WCF之旅（12）：使用MSMQ进行Reliable Messaging

一、为什么要使用MSMQ在一个分布式的环境中，我们往往需要根据具体的情况采用不同的方式进行数据的传输。比如在一个Intranet内，我们一般通过TCP进行高效的数据通信；而在一个Internet的环境中，我们则通常使用Http进行跨平台的数据交换。而这些通信方式具有一个显著的特点，那就是他们是基于Connection的，也就是说，交互双方在进行通信的时候必须保证有一个可用的Connection存在于他们之间。而在某些时候，比如那些使用拨号连接的用户、以及使用便携式计算机的用户，我们不能保证在他们和需要访问的Server之间有一个的可靠的连接，在这种情况下，基于Messaging Queue的连接就显得尤为重要了。我们今天就来谈谈在WCF中如何使用MSMQ。
MSMQ不仅仅是作为支持客户端连接工具而存在，合理的使用MSMQ可以在很大程度上提升系统的Performance和Scalability。我们先来看看MSMQ能给我们带来怎样的好处：
1．MSMQ是基于Disconnection
MSMQ通过Message Queue进行通信，这种通信方式为离线工作成为了可能。比如在介绍MSMQ时都会提到的Order Delivery的例子：在一个基于B2C的系统中，订单从各种各样的客户传来，由于 客户的各异性，不能保证每个客户在每时每刻都和用于接收订单的Server保持一个可靠的连接，我们有时候甚至允许客户即使在离线的情况下也可以递交订单（虽然订单不能发送到订单的接收方，但是我们可以通过某种机制保证先在本地保存该订单，一旦连接建立，则马上向接收方递交订单），而MSMQ则有效地提供了这样的机制：Server端建立一个Message Queue来接收来个客户的订单，客户端通过向该Message Queue发送承载了订单数据的Message实现订单的递交。如果在客户离线的情况下，他仍然可以通过客户端程序进行订单递交的操作，存储着订单数据的Message会被暂时保存在本地的Message Queue中，一旦客户联机，MSMQ将Message从中取出，发送到真正的接收方，而这个动作对于用户的透明的。
2．MSMQ天生是One-way、异步的
在MSMQ中，Message始终以One-way的方式进行发送，所以MSMQ具有天生的异步特性。所以MSMQ使用于那些对于用户的请求，Server端无需立即响应的场景。也就是说Server对数据的处理无需和Client的数据的发送进行同步，它可以独自地按照自己的Schedule进行工作。这可以避免峰值负载。比如Server端可以在一个相对低负载的时段（比如深夜）来对接收到的Order进行批处理，而无需一天24小时一直进行Order的监听、接收和处理。
3．MSMQ能够提供高质量的Reliable Messaging
我们知道，在一般的情况下，如果Client端以异步的方式对Service进行调用就意味着：Client无法获知Message是否成功抵达Service端；也不会获得Service端执行的结果和出错信息。但是我们仍然说MSMQ为我们提供了可靠的传输（Reliable Messaging），这主要是因为MSMQ为我们提供一些列Reliable Messaging的机制：
超时机制（Timeout）：可以设置发送和接收的时间，超出该时间则被认为操作失败。
确认机制（Acknowledgement）：当Message成功抵达Destination Queue，或者被成功接收，向发送端发送一个Acknowledgement message用以确认操作的状态。
日志机制（Journaling）：当Message被发送或接收后，被Copy一份存放在Journal Queue中。
此外，MSMQ还提供了死信队列（Dead letter Queue）用以保存发送失败的message。这一切保证了保证了Reliable Messaging。
二、 MSMQ在WCF的运用
在WCF中，MSMQ提供的数据传输功能被封装在一个Binding中，提供WCF Endpoint之间、以及Endpoint和现有的基于MSMQ的Application进行通信的实现。为此WCF为我们提供了两种不同的built-in binding：
NetMsmqBinding：从提供的功能和使用 方式上看，NetMsmqBinding和一般使用的binding，比如basicHttpBinding，netTcpBinding没有什么区别：在两个Endpoint之间实现了数据的通信，所不同的是，它提供的是基于MSMQ的Reliable Messaging。从变成模式上看，和一般的binding完全一样。
MsmqIntegrationBinding：从命名上我们可以看出，MsmqIntegrationBinding主要用于需要将我们的WCF Application和现有的基于MSMQ的Application集成的情况。MsmqIntegrationBinding实现了WCF Endpoint和某个Message Queue进行数据的通信，具体来说，就是实现了单一的向某个Message Queue 发送Message，和从某个Message Queue中接收Message的功能。从编程模式上看，也有所不同，比如Operation只接收一个MsmqMessage的参数。
这是Client和Service通信的图示：

