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WCF 并发（单线程、多线程和重入）与节流

Shivprasad koirala
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2010 年 6 月 26 日

CPOL

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一篇关于 WCF 并发和节流的文章。

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引言和目标

在本文中，我们将重点关注 WCF 并发和节流。我们将首先尝试理解什么是 WCF 并发以及三种重要的 WCF 并发类型。然后，我们将通过单线程和多线程的示例来展示 WCF 并发。之后，我们将介绍 WCF 并发与实例的 9 种组合。最后，我们将尝试理解如何通过 WCF 的‘web.config’文件配置节流。

 

图片来源：http://www.nassaulibrary.org/ncla/nclacler_files/LILC7.JPG。

先决条件

为了很好地理解 WCF 并发，理解 WCF 实例化的概念非常重要。因此，在继续阅读本文之前，请先阅读关于 WCF 实例化的文章在这里。

为什么我们需要 WCF 的并发性？

如果您在网上搜索“并发”的字典含义，您会找到以下定义：

“同时发生”

WCF 并发性帮助我们配置 WCF 服务实例如何同时为多个请求提供服务。您需要 WCF 并发性是出于以下主要原因；当然也可能有其他原因，但这些是最重要的原因。

默认情况下，WCF 服务在给定时刻只处理一个请求。

  • 提高吞吐量：很多时候您希望增加 WCF 服务实例在任何给定时间点所完成的工作量。换句话说，您希望提高吞吐量。吞吐量是指给定事物可以完成的工作量。
  • 与遗留系统集成：很多时候，您的 WCF 服务会与 VB6、COM 等遗留系统进行交互。这些系统很可能不是多线程的，换句话说，它们在任何给定时间只处理一个请求。因此，即使您的 WCF 服务具有并发能力，您仍然希望一次只处理一个请求。这可以通过将节流与 WCF 并发能力结合来实现。

WCF 并发性和实例——两个不同的概念

在我们之前的文章中，我们讨论了 WCF 实例。WCF 实例和 WCF 并发是两个不同的概念。WCF 实例决定了对象的创建方式，而 WCF 并发决定了 WCF 对象可以处理多少请求。

我理解我们的许多开发人员朋友都知道这个区别，但随着您深入研究 WCF 并发，它与 WCF 实例也有很多联系，所以我只是想强调一下区别。

WCF 实例提供了三个级别的 WCF 对象实例控制：按调用、按会话和单例。如果您不了解，请阅读我的文章：WCF 实例管理的 3 种方法。同样，WCF 也有三种实现 WCF 并发的方法。

三种 WCF 并发类型

在 WCF 中，您可以通过三种方式处理并发：单线程、多线程和重入。要指定 WCF 并发，我们需要使用 ServiceBehavior 标签，如下所示，并设置适当的‘ConCurrencyMode’属性值。

单线程 (Single)：在给定时刻，只有一个请求可以访问 WCF 服务对象。因此，在任何给定时刻，只有一个请求会被处理。其他请求必须等到 WCF 服务正在处理的请求完成后才能开始。

多线程 (Multiple)：在这种场景下，WCF 服务对象可以在任何给定时刻处理多个请求。换句话说，请求通过在 WCF 服务器对象上生成多个线程来同时处理。因此，这里的吞吐量很高，但您需要确保与 WCF 服务器对象相关的并发问题。

重入 (Reentrant)：单个请求线程可以访问 WCF 服务对象，但该线程可以退出 WCF 服务以调用另一个 WCF 服务，也可以通过回调调用 WCF 客户端并重新进入而不会死锁。

示例代码演示

为了演示这一点，让我们创建一个简单的示例代码，如下所示。我们将创建一个简单的 WCF 服务，其中包含一个名为 Call 的方法。当客户端调用此 WCF 服务时，它将显示以下详细信息：

  • 发起调用的客户端名称。当客户端想要调用 WCF 服务时，此值将作为输入提供。
  • 实例号，这将表示正在为请求提供服务的 WCF 实例数量。
  • 执行该方法的线程号。
  • 调用 Call 方法的时间。

以下是 Call 方法的服务契约。请注意，OperationContract 定义的 IsOneWay 设置为 true。

[ServiceContract]
public interface IHelloWorldService
{
    [OperationContract(IsOneWay=true)]
    void Call(string ClientName);
}

以下是服务契约 IHelloWorldService 接口的简单实现。它有一个实例变量 i，用于维护实例计数器，以及一个简单的 Console.Writeline，用于显示客户端名称、实例号、线程号以及调用方法的时间。

此方法使用‘Thread.Sleep’函数等待 5 秒钟。

public class HelloWorldService : IHelloWorldService
{
    // maintain instance count 
    public int i;
    public void Call(string ClientName)
    {
        // increment instance counts
        i++;




