Windows Communication Foundation，顾名思义，就是一个在Windows平台下进行如何进行Communication的基础构造（Infrastructure）。由于WCF的核心还是Communication，这个新的系列就先来讨论WCF如何进行Communication的。通过本篇文章，你将对WCF的通信机制有一个总体的认识，了解到一些和通信相关的概念， 比如：Communication、Channel、Channel Listener、Channel Factory、BindingElement、Channel Shape等等。
我们已经很清楚了，WCF的通信是通过Endpoint来完成的：Service Provider将WCF service通过Endpoint暴露出来供Service consumer调用，而Service consumer通过与之相匹配的Endpoint来调用service。"Endpoint=ABC”，大家一定也牢记于心。就Endpoint包含的这3个元素而言，Address解决了寻址的问题，代表如何定位和标识对应的Endpoint，而Contract在对Service提供的功能、操作（Service Contract）以及数据（Data contract、Message contract和Fault contract）的抽象表示。而真正实现了通信功能的则是Binding。
一、Binding实现了所有的通信细节
总体上讲， WCF主要有两个层次构成：Channel Layer和Service Layer. 前者通过Channel Stack实现Message的传输，而后者对开发人员提供了一个Programming Mode。对于一般的WCF开发人员，不会接触到Channel Layer，而只会调用Service Layer提供的API而以。
但是，如果你需要真正地认识WCF 整个通信框架，对Channel Layer的了解绝对是有必要的。在我看来，WCF最吸引我的地方不是它自己为我们提供了完备的通信相关的实现，而在于WCF是一个极具可扩展性的通信框架，无论是Channel Layer还是Service Layer，我们都可以通过WCF Extension对WCF进行自由的扩展以适应我们的具体需求， 在本系列后续的文章中我将向大家介绍一系列有用的扩展。如何你想充分利用WCF提供给我们的扩展性，对Channel Layer的了解基本上是必须的。
严格地讲，Binding是Service Layer层面上的概念，不过它是由Service Layer转入Channel的入口，也是从Channel Layer到Service Layer的中介。我们说Binding实现了所有通信细节，是站在Service Layer角度来讲的。至于Binding如何实现通信细节，则是通过Channel Layer来实现的。
为了让大家对Binding如何实现通过现有一个感性的认识，我们来看一个简单的例子。
三、 Demo: 直接通过Binding进行通信
这个例子通过简简单单的几行代码，通过BasicHttpBinding实现了通信的全过程。该程序很想我们传统的基于Socket的程序：Server端Listen request=>Accept request=>Process request=>Send reply；Client端Send request=>Receive reply。此外通过这个这个简单的程序，将引出Channel Layer一系列重要的对象，比如Channel、RequestChannel、ReplyChannel、Channel Listener和Channel Factory等等。整个应用有两个Console application构成，分别模拟Server和Client.
我们先来看看Server端的代码：
1: namespace Artech.MessagingViaBinding.Server
2: {3: class Program
4: {5: static void Main(string[] args)
6: {7: Uri address = new Uri("http://127.0.0.1:9999/messagingviabinding");8: BasicHttpBinding binding = new BasicHttpBinding();
9: IChannelListener<IReplyChannel> channelListener = binding.BuildChannelListener<IReplyChannel>(address);
10: channelListener.Open();
11: IReplyChannel channel = channelListener.AcceptChannel();
12: channel.Open();
13: Console.WriteLine("Begin to listen ");14: while (true)
15: {16: RequestContext context = channel.ReceiveRequest(new TimeSpan(1, 0, 0));
17: Console.WriteLine("Receive a request message:\n{0}", context.RequestMessage);18: Message replyMessage = Message.CreateMessage(MessageVersion.Soap11, "http://artech.messagingviabinding", "This is a mannualy created reply message for the purpose of testing");
19: context.Reply(replyMessage);
20: }
21: }
22: }
23: }
我来简单介绍一些上面这段代码的逻辑:
- 创建Uri对象,代表监听的URI:
1: EndpointAddress address = new EndpointAddress(http://127.0.0.1:9999/messagingviabinding);
创建BasicHttpBinding对象,我们正是通过它来使用所有的通信功能：