三、MSMQ和Transaction
MSMQ提供对Transaction的支持。在一般的情况下，MSMQ通过Message Queue Transaction实现对Transaction的原生的支持，借助Message Queue Transaction，可以把基于一个或多个Message Queue的相关操作纳入同一个Transaction中。
Message Queue Transaction仅仅限于基于Message Queue的操作，倘若操作涉及到另外一些资源，比如SQL Server, 则可以使用基于DTC的分布式Transaction。
对于WCF中MSMQ，由于Client和Service的相对独立（可能Client发送Message到Service处理Message会相隔很长一段时间），所以Client和Service的操作只能纳入不同的Transaction中，如下图。

四、Sample1：NetMsmqBinding
我们首先做一个基于NetMsmqBinding Sample，实现的功能就是我们开篇所提出的Order Delivery。我们说过，NetMsmqBinding和一般的binding在实现的功能和变成模式上完全一样。下面是我们熟悉的4层结构：

1．Contract
DataContract：Order & OrderItem
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Runtime.Serialization;

namespace Artech.QueuedService.Contract
{
    [DataContract]
    [KnownType(typeof(OrderItem))]
    public class Order
    {
        Private Fields#region Private Fields
        private Guid _orderNo;
        private DateTime _orderDate;
        private Guid _supplierID;
        private string _supplierName;
        private IList _orderItems;
        #endregion

        Constructors#region Constructors
        public Order()
        {
            this._orderItems = new List();
        }

        public Order(Guid orderNo, DateTime orderDate, Guid supplierID, string supplierName)
        {
            this._orderNo = orderNo;
            this._orderDate = orderDate;
            this._supplierID = supplierID;
            this._supplierName = supplierName;

            this._orderItems = new List();
        }

        #endregion

        Public Properties#region Public Properties
        [DataMember]
        public Guid OrderNo
        {
            get { return _orderNo; }
            set { _orderNo = value; }
        }

        [DataMember]
        public DateTime OrderDate
        {
            get { return _orderDate; }
            set { _orderDate = value; }
        }

        [DataMember]
        public Guid SupplierID
        {
            get { return _supplierID; }
            set { _supplierID = value; }
        }

        [DataMember]
        public string SupplierName
        {
            get { return _supplierName; }
            set { _supplierName = value; }
        }

        [DataMember]
        public IList OrderItems
        {
            get { return _orderItems; }
            set { _orderItems = value; }
        }

        #endregion

        Public Methods#region Public Methods
        public override string ToString()
        {
            string description = string.Format("General Informaion:\n\tOrder No.\t: {0}\n\tOrder Date\t: {1}\n\tSupplier No.\t: {2}\n\tSupplier Name\t: {3}", this._orderNo, this._orderDate.ToString("yyyy/MM/dd"), this._supplierID, this._supplierName);
            StringBuilder productList = new StringBuilder();
            productList.AppendLine("\nProducts:");

            int index = 0;
            foreach (OrderItem item in this._orderItems)
            {
                productList.AppendLine(string.Format("\n{4}. \tNo.\t\t: {0}\n\tName\t\t: {1}\n\tPrice\t\t: {2}\n\tQuantity\t: {3}", item.ProductID, item.ProductName, item.UnitPrice, item.Quantity, ++index));
            }

            return description + productList.ToString();
        }
        #endregion
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Runtime.Serialization;

namespace Artech.QueuedService.Contract
{
    [DataContract]
    public class OrderItem
    {
        Private Fields#region Private Fields
        private Guid _productID;
        private string _productName;
        private decimal _unitPrice;
        private int _quantity;
        #endregion

        Constructors#region Constructors
        public OrderItem()
        { }

        public OrderItem(Guid productID, string productName, decimal unitPrice, int quantity)
        {
            this._productID = productID;
            this._productName = productName;
            this._unitPrice = unitPrice;
            this._quantity = quantity;
        }
        #endregion

