1.應用程序域(.Net Remoting學習一)
2.基本操作(.Net Remoting學習二)
3.分離服務程序實現(.Net Remoting學習三)
4.遠程方法回調(.Net Remoting學習四)
引言
在互聯網日漸普及，網絡傳輸速度不斷提高的情況下，分佈式的應用程序是軟件開發的一個重要方向。在.Net中，我們可以通過Web Service 或者Remoting 技術構建分佈式應用程序(除此還有新一代的WCF，Windows Communication Foundation)。本文將簡單介紹Remoting的一些基本概念，包括 應用程序域、Remoting構架、傳值封送(Marshal by value)、傳引用封送(Marshal by reference)、遠程方法回調(Callback)、分別在Windows Service和IIS中寄宿宿主程序，最後我們介紹一下遠程對象的生存期管理。
理解Remoting
1.應用程序域基本概念
.Net中的很多概念都是環環相扣的，如果一個知識點沒有掌握(套用一下數據結構中“前驅節點”這個術語，那麼這裏就是“前驅知識點”)，就想要一下子理解自己當前所直接面臨問題，常常會遇到一些障礙而無法深入下去，或者是理解的淺顯而不透徹(知道可以這樣做，不知道爲什麼會是這樣。如果只是應急，需要快速應用，這樣也未嘗不可)。爲了更好地理解Remoting，我們也最好先了解一下Remoting的前驅知識點 -- 應用程序域。
我們知道所有的.Net 應用程序都運行在託管環境(managed environment)中，但操作系統只提供進程(Process)供程序運行，而進程只是提供了基本的內存管理，它不瞭解什麼是託管代碼。所以託管代碼，也可以說是我們創建的.Net程序，是無法直接運行在操作系統進程中的。爲了使託管代碼能夠運行在非託管的進程之上，就需要有一箇中介者，這個中介者可以運行於非託管的進程之上，同時向託管代碼提供運行的環境。這個中介者就是應用程序域(Application Domain，簡寫爲App Domain)。所以我們的.Net程序，不管是Windows窗體、Web窗體、控制檯應用程序，又或者是一個程序集，總是運行在一個App Domain中。
如果只有一個類庫程序集(.dll文件)，是無法啓動一個進程的(它並非可執行文件)。所以，創建進程需要加載一個可執行程序集(Windows 窗體、控制檯應用程序等.exe文件)。當可執行程序集加載完畢，.Net會在當前進程中創建一個新的應用程序域，稱爲默認應用程序域。一個進程中只會創建一個默認應用程序域，這個應用程序域的名稱與程序集名稱相同。默認應用程序域不能被卸載，並且與其所在的進程同生共滅。
那麼應用程序域是如何提供託管環境的呢？簡單來說，應用程序域只是允許它所加載的程序集訪問由.Net Runtime所提供的服務。這些服務包括託管堆(Managed Heap)，垃圾回收器(Garbage collector)，JIT 編譯器等.Net底層機制，這些服務本身(它們構成了.Net Runtime)是由非託管C++實現的。
在一個進程中可以包含多個應用程序域，一個應用程序域中可以包含多個程序集。比如說，我們的Asp.Net應用程序都運行在aspnet_wp.exe(IIS5.0)或者w3wp.exe(IIS6.0)進程中，而IIS下通常會創建多個站點，那麼是爲每個站點都創建一個獨立的進程麼？不是的，而是爲每個站點創建其專屬的應用程序域，而這些應用程序域運行在同一個進程(w3wp.exe或aspnet_wp.exe)中。這樣做起碼有兩個好處：1、在一個進程中創建多個App Domain要比創建和運行多個進程需要少得多系統開銷；2、實現了錯誤隔離，一個站點如果出現了致命錯誤導致崩潰，只會影響其所在的應用程序域，而不會影響到其他站點所在的應用程序域。
2.應用程序域的基本操作
在.Net 中，將應用程序域封裝爲了AppDomain類，這個類提供了應用程序域的各種操作，包含 加載程序集、創建對象、創建應用程序域 等。通常的編程情況下下，我們幾乎從不需要對AppDomain進行操作，這裏我們僅看幾個本文會用到的、有助於理解和調試Remoting的常見操作：
1.獲取當前運行的代碼所在的應用程序域，可以使用AppDomain類的靜態屬性CurrentDoamin，獲取當前代碼所在的應用程序域；或者使用Thread類的靜態方法GetDomain()，得到當前線程所在的應用程序域：
AppDomain currentDomain = AppDomain.CurrentDomain;
AppDomain currentDomain =
Thread.GetDomain();
NOTE：一個線程可以訪問進程中所包含的所有應用程序域，因爲雖然應用程序域是彼此隔離的，但是它們共享一個託管堆(Managed Heap)。
2.獲取應用程序域的名稱，使用AppDomain的實例只讀屬性，FriendlyName：
string name = AppDomain.CurrentDomain.FriendlyName;
3.從當前應用程序域中創建新應用程序域，可以使用CreateDomain()靜態方法，並傳入一個字符串，作爲新應用程序域的名稱(亦即設置FriendlyName屬性)：
AppDomain newDomain = AppDomain.CreateDomain("New Domain");
4.在應用程序域中創建對象，可以使用AppDomain的實例方法CreateInstanceAndUnWrap()或者CreateInstance()方法。方法包含兩個參數，第一個參數爲類型所在的程序集，第二個參數爲類型全稱(這兩個方法後面會詳述)：
DemoClass obj = (DemoClass)AppDomain.CurrentDomain.CreateInstanceAndUnWrap("ClassLib", "ClassLib.DemoClass");
ObjectHandle objHandle = AppDomain.CurrentDomain.CreateInstance("ClassLib", "ClassLib.DemoClass");
DemoClass obj = (DemoClass)objHandle.UnWrap();
5.判斷是否爲默認應用程序域：
newDomain.IsDefaultAppDomain()
3.在默認應用程序域中創建對象
開始之前我們先澄清一個概念，請看下面一段代碼：
class