1: BasicHttpBinding binding = new BasicHttpBinding();
通过binding对象创建IChannelListener对象,并调用Open方法打开它:
1: IChannelListener<IReplyChannel> channelListener = binding.BuildChannelListener<IReplyChannel>(address);
2: channelListener.Open();
通过IChannelListener对象创建IReplyChannel 并调用Open方法打开它:
1: IReplyChannel channel = channelListener.AcceptChannel();
2: channel.Open();
在While循环中监听来自client端的request,一旦request抵达, 调用IReplyChannel 的ReceiveRequest方法,并得到一个RequestContext 对象,通过RequestContext 对象可以得到request message并打印出来：
1: RequestContext context=channel.ReceiveRequest(new TimeSpan(1,0,0));
2: Console.WriteLine("Receive a request message:\n{0}", context.RequestMessage);创建一个Reply message，借助得到的RequestContext 对象发送回client端：
1: Message replyMessage = Message.CreateMessage(MessageVersion.Soap11, "http://artech.messagingviabinding", "This is a mannualy created reply message for the purpose of testing");
2: context.Reply(replyMessage);
再来看看Client端的代码：
1: namespace Artech.MessagingViaBinding.Client
2: {3: class Program
4: {5: static void Main(string[] args)
6: {7: EndpointAddress address = new EndpointAddress("http://127.0.0.1:9999/messagingviabinding");8: BasicHttpBinding binding = new BasicHttpBinding();
9: IChannelFactory<IRequestChannel> chananelFactory = binding.BuildChannelFactory<IRequestChannel>();
10: chananelFactory.Open();
11: IRequestChannel channel = chananelFactory.CreateChannel(address);
12: channel.Open();
13: Message requestMessage = Message.CreateMessage(MessageVersion.Soap11, "http://artech/messagingviabinding", "The is a request message manually created for the purpose of testing.");
14: Message replyMessage = channel.Request(requestMessage);
15: Console.WriteLine("Receive a reply message:\n{0}", replyMessage);16: channel.Close();
17: chananelFactory.Close();
18: Console.Read();
19: }
20: }
21: }
我们也来简单分析一下上面这段代码的逻辑：
- 创建EndpointAddress 对象，这和Server的Uri一致，代表请求的地址：
1: EndpointAddress address = new EndpointAddress(http://127.0.0.1:9999/messagingviabinding);
创建BasicHttpBinding对象，通过实现向Server端的发送Request，并接收Reply：
1: BasicHttpBinding binding = new BasicHttpBinding();
通过Binding对象创建IChannelFactory对象并调用Open方法打开它：
1: IChannelFactory<IRequestChannel> chananelFactory= binding.BuildChannelFactory<IRequestChannel>();
2: chananelFactory.Open();
通过IChannelFactory对象创建IRequestChannel 对象并调用Open方法打开它：
1: IRequestChannel channel = chananelFactory.CreateChannel(address);
2: channel.Open();
创建Request message通过Channel对象发送到Server端，Request方法调用会返回一个Message对象代表从Server端发送回来的Reply message：
1: Message requestMessage = Message.CreateMessage(MessageVersion.Soap11, "http://artech/messagingviabinding", "The is a request message manually created for the purpose of testing.");
2: Message replyMessage = channel.Request(requestMessage);