        // display client name, instance number , thread number and time when 
        // the method was called




        Console.WriteLine("Client name :" + ClientName + " Instance:" + 
          i.ToString() + " Thread:" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId.ToString() + 
          " Time:" + DateTime.Now.ToString() + "\n\n");




        // Wait for 5 seconds
        Thread.Sleep(5000);
    }
}

此 WCF 服务将使用 WsHttpBinding 进行自托管，如下所示。我们选择自托管是为了能够监控 WCF 服务的时间、线程和实例数量。

static void Main(string[] args)
{
    //Create a URI to serve as the base address
    Uri httpUrl = new Uri("https://:8010/MyService/HelloWorld");




    //Create ServiceHost
    ServiceHost host = new ServiceHost(typeof(ClassLibrary1.HelloWorldService), httpUrl); 




    //Add a service endpoint
    host.AddServiceEndpoint(typeof(ClassLibrary1.IHelloWorldService), new WSHttpBinding(), "");




    //Enable metadata exchange
    ServiceMetadataBehavior smb = new ServiceMetadataBehavior();
    smb.HttpGetEnabled = true;
    host.Description.Behaviors.Add(smb);




    //Start the Service
    host.Open();




    Console.WriteLine("Service is host at " + DateTime.Now.ToString());
    Console.WriteLine("Host is running... Press <Enter> key to stop");
    Console.ReadLine();
}

在客户端，我们将同时向 WCF 服务发出五个连续的调用。以下是对应的代码片段：

Console.WriteLine("Enter Client name");
string str = Console.ReadLine();
ServiceReference1.HelloWorldServiceClient obj = 
             new ServiceReference1.HelloWorldServiceClient();




for(int i=0;i<5;i++)
{
    obj.Call(str);
}

如果您运行上述项目并监视您的 WCF 服务器服务，您将看到截图。有两点需要注意：

  • 当使用“按调用”运行时，每次服务运行时都会创建新的实例。“实例 1”表示为每个方法调用创建的新实例。
  • 默认情况下，并发设置为单线程，因此所有五个从 WCF 客户端发出的请求都将使用同一线程进行处理。您可以看到线程的值始终是 4。
  • 最重要的是时间。由于并发设置为单线程，调用将按顺序一个接一个地进行。您可以从方法调用之间 5 秒的时间差中注意到这一点。

让我们将并发模式更改为多线程。要将并发模式更改为多线程，我们需要指定 Multiple 作为并发模式，如下面的代码片段所示。

如果您现在运行客户端，您可以看到不同的线程（即线程 4、5、6、7 和 8）被生成来处理请求，并且方法调用的时间几乎相同。换句话说，方法在不同的线程上并发执行。

简而言之，您现在可以在更少的时间内获得更高的吞吐量。

实例与并发的 9 种组合

如下表所示，有 9 种实例与并发的组合。在下面的部分中，我们将更详细地讨论这一点。

InstanceContext
模式		 ConcurrencyMode
单线程（默认） 多个 重入
Single
（所有客户端只有一个实例）		 所有客户端使用单个线程。 所有客户端使用多个线程。 所有客户端使用单个线程，当调用被转到其他 WCF 服务时，锁会被释放。
按会话（默认）
（每个客户端有多个实例）		 每个客户端使用单个线程。 每个请求使用多个线程。 所有客户端使用单个线程，当调用被转到其他 WCF 服务时，锁会被释放。
按调用（每次方法调用都有多个实例） 每个客户端使用单个线程。 每个客户端使用单个线程 所有客户端使用单个线程，当调用被转到其他 WCF 服务时，锁会被释放。

实例模式 = 按调用 和 并发 = 单线程

对于“按调用”，每次调用 WCF 服务器服务时都会创建新的 WCF 实例。默认并发设置为单线程，因此所有实例将只使用一个线程来处理。

以下是“按调用”和“单线程”并发场景的简单图示：

  • 对于每个客户端实例，将分配一个线程。
  • 对于每次方法调用，都会创建一个新的服务实例。
  • 将使用单个线程来服务从单个客户端实例生成的所有 WCF 实例。

如果您参考之前的示例，您可以看到线程是相同的，并且 WCF 服务有 5 秒的停顿。

实例模式 = 按调用 和 并发 = 多线程

[ServiceBehavior(InstanceContextMode=InstanceContextMode.PerCall, 
                 ConcurrencyMode = ConcurrencyMode.Multiple)]
public class HelloWorldService : IHelloWorldService
{
}

在此组合中，每次调用都会创建多个实例，但多个线程会为 WCF 服务实例的每个方法调用提供服务。您可以在下图看到，我们有两个 WCF 服务实例，每个实例都有多个为每次方法调用创建的 WCF 服务对象。每次方法调用都由多个线程处理。

