WCF4.0新特性体验(8):自定义绑定实现字节流编码(ByteStream)
2010-03-28 22:37
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今天继续学习WCF4.0新特性体验(8):自定义绑定实现字节流编码,也就是简化字节流编码的新特性，Simple byte stream encoding ）。WCF4.0之前的版本中已经提供了三种编码器：Text、Binary 和 MTOM 消息编码器。但是有些时候我们想传递最原始的二进制数据，不进行任何的包装，怎么才能实现呢？WCF4.0中给出了一种新的编码器。今天我们就来学习如何使用这个新的编码器。本节内容会对WCF消息编码器、自定义绑定也会做简要介绍。
【1】WCF编码器：
我们知道在WCF4.0以前的版本中已经提供了三种编码器：Text、Binary 和 MTOM 消息编码器。当然我们也可以实现自定义编码器。Text消息编码器同时支持纯 XML 编码和 SOAP 编码。Text消息编码器的纯 XML 编码模式称为 POX（“Plain Old XML”）编码器，以便与基于文本的 SOAP 编码进行区分。关于三种编码器类型如下：
这些是目前我们使用的主要的三种消息编码器类型。但无论什么消息编码器，它们都是MessageEncodingBindingElement 类的子类，必须实现WriteMessage和ReadMessage方法。这两个方法是消息编码的核心实现。《WCF技术内幕》绑定有比较深入的分析。它们的作用如下：
WriteMessage，此方法把Message 对象数据写入到Stream 对象。
ReadMessage，此方法采从Stream 对象读取数据，并构建一个新的Message 对象。
【2】字节流编码：
WCF4.0提供了一个新的编码器类型：ByteStreamMessageEncodingBindingElement 。它也是MessageEncodingBindingElement的子类型，
public sealed class ByteStreamMessageEncodingBindingElement : MessageEncodingBindingElement
{......}
但是，没有定义相对应的绑定支持这个编码，因此，如果在WCF4.0中，我们想使用字节流编码机制，必须自己实现自定义绑定。也就是Creating Custom Binding。
【3】自定义绑定：
这里我们先要了解自定义绑定的概念，然后再来介绍如何通过自定义绑定来使用字节流编码机制。虽然系统提供了许多的绑定，但是WCF框架允许用户自己定义特定的绑定类型。
我们知道绑定由许多不同的绑定元素（BindingElement）组成，这些具有不同功能的绑定元素（BindingElement）累加起来，组成了一个具有完整功能的绑定（Binding）。
Binding按照功能划分，可以看到有如下几个主要层次：事务、可靠性、安全性、编码和传输。
这里只有编码和传输层元素是必须的，其它的根据绑定要实现的功能来选择是否添加进来。我们可以查看一下常见绑定的绑定元素（BindingElement）组成。例如BasicHttpBinding和NetTcpBinding。它们的绑定元素构造如下：
我们能看到为什么BasicHttpBinding的功能如此简单，并且支持Text编码的。而NetTcpBinding相比起来功能更加复杂。比如支持事务、可靠性会话、安全等特性的。这个在《WCF技术内幕》绑定一章里做过详细的介绍。
【4】自定义绑定实现简化字节流编码：
下面我们来讲解一下代码的实现过程，这个实现的过程有点复杂。因为要通过自定义绑定来使用ByteStream编码，还要注意一些限制，必须只能使用http传输。另外还要使用消息契约MessageContract。过程就有些复杂，可能在实际的项目里，使用的时候，大家都会考虑这个问题。只能等WCF在下一个版本里给出正式的支持在使用，也许会简单很多，也许WCF5.0里会出现一个新的ByteStreamHttpBinding。这样开发的时候就会简单很多。目前我们只能通过自己的代码实现。下面我们来分布介绍实现的过程。
【4.1】服务契约：
服务契约里我们定义了一个操作为UploadImage。代码如下：
//1.服务契约
[ServiceContract]
public interface IWCFService
{
//操作契约
[OperationContract(Action = "*", ReplyAction = "*")]
Message UploadImage(Message request);
}
服务实现的这个操作，它会再把原始的图片返回给客户端。通过Message来完成。接受客户端消息，并返回消息给客户端，消息体里就是图片的数据。也就是放在<Binary>图片数据</Binary>节点里的。代码如下：
//2.服务类，继承接口。实现服务契约定义的操作
public class WCFService : IWCFService
{
//实现接口定义的方法
public Message ProcessRequest(Message request)
{
Console.WriteLine("接受图片数据");
//设置返回消息的属性
HttpResponseMessageProperty httpResponseProperty = new HttpResponseMessageProperty();
httpResponseProperty.Headers.Add("Content-Type", "application/octet-stream");
request.Properties.Add(HttpResponseMessageProperty.Name, httpResponseProperty);
