您现在的位置：程式碼之家 >> 編程語言 > >> .NET 網頁程式設計 >> 關於.NET

WCF 進階實戰：透過擴展實現 Service Instance 物件池機制

編輯：關於.NET

前言：WCF 實例化模式的權衡

WCF 提供三種經典的服務實例化模式，分別對應 InstanceContextMode 的三種設定：PerCall、PerSession 與 Single。其中 PerCall 每次呼叫都建立新實例，最符合 SOA 無狀態服務的設計原則；PerSession 維持同一 Proxy 的連線狀態；Single 則共用單一實例處理所有請求。雖然 PerCall 是最推薦的模式，但頻繁建立與銷毀物件在高併發下會造成效能壓力。有沒有辦法兼顧無狀態優勢與物件重用效能？答案是引入物件池機制。

核心設計思路

我們的目標是：請求到達時，優先從池中取得可用實例（IsBusy = false）；若無可用則建立新實例；執行完畢後歸還池中而非銷毀。為了避免物件長期佔用記憶體，採用 WeakReference 讓 GC 能自然回收閒置實例，並由背景任務定期清理已失效的弱引用。

實作關鍵在於自訂 IInstanceProvider，這與本系列前兩篇整合 Unity 與 Policy Injection 的思路一脈相承。

關鍵元件實作

1. IPooledObject 介面

所有服務類別需實作此介面，標示目前是否忙碌：

namespace Artech.WCFExtensions
{
    public interface IPooledObject
    {
        bool IsBusy { get; set; }
    }
}

2. 弱引用集合與字典

namespace Artech.WCFExtensions
{
    public class WeakReferenceCollection : List<WeakReference> { }
    public class WeakReferenceDictionary : Dictionary<Type, WeakReferenceCollection> { }
}

以服務型別為 Key，對應一組弱引用集合作為該型別的物件池。

3. PooledInstanceLocator 核心邏輯

靜態類別封裝三大核心操作：

GetInstanceFromPool：遍歷弱引用尋找 IsBusy == false 的實例，找到則標記忙碌並回傳；否則透過反射建立新實例、包裝成弱引用加入池中。
ReleaseInstanceToPool：單純將 IsBusy 設為 false。
Scavenge：定期掃描並移除 Target == null（已被 GC 回收）的弱引用。

程式碼採用 lock(serviceType) 保證執行緒安全，實務上建議改用專用同步物件避免 Type 物件鎖定風險。

4. PooledInstanceProvider

namespace Artech.WCFExtensions
{
    class PooledInstanceProvider : IInstanceProvider
    {
        public object GetInstance(InstanceContext instanceContext, Message message)
        {
            return PooledInstanceLocator.GetInstanceFromPool(
                instanceContext.Host.Description.ServiceType);
        }

        public object GetInstance(InstanceContext instanceContext)
            => GetInstance(instanceContext, null);

        public void ReleaseInstance(InstanceContext instanceContext, object instance)
        {
            PooledInstanceLocator.ReleaseInstanceToPool(instance as IPooledObject);
        }
    }
}

5. PooledInstanceBehaviorAttribute (Contract Behavior)

namespace Artech.WCFExtensions
{
    public class PooledInstanceBehaviorAttribute : Attribute, IContractBehavior, IContractBehaviorAttribute
    {
        public void ApplyDispatchBehavior(ContractDescription contractDescription,
            ServiceEndpoint endpoint, DispatchRuntime dispatchRuntime)
        {
            dispatchRuntime.InstanceProvider = new PooledInstanceProvider();
        }
        // 其他介面成員略...
        public Type TargetContract => null;
    }
}

實戰驗證

採用經典四層架構：Contract、Service、Hosting、Client。

Contract 端

namespace Contracts
{
    [ServiceContract]
    [PooledInstanceBehavior]  // 套用自訂 Behavior
    public interface IService : IPooledObject
    {
        [OperationContract(IsOneWay = true)]
        void DoSomething();
    }
}

Service 端

namespace Services
{
    [ServiceBehavior(InstanceContextMode = InstanceContextMode.PerCall)]
    public class Service : IService
    {
        static int count;
        public Service()
        {
            Interlocked.Increment(ref count);
            Console.WriteLine($"{count}: Service instance is constructed!");
        }

        public void DoSomething() { }

        public bool IsBusy { get; set; }
    }
}

Hosting 端（含定時清理）

namespace Hosting
{
    class Program
    {
        static Timer ScavengingTimer;
        static void Main(string[] args)
        {
            using (ServiceHost host = new ServiceHost(typeof(Service)))
            {
                host.Opened += delegate { Console.WriteLine("Service started!"); };
                host.Open();

                ScavengingTimer = new Timer(delegate
                {
                    PooledInstanceLocator.Scavenge();
                }, null, 0, 5000);

                Console.Read();
            }
        }
    }
}

Client 端測試

namespace Clients
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            using (ChannelFactory<IService> factory = new ChannelFactory<IService>("service"))
            {
                for (int i = 1; i <= 10; i++)
                {
                    Console.WriteLine($"{i}: Invoke service!");
                    factory.CreateChannel().DoSomething();
                    Thread.Sleep(1000);
                }
            }
            Console.Read();
        }
    }
}