3: Console.WriteLine("Receive a reply message:\n{0}", replyMessage);我们来看看程序运行的结果，下面是Client端的截图：
这是Server端的截图：
三、信道（ Channel）
同传统的通信框架一样， 比如.NET Remoting，最终的通信功能通过Communication Channel来实现。同.NET Remoting一样，在Messaging过程中需要实现不同功能实现, 比如Transport、Encoding、Security、Transaction Enlist、Reliable Messaging、Compression、Logging等等，这些功能不可能有一个单一的Channel来实现。从可扩展性考虑，我们也没有必要、也没有可能创建一个万能Channel，我们希望的情况是这样的：一个Channel专注于Messaging过程中某个单一的功能实现，当我们需要某个具体的功能的时候，可以通过插件的形式自由地将对应的Channel加进来就可以了。 而WCF本身也是这样设计的：整个Messaging过程通过一连串Channel来实现，这些Channel按照一定的顺序组成一个Channel stack。由于Messaging首先是基于某种Protocol的Transport， 比如http、TCP、MSMQ、ICP等等，Transport channel在Channel stack中一定是必须的。而且对Transport channel在整个channel stack的位置也有固定的要求：在Sender方的最后一个，Receiver方的第一个。
不管Channel具体完成怎样的功能，他们都可以看成是一个个Message处理器，这包括为了某种需求添加、修改Soap header；压缩整个Message、或者Message body; 对Message进行签名或者加密等等。
在WCF中，所有的Channel都直接或者间接实现一个Interface：System.ServiceModel.Channels.IChannel。通过一个WCF还定义了一个base class：ChannelBase。ChannelBase实现了一些Channel基本的功能，所以我们在自定义Channel的时候一般继承ChannelBase。
四、 信道形状（Channel Shape）
由于WCF在进行Messaging的时候可以采用不同的消息交换模式（MEP-Message Exchange Pattern）。 在不同的MEP中，发送方Channel和接收方Channel在Messaging中所扮演的角色是不相同的。比如我们最常见的Request/Reply MEP中，发送方负责向接收方发送请求并接受回复，而接收方则负责向发送方回复请求，所以发送方的Channel是一个Request Channel，接收方Channel是一个Reply Channel。而对于One-way MEP中，发送方只需要向接收方而不需要接收来自接受方的回复，而对于接收方来说，仅仅需要接受来自发送方的消息而不需要向发送放回复消息，所以One-way发送方的Channel是一种Output Channel，而接收方的Channel是Input Channel。而对于Duplex 方式进行Messaging双方具有相同角色，即负责相对方发送消息，又需要接受对方发送过来的消息，所以此种MEP对应的Channel是Duplex Channel。实际上Duplex Channel = Output Channel + Input Channel。
WCF专门用一个专门的术语来表述这种不能得MEP对消息交互双方Channel的不同要求：Channel Shape。我们常见的Channel Shape有以下四种：
- Datagram：数据报方式，采用One-way的消息交换模式。
- Request/Reply：请求/恢复方式，采用传统的Request/Reply 消息交换模式。
- Duplex：双向通信，采用Duplex消息交换模式。
- P2P ：点对点方式通信， 采用Duplex消息交换模式。
由于在不同的MEP中，消息交互双方Channel在整个消息交换过程所扮演的角色时不同的。同理，对于不同Channel shape, 消息的发送放和接受方需要不同的Channel。System.ServiceModel.Channels namespace定义了相应的Channel interface来表示这些Channel：IRequestChannel， IReplyChannel， IOutputChannel， IInputChannel， IDuplexChannel。这些channel interface与Channel shape之间的对应关系如下表所示：
MEP | Sender | Receiver |
Datagram | IOutputChannel | IInputChannel |
Request/Reply | IRequestChannel | IReplyChannel |
Duplex | IDuplexChannel | IDuplexChannel |
P2P | IDuplexChannel | IDuplexChannel |
我们回顾一下我们上面的Sample，是否还记得在Client端代码中，我们通过IChannelFactory对象的CreateChannel方法创建了一个IRequestChannel， 而在Server端的代码中通过IChannelListener对象的AcceptChannel方法创建了一个IReplyChannel。那就是应该我们模拟的是传统的Request/Reply MEP。
五、 Channel Manager: Channel Listener & Channel Factory
通过上面的介绍，我们知道了所有的Messaging功能最终都是通过Channel stack来完成的。但是我们在什么时候创建这些Channel，通过什么方式创建它们呢？
在WCF中，这些Channel对象，无论是处于发送方还是接受方，都不会直接创建他们。所有创建channel的功能都是通过一组特殊的对象来实现的。我们把这类对象叫做Channel Manager。不过Channel Manager这个名字不是很常用。你可以经常通道的是它的两个别名：Channel Listener和Channel Factory.