//打印时间
Console.WriteLine("返回图片数据 {0}", DateTime.Now.ToLongTimeString());
return request;
}
} 这里的代码很简单，就是对请求消息做了一下简单地转换，返回给客户单，我们只监控消息的返回时间。
【4.2】自定义绑定：
这里我们就假定这个绑定的名字为ByteStreamHttpBinding。这个绑定只有两个绑定元素，一个是负责编码的ByteStreamMessageEncodingBindingElement ，另外一个就是负责传输的HttpTransportBindingElement。但是要设置一些属性。比如最大传输消息大小等等。代码如下：
// Create a custom binding containing two binding elements
//创建自定义绑定,只能使用HttpTransportBindingElement，并且MessageVersion为None
ByteStreamMessageEncodingBindingElement byteStreamBindingElement = new ByteStreamMessageEncodingBindingElement();
byteStreamBindingElement.ReaderQuotas.MaxArrayLength = 900000;
byteStreamBindingElement.ReaderQuotas.MaxBytesPerRead = 4096;
byteStreamBindingElement.ReaderQuotas.MaxDepth = 64;
byteStreamBindingElement.ReaderQuotas.MaxStringContentLength = 900000;
byteStreamBindingElement.ReaderQuotas.MaxNameTableCharCount = 900000;
HttpTransportBindingElement transport = new HttpTransportBindingElement();
transport.TransferMode = TransferMode.Streamed;
transport.MaxReceivedMessageSize = 900000;
transport.MaxBufferSize = 900000;
CustomBinding binding = new CustomBinding(byteStreamBindingElement, transport);
这个自定义绑定的实现，也可以通过配置文件来完成。另外也可以封装在一个单独的绑定类型ByteStreamHttpBinding。以便重复使用这些代码。
【4.3】宿主：
宿主使用自定义的绑定来托管WCF服务。代码如下：
CustomBinding binding = new CustomBinding(byteStreamBindingElement, transport);
// // Add an endpoint using that binding
////使用自定义绑定增加一个终结点
host.AddServiceEndpoint(typeof(WCFService.IWCFService), binding, "ByteStreamWCFService");
//判断是否以及打开连接，如果尚未打开，就打开侦听端口
if (host.State !=CommunicationState.Opening)
host.Open();
//显示运行状态
【4.4】客户端：
客户端这里需要通过Message类型来设置消息。首先我们会从一个犀利哥的图片中读取数据，onst string TestFileName = "./http://www.cnblogs.com/xilige.jpg";这里处理消息体元素生成工作的就是ByteStreamBodyWriter类型，他继承自抽象类BodyWriter，重写了void OnWriteBodyContents(XmlDictionaryWriter writer)方法。这个机制是消息序列化的一个重要步骤。writer会控制每个消息体元素的生成工作。ByteStreamBodyWriter的实现代码如下：
public class ByteStreamBodyWriter : BodyWriter
{
string testFileName;
public ByteStreamBodyWriter(string testFileName)
: base(false)
{
this.testFileName = testFileName;
}
protected override void OnWriteBodyContents(XmlDictionaryWriter writer)
{
//生成初始节点<Binary>
writer.WriteStartElement("Binary");
//写数据
FileStream fs = new FileStream(this.testFileName, FileMode.Open);
byte[] tmp = new byte[fs.Length];
fs.Read(tmp, 0, tmp.Length);
writer.WriteBase64(tmp, 0, (int)tmp.Length);
//生成结束标签</Binary>
writer.WriteEndElement();
fs.Close();
}
}
这里客户端代码就是生成一个消息，消息体里读取的是犀利哥的图片，然后使用自定义绑定建立通道发送消息。代码如下：
