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本節(jié)繼續(xù)學(xué)習(xí)WCF分布式開發(fā)步步為贏(7):WCF數(shù)據(jù)契約與序列化.數(shù)據(jù)契約是WCF應(yīng)用程序開發(fā)中一個(gè)重要的概念，毫無疑問實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)端數(shù)據(jù)契約的傳遞中序列化是非常重要的步驟。那么序列化是什么？為什么會(huì)有序列化機(jī)制？或者說它是為了解決什么問題？作用是什么？現(xiàn)有的.NET 序列化機(jī)制和WCF序列化機(jī)制有什么不同？我們在本節(jié)文章里都會(huì)詳細(xì)介紹。
下面我們正式進(jìn)入今天的學(xué)習(xí)階段，首先來介紹一下數(shù)據(jù)契約的概念：
【0】數(shù)據(jù)契約（DataContract）：
在WCF服務(wù)編程中我們知道，服務(wù)契約定義了遠(yuǎn)程訪問對象和可供調(diào)用的服務(wù)操作方法，數(shù)據(jù)契約則是定義服務(wù)端和客戶端之間要傳送的自定義數(shù)據(jù)類型。在WCF項(xiàng)目中，聲明一個(gè)類型為DataContract，那么該類型就可以被序列化在服務(wù)端和客戶端之間傳送。類只有聲明為DataContract，該類型的對象才可以被傳送，且只有類的屬性會(huì)被傳送，需要在屬性生命前加DataMember聲明，這樣該屬性就可以被序列化傳送。默認(rèn)情況屬性是不可傳遞的。類的方法不會(huì)被傳送。WCF對定義的數(shù)據(jù)契約的類型可以進(jìn)行更加細(xì)節(jié)的控制，可以把一個(gè)成員屬性排除在序列化范圍以外，客戶端程序不會(huì)獲得被排除在外的成員屬性的任何信息，包括定義和數(shù)據(jù)。 代碼如下：
[DataContract]//數(shù)據(jù)契約屬性聲明class MyDataContract
{
[DataMember(Name = "MyName")]//數(shù)據(jù)成員標(biāo)記,支持別名定義
public string Name
{
get;
set;
}
[DataMember(Name = "MyEmail")]//數(shù)據(jù)成員標(biāo)記,支持別名定義
public string Email
{
get;
set;
}
[DataMember]//數(shù)據(jù)成員標(biāo)記
public string Mobile
{
get;
set;
}
//沒有[DataMember]聲明，不會(huì)被序列化
public string Address
{
get;
set;
}
}
}
【1】序列化基本概念：
知道數(shù)據(jù)契約的一些概念和特性之后，下面來介紹一下序列化的概念。
【1.1】為什么序列化：我們這里先來介紹一下為什么需要序列化。當(dāng)然這個(gè)不是必須的。只是針對特定的開發(fā)平臺的數(shù)據(jù)或者信息類型而言，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)或者說平臺需要和別的異構(gòu)的系統(tǒng)或者平臺交互的時(shí)候，兩個(gè)系統(tǒng)需要一個(gè)特定的公開的可以公用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來支持這個(gè)數(shù)據(jù)信息的交互。這里目前來說支持這個(gè)數(shù)據(jù)交互傳遞的語言載體就是XML.
同樣WCF作為面向服務(wù)的編程框架，它的目標(biāo)或者特性之一就是實(shí)現(xiàn)服務(wù)的跨語言、平臺，與不同的服務(wù)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的交互，而不限制客戶端的系統(tǒng)或者開發(fā)語言。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，WCF服務(wù)首先就是要面對信息的傳遞與共享問題。我們知道WCF服務(wù)和客戶端可以傳遞如Int、String等.NET數(shù)據(jù)類型。但是如何實(shí)現(xiàn)用戶自定義復(fù)雜類型的跨服務(wù)邊界的傳遞，這是一個(gè)關(guān)鍵問題。數(shù)據(jù)契約可以發(fā)布為服務(wù)的元數(shù)據(jù)，允許客戶端轉(zhuǎn)化為本地語言表示。解決的辦法就是封送（Marshaling），將對象封送到其它平臺。基于WCF的客戶端和服務(wù)端參數(shù)傳遞的過程如下圖：
主要步驟：客戶端序列化參數(shù)為XML信息集--傳遞->服務(wù)端反序列化為本地類型--執(zhí)行結(jié)果->序列化結(jié)果為XML信息集--傳遞->客戶端序反序列化返回信息為本地類型。
在WCF分布式開發(fā)必備知識(2):.NET Remoting一節(jié)中也介紹了.NET Remoting的通信過程 ，兩者也有流程也有部分相似之處。對象封送的概念其實(shí).NET Remoting早有涉及，遠(yuǎn)程對象(RemoteOject),也就是我們遠(yuǎn)程要訪問的對象.首先定義一個(gè)Class,繼承MarshalByRefObject，可以使用在remoting應(yīng)用中，支持對象的跨域邊界訪問。看過.NET Remoting這節(jié)文章應(yīng)該還有點(diǎn)印象，不同之處是WCF的對象封送是為跨越服務(wù)邊界，.NET Remoting的封送是為了跨越跨域邊界。相關(guān)的概念請查閱WCF分布式開發(fā)必備知識(2):.NET Remoting或者M(jìn)SDN，都能找到詳細(xì)的介紹，這里不在詳述。
【1.2】什么是序列化：
序列化是指將對象實(shí)例的狀態(tài)存儲到存儲媒體的過程。在此過程中，先將對象的公共字段和私有字段以及類的名稱（包括類所在的程序集）轉(zhuǎn)換為字節(jié)流，然后再把字節(jié)流寫入數(shù)據(jù)流。在隨后對對象進(jìn)行反序列化時(shí)，將創(chuàng)建出與原對象完全相同的副本。