对于Channel的创建，创建方式在发送方和接收方是完全不一样的。对于方法来将，channel的创建方式和简单，也很直接，就是单纯的创建Channel并使用它向接受方发送消息，并接受恢复（如果不是Datagram channel shape）,说发送方的Channel manager本质上就是一个Channel factory。
而对于接受方来讲，Channel manager实际上起着监听者的作用。它和一个固定的Uri绑定，不断监听来自不同发送方的请求，一旦某个请求被监听到，channel manager创建一个Channel来接受该请求，所以接受方的Channel manager被称作Channel listener。
一个一个channel连接形成一个Stack，通过一个个的Channel factory或者Channel listener也形成一个Stack。所以我们经常所说的Channel stack往往只的是Channel stack & Channel factory/listener stack.
我们在回到我们上面的Sample，对于Client端的IRequestChannel对象是通过我们创建的IChannelFactory的CreateChannel方法创建，而Server端的IReplyChannel则是通过IChannelListener的AcceptChannel方法创建。
六、Binding & Binding Element
通过以上的叙述，我们实际上对WCF channel layer进行了大致的介绍。我们说channel layer处于Service layer以下，而且一般的WCF开发人员一般不会直接和Channel layer进行交互，而仅仅会通过Service layer提供的API来实现WCF提供的功能。channel layer和Service layer是通过什么方式实现无缝的连接呢？答案是Binding.
上面我们说了所有的消息交互功能都是通过Channel stack来实现，而组成Channel stack的一个个的Channel又是通过Channel factory和Channel listener来创建的。Channel factory和Channel listener又是通过什么创建的呢？答案也是Binding。这点通过我们上面的Sample也可以看出来：我们通过BasicHttpBinding的BuildChannelFactory方法和BuildChannelListener方法创建了IChannelFactory对象和IChannelListener对象。
1: IChannelFactory<IRequestChannel> chananelFactory= binding.BuildChannelFactory<IRequestChannel>();
2: IChannelListener<IReplyChannel> channelListener = binding.BuildChannelListener<IReplyChannel>(address);
我们在进一步深究Binding是如何创建IChannelFactory对象和IChannelListener对象。一个Binding由BindingElement collection组成， 构成BindingElement collection的元素是一个个的BindingElement。BindingElement的最重要的功能就是创建IChannelFactory和IChannelListener对象。每个BindingElement继承自BindingElement abstract class 。下面是BindingElement的定义：
1: public abstract class BindingElement
2: {3: // Methods
4: protected BindingElement();
5: protected BindingElement(BindingElement elementToBeCloned);
6: public virtual IChannelFactory<TChannel> BuildChannelFactory<TChannel>(BindingContext context);
7: public virtual IChannelListener<TChannel> BuildChannelListener<TChannel>(BindingContext context) where TChannel : class, IChannel;
8: public virtual bool CanBuildChannelFactory<TChannel>(BindingContext context);
9: public virtual bool CanBuildChannelListener<TChannel>(BindingContext context) where TChannel : class, IChannel;
10: public abstract BindingElement Clone();
11: internal T GetIndividualProperty<T>() where T : class;
12: public abstract T GetProperty<T>(BindingContext context) where T : class;
13: internal virtual bool IsMatch(BindingElement b);
14: }
七、 如何对Channel Layer进行扩展
在上面已经说了，WCF的一个最大的特性在于具有很强的扩展性。无论是Channel Layer还是Service，你都可以很自由地进行扩展，而这些扩展在具体的项目中往往具有很强的使用性。在我当前的项目中，我就使用了很多这方面的扩展，在后续的章节中，我将会将这些与大家分享。
对于Channel Layer的扩展，一般集中在通过创建一些自定义的Channel来完成现有Channel不能完成的功能，比如你可以需要创建一个channel来完成对Message Body的压缩功能。单独创建channel往往是不够的，我们需要创建与之配套的其他的一些对象，不如Channel factory、Channel listener、Binding element等等。