        Public Properties#region Public Properties
        [DataMember]
        public Guid ProductID
        {
            get { return _productID; }
            set { _productID = value; }
        }

        [DataMember]
        public string ProductName
        {
            get { return _productName; }
            set { _productName = value; }
        }

        [DataMember]
        public decimal UnitPrice
        {
            get { return _unitPrice; }
            set { _unitPrice = value; }
        }

        [DataMember]
        public int Quantity
        {
            get { return _quantity; }
            set { _quantity = value; }
        }
        #endregion
    }
}

ServiceContract: IOrderProcessor
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.ServiceModel;

namespace Artech.QueuedService.Contract
{
    [ServiceContract]
    [ServiceKnownType(typeof(Order))]
    public interface IOrderProcessor
    {
        [OperationContract(IsOneWay = true)]
        void Submit(Order order);
    }
}

2．Service：IOrderProcessor：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using Artech.QueuedService.Contract;
using System.ServiceModel;

namespace Artech.QueuedService.Service
{
    public class OrderProcessorService:IOrderProcessor
    {
        ISubmitOrder Members#region ISubmitOrder Members

        [OperationBehavior(TransactionScopeRequired = true, TransactionAutoComplete = true)]
        public void Submit(Order order)
        {
            Orders.Add(order);
            Console.WriteLine("Receive an order.");
            Console.WriteLine(order.ToString());
        }

        #endregion
    }
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using Artech.QueuedService.Contract;

namespace Artech.QueuedService.Service
{
    public static class Orders
    {
        private static IDictionary _orderList = new Dictionary();

        public static void Add(Order order)
        {
            _orderList.Add(order.OrderNo, order);
        }

        public static Order GetOrder(Guid orderNo)
        {
            return _orderList[orderNo];
        }
    }
}

3．Hosting
Configuration


    
        
            
                
                    
                        
                        
                    
                
            
        
        
            
                                    bindingConfiguration="msmqBinding" contract="Artech.QueuedService.Contract.IOrderProcessor" />
            
        
    


在默认的情况下，netMsmqBinding 的msmqAuthenticationMode为WindowsDomain，由于基于WindowsDomain必须安装AD，利于在本机模拟，我把msmqAuthenticationMode改为None，相应的ProtectionLevel和clientCredentialType改为None。
Program：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Messaging;
using System.ServiceModel;
using Artech.QueuedService.Service;

namespace Artech.QueuedService.Hosting
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            string path = @".\private$\orders";
            if(!MessageQueue.Exists(path))
            {
                MessageQueue.Create(path,true);
            }

            using (ServiceHost host = new ServiceHost(typeof(OrderProcessorService)))
            {
                host.Opened += delegate
                {
                    Console.WriteLine("Service has begun to listen\n\n");
                };

                host.Open();

                Console.Read();
            }
        }
    }
}

在Host Service之前，通过MessageQueue.Create创建一个Message Queue，第二个参数为表明Queue是否支持Transaction的indicator，这里支持Transaction。
4．Client：
Configuration


    
        
            
                
                    
                        
                        
                    
                
            
        
        
                            bindingConfiguration="msmqBinding" contract="Artech.QueuedService.Contract.IOrderProcessor"
                name="defaultEndpoint" />
        
    


Program
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using Artech.QueuedService.Contract;
using System.ServiceModel;
using System.Transactions;

namespace Artech.QueuedService.Client
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ChannelFactory channelFactory = new ChannelFactory("defaultEndpoint");
            IOrderProcessor channel = channelFactory.CreateChannel();

            Order order = new Order(Guid.NewGuid(),DateTime.Today,Guid.NewGuid(),"A Company");
            order.OrderItems.Add(new OrderItem(Guid.NewGuid(),"PC",5000,20));
            order.OrderItems.Add(new OrderItem(Guid.NewGuid(),"Printer",7000,2));

            Console.WriteLine("Submit order to server");
            using (TransactionScope scope = new TransactionScope(TransactionScopeOption.Required))
            {
                 channel.Submit(order);
                 scope.Complete();
            }
            Console.Read();
        }
    }
}

先后运行Host和Client，Host端有下面的输出：