用戶自定義類型要想在WCF服務(wù)端和客戶端傳遞就必須聲明為DataContract。這樣就能實(shí)現(xiàn)用戶自定義類型的序列化。序列化的目的就是把一種私有的或者某種平臺下使用的數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的可以公開交互的數(shù)據(jù)信息樣式。這個(gè)過程就叫序列化。這個(gè)也是序列化的作用或者目的之所在。序列化是將對象狀態(tài)轉(zhuǎn)換為可保持或傳輸?shù)母袷降倪^程。與序列化相對的是反序列化，它將流轉(zhuǎn)換為對象。這兩個(gè)過程結(jié)合起來，可以輕松地存儲和傳輸數(shù)據(jù)。序列化的目的:
1、以某種存儲形式使自定義對象持久化；
2、將對象從一個(gè)地方傳遞到另一個(gè)地方。 序列化就是把本地消息或者數(shù)據(jù)的類型進(jìn)行封送，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的可以跨平臺、語言的信息集，為別的系統(tǒng)或者服務(wù)所用。
【2】.NET 序列化機(jī)制：
.NET的序列化。.NET是通過反射機(jī)制自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對象的序列化與反序列化。首先.NET能夠捕獲對象每個(gè)字段的值，然后進(jìn)行序列化，反序列化時(shí)，.NET創(chuàng)建一個(gè)對應(yīng)類型的新的對象，讀取持久化的值，然后設(shè)置字段的值。.NET對象狀態(tài)的序列化到Stream中。.NET Framework 提供三種序列化技術(shù)：
1.BinaryFormatter二進(jìn)制序列化保持類型保真度，這對于在應(yīng)用程序的不同調(diào)用之間保留對象的狀態(tài)很有用。例如，通過將對象序列化到剪貼板，可在不同的應(yīng)用程序之間共享對象。您可以將對象序列化到流、磁盤、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)等等。遠(yuǎn)程處理使用序列化“通過值”在計(jì)算機(jī)或應(yīng)用程序域之間傳遞對象。
2.調(diào)用System.Runtime.Serialization.Formatters.Soap空間下的SoapFormatter類進(jìn)行序列化和反序列化，序列化之后的文件是Soap格式的文件(簡單對象訪問協(xié)議（Simple Object Access Protocol，SOAP），WCF分布式開發(fā)必備知識(4):Web Service也進(jìn)行了介紹，SOAP是一種輕量的、簡單的、基于XML的協(xié)議，它被設(shè)計(jì)成在WEB上交換結(jié)構(gòu)化的和固化的信息。 SOAP 可以和現(xiàn)存的許多因特網(wǎng)協(xié)議和格式結(jié)合使用，包括超文本傳輸協(xié)議（HTTP），簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP），多用途網(wǎng)際郵件擴(kuò)充協(xié)議（MIME）。它還支持從消息系統(tǒng)到遠(yuǎn)程過程調(diào)用（RPC）等大量的應(yīng)用程序。 SOAP使用基于XML的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和超文本傳輸協(xié)議(HTTP)的組合定義了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的方法來使用InterNET上各種不同操作環(huán)境中的分布式對象。可以實(shí)現(xiàn)跨平臺數(shù)據(jù)的交互。
3.XML 序列化需要引用System.Xml.Serialization，使用XmlSerialize類進(jìn)行序列化和反序列化操作。它僅序列化公共屬性和字段，且不保持類型保真度。基于XML 標(biāo)準(zhǔn)，支持跨平臺數(shù)據(jù)交互。
BinaryFormatter二進(jìn)制序列化的優(yōu)點(diǎn)：1． 所有的類成員（包括只讀的）都可以被序列化；2． 性能高。
SoapFormatter、XmlSerialize的優(yōu)點(diǎn)：1． 跨平臺，互操作性好；2． 不依賴二進(jìn)制；3． 可讀性強(qiáng)。
當(dāng)然.NET原有的序列化器也有自己的局限性，因?yàn)樗麄兂艘蛄谢瘜ο蟮臓顟B(tài)信息外，還要將程序集的信息和版本信息持久化到流中，這樣才能保證對象被反序列化為正確的對象類型副本。這要求客戶端必須擁有使用.NET程序集。不能滿足跨平臺的WCF數(shù)據(jù)交互的需求。
【3】WCF序列化機(jī)制：
由于.NET格式化器固有的缺陷，WCF不得不提供自己的格式化，以滿足其面向服務(wù)的需求。在WCF程序集里，提供了專門用戶序列化和反序列化操作的類：DataContractSerializer，在System.Runtime.Serialization命名空間里。使用Reflector查看其定義信息如下：
public abstract class XmlObjectSerializer{
// Methods
protected XmlObjectSerializer()
{
}
internal static void CheckNull(object obj, string name)
{
if (obj == null)
{
throw new ArgumentNullException(name);
}
}
internal virtual Type GetSerializeType(object graph)
{
if (graph != null)
{
return graph.GetType();
}
return null;
}
private static string GetTypeInfoError(int errorMessage, Type type, Exception
innerException)
{
string str = (type == null) ? string.Empty : SR.GetString(1, new object[]
{ DataContract.GetClrTypeFullName(type) });
string str2 = (innerException == null) ? string.Empty : innerException.Message;