const string TestFileName = "./http://www.cnblogs.com/xilige.jpg";
//ByteStreamBodyWriter writer = new ByteStreamBodyWriter(TestFileName);
Message message = Message.CreateMessage(MessageVersion.None, "*", new ByteStreamBodyWriter(TestFileName));
HttpRequestMessageProperty httpRequestProperty = new HttpRequestMessageProperty();
httpRequestProperty.Headers.Add("Content-Type", "application/octet-stream");
message.Properties.Add(HttpRequestMessageProperty.Name, httpRequestProperty);
//// Create a channel using that binding
////创建通道
EndpointAddress address = new EndpointAddress("http://localhost:8000/ByteStreamWCFService");
ChannelFactory<IWCFService> channelFactory = new ChannelFactory<IWCFService>(binding, address);
IWCFService channel = channelFactory.CreateChannel();
Console.WriteLine("Client calling service");
Message result = channel.UploadImage(message);
基本就是这个过程。
【4.5】运行结果：
我们可以启动宿主，然后单步执行客户端代码，看看运行的结果，截图如下：
我们看到客户端上传了一个图片，服务端收到以后又返回给客户端，犀利哥的这个照片大小为41.474K。并且数据是放在消息体体的节点<Binary>里。
【5】总结：
这个新的特性，被称为字节流编码的特性，有点让人无奈，功能是好功能，但是只提供了一个绑定元素，如果我们要使用的话必须自己实现自定义绑定。这个对于大多数开发者来说，可能有点复杂。这里还有几点需要值得注意，就是：
（1）字节流编码ByteStreamMessageEncodingBindingElement目前WCF4.0里只能通过自定义绑定实现。
（2）ByteStreamMessageEncodingBindingElement 只能和Http传输结合，不支持其他的传输。
（3）与流传输一样，字节流不支持可靠性会话，也不支持消息安全。因为数据交大。加密解密处理会耗费较多的资源。
（4）使用Message类型来控制消息的生成过程里，必须把数据放置在节点<Binary></Binary>里。 否则会出现WCF分布式开发常见错误(30):Start element 'Binary' expected（期望的初始元素是'Binary' ）错误。
（5）Message类型设置的一个属性"application/octet-stream" ，是是与MIME附件规范，这个表示消息内容是二进制文件。
（6）它与二进制编码器不同的是，二进制编码器是对消息数据做精简二进制编码，而字节流编码则不同，可以传递最原始的二进制数据。
最后给出本文的例子代码给大家学习的时候做个参考。/Files/frank_xl/9.ByteStreamEncoder.rar欢迎留言交流。
参考资料：
1.http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.servicemodel.channels.bytestreammessageencodingbindingelement(VS.100).aspx
2.http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms735115.aspx
3.http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/aa347793.aspx
4.http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/aa751889.aspx
5.《WCF技术内幕》：绑定
6.http://kb.iu.edu/data/agtj.html
【1】WCF编码器：
我们知道在WCF4.0以前的版本中已经提供了三种编码器：Text、Binary 和 MTOM 消息编码器。当然我们也可以实现自定义编码器。Text消息编码器同时支持纯 XML 编码和 SOAP 编码。Text消息编码器的纯 XML 编码模式称为 POX（“Plain Old XML”）编码器，以便与基于文本的 SOAP 编码进行区分。关于三种编码器类型如下：
| [align=center]编码器类型[/align] | [align=center]描述[/align] |
| [align=left]TextMessageEncodingBindingElement[/align] | [align=left]文本消息编码器，同时支持纯 POX 编码和 SOAP 编码。使用文本消息编码器可以与非 WCF 终结点交互操作。[/align] |