在上面的示例中，如果您还记得，我们有多个线程为每个方法调用提供服务，并且每次方法调用之间的时间差大大减小。方法调用大约同时触发。

实例模式 = 按会话 和 并发 = 单线程

[ServiceBehavior(InstanceContextMode=InstanceContextMode.PerSession, 
                 ConcurrencyMode = ConcurrencyMode.Single)]
public class HelloWorldService : IHelloWorldService
{
}

在此组合中，每个 WCF 客户端会话都会创建一个 WCF 服务实例，因为 WCF 实例模式设置为“按会话”。所有方法调用都按顺序一个接一个地执行。换句话说，对于某个特定的服务实例，所有方法调用只有一个线程可用。

如果您使用“按会话”和“单线程”组合模式运行示例代码，您会发现同一个线程会执行所有请求，并且每个会话都有相同的 WCF 实例。

实例模式 = 按会话 和 并发 = 多线程

[ServiceBehavior(InstanceContextMode=InstanceContextMode.PerSession, 
                 ConcurrencyMode = ConcurrencyMode.Multiple)]
public class HelloWorldService : IHelloWorldService
{
}

实例模式‘PerSession’并发是 WCF 中的默认设置。

在此组合中，每个 WCF 客户端会话都会创建一个 WCF 实例，并且每个方法调用都通过多个线程运行。下图是其图示：

如果您运行本文附带的示例代码，您会发现每次方法调用都使用同一个实例，并且在不同的线程上运行。

为了更好地理解，您可以运行不同的客户端 exe 实例并使用不同的名称，如下所示。您会注意到每个客户端如何获得自己的 WCF 服务实例，并且每个方法都分配给不同的线程来运行。

实例模式 = 单例 和 并发 = 单线程

[ServiceBehavior(InstanceContextMode=InstanceContextMode.Single, 
                 ConcurrencyMode = ConcurrencyMode.Single)]
public class HelloWorldService : IHelloWorldService
{
}

在此组合中，只创建一个 WCF 服务实例，该实例为从所有 WCF 客户端发送的所有请求提供服务。这些请求仅使用一个线程来处理。

您可以在下图看到，大约为每个 WCF 客户端调用分配了一个线程，并且只创建了一个 WCF 服务实例。

实例模式 = 单例 和 并发 = 多线程

[ServiceBehavior(InstanceContextMode=InstanceContextMode.Single, 
                 ConcurrencyMode = ConcurrencyMode.Multiple)]
public class HelloWorldService : IHelloWorldService
{}

在此组合中，创建一个 WCF 服务实例来服务所有 WCF 客户端。所有请求都使用多个/不同的线程来处理。

从输出中可以看到，我们有 6 个线程处理 10 个请求，而之前大约只有两个线程。

重入

在此模式下，只有一个线程运行来处理所有请求。如果您的 WCF 服务向另一个 WCF 服务发出出站调用，或者发出客户端调用，它会释放线程锁。换句话说，在出站调用完成之前，其他 WCF 客户端无法发起调用。

节流行为

WCF 节流帮助您为并发调用、WCF 实例和并发会话的数量设置上限。WCF 提供了三种方式来定义上限：MaxConcurrentCalls、MaxConcurrentInstances 和 MaxConcurrentSessions。

  • MaxConcurrentCalls：限制 WCF 服务实例可以处理的并发请求数量。
  • MaxConcurrentInstances：限制在给定时间可以分配的服务实例数量。对于“按调用”服务，此值与并发调用数匹配。对于“按会话”服务，此值等于活动会话实例数。此设置对于单例实例化模式无关紧要，因为只创建一个实例。
  • MaxConcurrentSessions：限制服务允许的活动会话数量。

以上所有三个设置都可以在 servicebehaviors 标签中定义，如下面的 XML 片段所示：

<serviceBehaviors> 




<behavior name="serviceBehavior"> 




<serviceThrottling maxConcurrentCalls="16"
   maxConcurrentInstances="2147483647" maxConcurrentSessions="10" /> 




</behavior> 




</serviceBehaviors>

WCF 节流的默认值

下表显示了不同 WCF 版本的节流默认设置：

  MaxConcurrentSessions MaxConcurrentCalls  MaxConcurrentInstances 
WCF 3.0 / 3.5 6 26 10
WCF 4.0 16 * 处理器数 MaxConcurrentCalls MaxConcurrentCalls
+
MaxConcurrentSessions 100 * 处理器数		 100 * 处理器数

参考文献 

我写的其他 WCF 文章

您可以参考我写的其他一些关于 WCF 的文章：

如需进一步阅读，请观看以下面试准备视频和分步视频系列。

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