return SR.GetString(errorMessage, new object[] { str, str2 });
}
public abstract bool IsStartObject(XmlDictionaryReader reader);
public virtual bool IsStartObject(XmlReader reader)
{
CheckNull(reader, "reader");
return this.IsStartObject(XmlDictionaryReader.CreateDictionaryReader(reader));
}
public virtual object ReadObject(XmlDictionaryReader reader)
{
return this.ReadObject(reader, true);
}
public virtual object ReadObject(XmlReader reader)
{
CheckNull(reader, "reader");
return this.ReadObject(XmlDictionaryReader.CreateDictionaryReader(reader));
}
public abstract object ReadObject(XmlDictionaryReader reader, bool
verifyObjectName);
public virtual object ReadObject(XmlReader reader, bool verifyObjectName)
{
CheckNull(reader, "reader");
return this.ReadObject(XmlDictionaryReader.CreateDictionaryReader(reader),
verifyObjectName);
}
public abstract void WriteEndObject(XmlDictionaryWriter writer);
public virtual void WriteEndObject(XmlWriter writer)
{
CheckNull(writer, "writer");
this.WriteEndObject(XmlDictionaryWriter.CreateDictionaryWriter(writer));
}
public virtual void WriteObject(XmlDictionaryWriter writer, object graph)
{
CheckNull(writer, "writer");
try
{
this.WriteStartObject(writer, graph);
this.WriteObjectContent(writer, graph);
this.WriteEndObject(writer);
}
catch (XmlException exception)
{
throw new SerializationException(GetTypeInfoError(0, this.GetSerializeTy
pe(graph), exception), exception);
}
catch (FormatException exception2)
{
throw new SerializationException(GetTypeInfoError(0, this.GetSerializeTy
pe(graph), exception2), exception2);
}
}
public virtual void WriteObject(XmlWriter writer, object graph)
{
CheckNull(writer, "writer");
this.WriteObject(XmlDictionaryWriter.CreateDictionaryWriter(writer), graph);
}
public abstract void WriteObjectContent(XmlDictionaryWriter writer, object
graph);
public virtual void WriteObjectContent(XmlWriter writer, object graph)
{
CheckNull(writer, "writer");
this.WriteObjectContent(XmlDictionaryWriter.CreateDictionaryWriter(writer),
graph);
}
public abstract void WriteStartObject(XmlDictionaryWriter writer, object graph);
public virtual void WriteStartObject(XmlWriter writer, object graph)
{
CheckNull(writer, "writer");
this.WriteStartObject(XmlDictionaryWriter.CreateDictionaryWriter(writer),
graph);
}
}
【4】代碼實(shí)現(xiàn)與分析：
下面是示例代碼的具體實(shí)現(xiàn)過程,這里做簡要的講解.
【4.1】數(shù)據(jù)契約：
我們定義了一個(gè)數(shù)據(jù)契約類UserDataContract，包含簡單的幾個(gè)屬性Name、Email、Mobile，分別用來存儲用戶名、電子郵件、手機(jī)信息，代碼如下：
[DataContract]//數(shù)據(jù)契約屬性聲明class UserDataContract
{
[DataMember(Name = "UserName")]//數(shù)據(jù)成員標(biāo)記,支持別名定義
public string Name
{
get;set;
}
[DataMember(Name = "UserEmail")]//數(shù)據(jù)成員標(biāo)記,支持別名定義
public string Email
{
get;set;
}
[DataMember]//數(shù)據(jù)成員標(biāo)記
public string Mobile
{
get;set;
}
//沒有[DataMember]聲明，不會(huì)被序列化
public string Address
{
get; set;
}
}
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