| [align=left]BinaryMessageEncodingBindingElement[/align] | [align=left]二进制消息编码器，使用精简二进制格式优化通信， WCF 提供的所有编码器中性能最佳的编码器。[/align] |
| [align=left]MTOMMessageEncodingBindingElement[/align] | [align=left]绑定元素，指定使用 MTOM 编码的消息的字符编码和消息版本。MTOM 编码以文本形式传输大多数 XML，但是按原样传输较大的二进制数据块。就效率而言， MTOM 介于在文本编码器（最慢）和二进制编码器（最快）之间。[/align] |
WriteMessage，此方法把Message 对象数据写入到Stream 对象。
ReadMessage，此方法采从Stream 对象读取数据，并构建一个新的Message 对象。
【2】字节流编码：
WCF4.0提供了一个新的编码器类型：ByteStreamMessageEncodingBindingElement 。它也是MessageEncodingBindingElement的子类型，
public sealed class ByteStreamMessageEncodingBindingElement : MessageEncodingBindingElement
{......}
但是，没有定义相对应的绑定支持这个编码，因此，如果在WCF4.0中，我们想使用字节流编码机制，必须自己实现自定义绑定。也就是Creating Custom Binding。
【3】自定义绑定：
这里我们先要了解自定义绑定的概念，然后再来介绍如何通过自定义绑定来使用字节流编码机制。虽然系统提供了许多的绑定，但是WCF框架允许用户自己定义特定的绑定类型。
我们知道绑定由许多不同的绑定元素（BindingElement）组成，这些具有不同功能的绑定元素（BindingElement）累加起来，组成了一个具有完整功能的绑定（Binding）。
Binding按照功能划分，可以看到有如下几个主要层次：事务、可靠性、安全性、编码和传输。
| [align=center]层[/align] | [align=center]绑定元素[/align] | [align=center]必需[/align] |
| [align=center]事务[/align] | [align=left]TransactionFlowBindingElement[/align] | [align=left]否[/align] |
| [align=left]可靠性[/align] | [align=left]ReliableSessionBindingElement[/align] | [align=left]否[/align] |
| [align=left]安全性[/align] | [align=left]SecurityBindingElement[/align] | [align=left]否[/align] |
| [align=left]编码[/align] | [align=left]文本、二进制、消息传输优化机制 (MTOM)、字节流、自定义[/align] | [align=left]是[/align] |
| [align=left]传输[/align] | [align=left]TCP、HTTP、HTTPS、命名管道（也称为 IPC）、对等 (P2P)、消息队列（也称为 MSMQ）、自定义[/align] | [align=left]是[/align] |
BasicHttpBinding的元素列表：
1) TextMessageEncodingBindingElement
2) HttpTransportBindingElement
NetTcpBinding的元素列表：
1) TransactionFlowBindingElement
2) ReliableSessionBindingElement
3) SymmetricSecurityBindingElement
4) BinaryMessageEncodingBindingElement
5) TcpTransportBindingElement
我们能看到为什么BasicHttpBinding的功能如此简单，并且支持Text编码的。而NetTcpBinding相比起来功能更加复杂。比如支持事务、可靠性会话、安全等特性的。这个在《WCF技术内幕》绑定一章里做过详细的介绍。
【4】自定义绑定实现简化字节流编码：
下面我们来讲解一下代码的实现过程，这个实现的过程有点复杂。因为要通过自定义绑定来使用ByteStream编码，还要注意一些限制，必须只能使用http传输。另外还要使用消息契约MessageContract。过程就有些复杂，可能在实际的项目里，使用的时候，大家都会考虑这个问题。只能等WCF在下一个版本里给出正式的支持在使用，也许会简单很多，也许WCF5.0里会出现一个新的ByteStreamHttpBinding。这样开发的时候就会简单很多。目前我们只能通过自己的代码实现。下面我们来分布介绍实现的过程。
【4.1】服务契约：
服务契约里我们定义了一个操作为UploadImage。代码如下：
//1.服务契约
[ServiceContract]
public interface IWCFService
{
//操作契约
[OperationContract(Action = "*", ReplyAction = "*")]
Message UploadImage(Message request);
}
服务实现的这个操作，它会再把原始的图片返回给客户端。通过Message来完成。接受客户端消息，并返回消息给客户端，消息体里就是图片的数据。也就是放在<Binary>图片数据</Binary>节点里的。代码如下：
