачи привязка используется для создания фабрики ChannelFactory, которая, в свою очередь, создает стек каналов и возвращает ссылку на верхний канал в стеке. Затем приложение может использовать этот канал для передачи сообщений. Дополнительные сведения см. в разделе Программирование клиентов на уровне канала.

На стороне приема привязка используется для создания прослушивателя IChannelListener, который прослушивает входящие сообщения. IChannelListener предоставляет сообщения прослушивающему приложению, создавая стеки каналов и обрабатывая ссылку приложения на верхний канал. Затем приложение использует этот канал для приема входящих сообщений. Дополнительные сведения см. в разделе Программирование служб на уровне канала.

Объектная модель каналов

Объектная модель каналов — это базовый набор интерфейсов, необходимых для реализации каналов, прослушивателей каналов и фабрик каналов. Существуют также некоторые базовые классы, предусмотренные для содействия в обеспечении пользовательских реализаций.

Прослушиватели каналов отвечают за прослушивание входящих сообщений и их доставку вышестоящему уровню по созданным ими каналам.

Фабрики каналов отвечают за создание каналов, используемых для передачи сообщений, и за закрытие всех созданных ими каналов, когда эти фабрики закрываются.

ICommunicationObject — это базовый интерфейс, определяющий основной конечный автомат, который реализуется всеми объектами связи. Реализацию этого базового интерфейса, от которого можно наследовать другие классы каналов вместо повторной реализации интерфейса, обеспечивает CommunicationObject. Однако это необязательно: пользовательский канал может реализовать интерфейс ICommunicationObject непосредственно, а не наследовать его от CommunicationObject. Ни один из классов, показанных на рис. 3, не считается частью модели каналов; это вспомогательные классы, доступные тем, кто занимается реализацией пользовательских каналов и нуждается в средствах создания каналов.

В следующих разделах описываются объектная модель каналов, а также различные области разработки, помогающие создавать пользовательские каналы.

Раздел	Описание
Служба: прослушиватели каналов и каналы	Описываются прослушиватели каналов, ожидающие передачи данных по входящим каналам в приложении службы.
Клиент: фабрики каналов и каналы	Описываются фабрики каналов, которые создают каналы для подключения к приложению службы.
Основные сведения об изменении состояния	Описывается, как модели интерфейса System.ServiceModel.ICommunicationObject изменяют состояния в каналах.
Выбор шаблона обмена сообщениями	Описываются шесть базовых шаблонов обмена сообщениями, которые могут поддерживаться каналами.
Обработка исключений и сбоев	Описываются способы обработки сбоев и исключений в пользовательских каналах.
Конфигурация и поддержка метаданных	Описываются поддержка использования пользовательских каналов из модели приложения, а также экспорт и импорт метаданных с использованием привязок и элементов привязок.