//2.服务类，继承接口。实现服务契约定义的操作
public class WCFService : IWCFService
{
//实现接口定义的方法
public Message ProcessRequest(Message request)
{
Console.WriteLine("接受图片数据");
//设置返回消息的属性
HttpResponseMessageProperty httpResponseProperty = new HttpResponseMessageProperty();
httpResponseProperty.Headers.Add("Content-Type", "application/octet-stream");
request.Properties.Add(HttpResponseMessageProperty.Name, httpResponseProperty);
//打印时间
Console.WriteLine("返回图片数据 {0}", DateTime.Now.ToLongTimeString());
return request;
}
} 这里的代码很简单，就是对请求消息做了一下简单地转换，返回给客户单，我们只监控消息的返回时间。
【4.2】自定义绑定：
这里我们就假定这个绑定的名字为ByteStreamHttpBinding。这个绑定只有两个绑定元素，一个是负责编码的ByteStreamMessageEncodingBindingElement ，另外一个就是负责传输的HttpTransportBindingElement。但是要设置一些属性。比如最大传输消息大小等等。代码如下：
// Create a custom binding containing two binding elements
//创建自定义绑定,只能使用HttpTransportBindingElement，并且MessageVersion为None
ByteStreamMessageEncodingBindingElement byteStreamBindingElement = new ByteStreamMessageEncodingBindingElement();
byteStreamBindingElement.ReaderQuotas.MaxArrayLength = 900000;
byteStreamBindingElement.ReaderQuotas.MaxBytesPerRead = 4096;
byteStreamBindingElement.ReaderQuotas.MaxDepth = 64;
byteStreamBindingElement.ReaderQuotas.MaxStringContentLength = 900000;
byteStreamBindingElement.ReaderQuotas.MaxNameTableCharCount = 900000;
HttpTransportBindingElement transport = new HttpTransportBindingElement();
transport.TransferMode = TransferMode.Streamed;
transport.MaxReceivedMessageSize = 900000;
transport.MaxBufferSize = 900000;
CustomBinding binding = new CustomBinding(byteStreamBindingElement, transport);
这个自定义绑定的实现，也可以通过配置文件来完成。另外也可以封装在一个单独的绑定类型ByteStreamHttpBinding。以便重复使用这些代码。
【4.3】宿主：
宿主使用自定义的绑定来托管WCF服务。代码如下：
CustomBinding binding = new CustomBinding(byteStreamBindingElement, transport);
// // Add an endpoint using that binding
////使用自定义绑定增加一个终结点
host.AddServiceEndpoint(typeof(WCFService.IWCFService), binding, "ByteStreamWCFService");
//判断是否以及打开连接，如果尚未打开，就打开侦听端口
if (host.State !=CommunicationState.Opening)
host.Open();
//显示运行状态
【4.4】客户端：
客户端这里需要通过Message类型来设置消息。首先我们会从一个犀利哥的图片中读取数据，onst string TestFileName = "./http://www.cnblogs.com/xilige.jpg";这里处理消息体元素生成工作的就是ByteStreamBodyWriter类型，他继承自抽象类BodyWriter，重写了void OnWriteBodyContents(XmlDictionaryWriter writer)方法。这个机制是消息序列化的一个重要步骤。writer会控制每个消息体元素的生成工作。ByteStreamBodyWriter的实现代码如下：
public class ByteStreamBodyWriter : BodyWriter
{
string testFileName;
public ByteStreamBodyWriter(string testFileName)
: base(false)
{
this.testFileName = testFileName;
}
protected override void OnWriteBodyContents(XmlDictionaryWriter writer)
{
//生成初始节点<Binary>
writer.WriteStartElement("Binary");
//写数据
FileStream fs = new FileStream(this.testFileName, FileMode.Open);
byte[] tmp = new byte[fs.Length];
fs.Read(tmp, 0, tmp.Length);
writer.WriteBase64(tmp, 0, (int)tmp.Length);
//生成结束标签</Binary>
writer.WriteEndElement();
fs.Close();
}
}
这里客户端代码就是生成一个消息，消息体里读取的是犀利哥的图片，然后使用自定义绑定建立通道发送消息。代码如下：
const string TestFileName = "./http://www.cnblogs.com/xilige.jpg";
//ByteStreamBodyWriter writer = new ByteStreamBodyWriter(TestFileName);
Message message = Message.CreateMessage(MessageVersion.None, "*", new ByteStreamBodyWriter(TestFileName));
HttpRequestMessageProperty httpRequestProperty = new HttpRequestMessageProperty();
httpRequestProperty.Headers.Add("Content-Type", "application/octet-stream");
message.Properties.Add(HttpRequestMessageProperty.Name, httpRequestProperty);
//// Create a channel using that binding
////创建通道
EndpointAddress address = new EndpointAddress("http://localhost:8000/ByteStreamWCFService");
ChannelFactory<IWCFService> channelFactory = new ChannelFactory<IWCFService>(binding, address);
IWCFService channel = channelFactory.CreateChannel();
Console.WriteLine("Client calling service");
Message result = channel.UploadImage(message);
基本就是这个过程。
【4.5】运行结果：
我们可以启动宿主，然后单步执行客户端代码，看看运行的结果，截图如下：
我们看到客户端上传了一个图片，服务端收到以后又返回给客户端，犀利哥的这个照片大小为41.474K。并且数据是放在消息体体的节点<Binary>里。
【5】总结：
这个新的特性，被称为字节流编码的特性，有点让人无奈，功能是好功能，但是只提供了一个绑定元素，如果我们要使用的话必须自己实现自定义绑定。这个对于大多数开发者来说，可能有点复杂。这里还有几点需要值得注意，就是：
（1）字节流编码ByteStreamMessageEncodingBindingElement目前WCF4.0里只能通过自定义绑定实现。
（2）ByteStreamMessageEncodingBindingElement 只能和Http传输结合，不支持其他的传输。
（3）与流传输一样，字节流不支持可靠性会话，也不支持消息安全。因为数据交大。加密解密处理会耗费较多的资源。
（4）使用Message类型来控制消息的生成过程里，必须把数据放置在节点<Binary></Binary>里。 否则会出现WCF分布式开发常见错误(30):Start element 'Binary' expected（期望的初始元素是'Binary' ）错误。
（5）Message类型设置的一个属性"application/octet-stream" ，是是与MIME附件规范，这个表示消息内容是二进制文件。
（6）它与二进制编码器不同的是，二进制编码器是对消息数据做精简二进制编码，而字节流编码则不同，可以传递最原始的二进制数据。
最后给出本文的例子代码给大家学习的时候做个参考。/Files/frank_xl/9.ByteStreamEncoder.rar欢迎留言交流。
参考资料：
1.http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.servicemodel.channels.bytestreammessageencodingbindingelement(VS.100).aspx
2.http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms735115.aspx
3.http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/aa347793.aspx
4.http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/aa751889.aspx
5.《WCF技术内幕》：绑定
6.http://kb.iu.edu/data/agtj.html
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