Program{
static void Main(string[] args) {
MyClass obj =
new MyClass();
obj.DoSomething();
}
}
此時我們說obj 是服務對象，Program是客戶程序，而不管obj位於什麼位置。
接下來我們來看一個簡單的範例，我們使用上面提到基於AppDomain的操作，在當前的默認應用程序域中創建一個對象。我們先創建一個類庫項目ClassLib，然後在其中創建一個類DemoClass，這個類的實例即爲我們將要創建的對象：
namespace ClassLib {
public classDemoClass {
private int count = 0;
public DemoClass() {
Console.WriteLine(" =======DomoClass Constructor =======");
}
public void ShowCount(string name) {
count++;
Console.WriteLine("{0},the countis {1}.", name, count);
}
// 打印對象所在的應用程序域
public
void ShowAppDomain() {
AppDomain currentDomain = AppDomain.CurrentDomain;
Console.WriteLine(currentDomain.FriendlyName);
}
}
}
接下來，我們再創建一個控制檯應用程序，將項目命名爲ConsoleApp，引用上面創建的類庫項目ClassLib，然後添加如下代碼：
class
Program {
static void Main(string[] args) {
Test1();
}
// 在當前AppDomain中創建一個對象
static
void Test1() {
AppDomain currentDomain = AppDomain.CurrentDomain;// 獲取當前應用程序域
Console.WriteLine(currentDomain.FriendlyName); // 打印名稱
DemoClass obj;
// obj = newDemoClass() // 常規的創建對象的方式
// 在默認應用程序域中創建對象
obj = (DemoClass)currentDomain.CreateInstanceAndUnwrap("ClassLib", "ClassLib.DemoClass");
obj.ShowAppDomain();
obj.ShowCount("Jimmy");
obj.ShowCount("JImmy");
}
}
運行這段代碼，得到的運行結果是：
ConsoleApp.exe
======= DomoClass Constructor =======
ConsoleApp.exe
Jimmy,the count is 1.
Jimmy,the count is 2.
現在運轉良好，一切都沒有什麼問題。你可能想問，使用這種方式創建對象有什麼意義呢？通過CreateInstanceAndUnwrap()創建對象和使用new DemoClass()創建對象有什麼不同呢？回答這個問題之前，我們再來看下面另一種情況：
4.在新建應用程序域中創建對象
我們看看如何 創建一個新的AppDomain，然後在這個新的AppDomain中創建DemoClass對象。你可能會想，這還不簡單，把上面的例子稍微改改不就OK了：
// 在新AppDomain中創建一個對象
static void Test2() {
AppDomain currentDomain = AppDomain.CurrentDomain;
Console.WriteLine(currentDomain.FriendlyName);
// 創建一個新的應用程序域 - NewDomain
AppDomain newDomain = AppDomain.CreateDomain("NewDomain");
DemoClass obj;
// 在新的應用程序域中創建對象
obj = (DemoClass)newDomain.CreateInstanceAndUnwrap("ClassLib", "ClassLib.DemoClass");
obj.ShowAppDomain();
obj.ShowCount("Jimmy");
obj.ShowCount("Jimmy");
}
然後我們在Main()方法中運行Test2()，結果卻是得到了一個異常：類型“ClassLib.DemoClass”未標記爲可序列化。在把ClassLib.DemoClass標記爲可序列化(Serializable)之前，我們想一想爲什麼會發生這個異常。我們看看聲明obj類型的這行代碼：DemoClass obj，這說明了obj是在當前的默認應用程序域，也就是AppConsole.exe中聲明的；然後我們在往下看，類型的實例(對象本身)卻是通過 newDomain.CreateInstanceAndUnwrap() 在新創建的應用程序域 -- NewDomain中創建的。這樣就出現了一種尷尬的情況：對象的引用(類型聲明)位於當前應用程序域(AppConsole.exe)中，而對象本身(類型實例)位於新創建的應用程序域(NewDomain)。而上面我們提到默認情況下AppDomain是彼此隔離的，我們不能直接在一個應用程序中引用另一個應用程序域中的對象，所以這裏便會引發異常。
那麼如何解決這個問題呢？按照異常提示："ClassLib.DemoClass"未標記爲可序列化。那我們將它標記爲可序列化是不是就解決了這個問題呢？我們可以試一下，先將ClassLib.DemoClass標記爲可序列化：
[Serializable]
public classDemoClass { /*略*/ }
然後再次運行程序，發現程序果然正常運行，並且和上面的輸出完全一致：
ConsoleApp.exe
======= DomoClass Constructor =======
ConsoleApp.exe
Jimmy,the count is 1.
Jimmy,the count is 2.
根據輸出，我們發現在應用程序域NewDomain中創建的對象位於ConsoleApp.exe，也就是當前應用程序域中了。這就說明了一個問題：當我們將對象標記爲可序列化時，然後進行上面的操作時，對象本身已經由另一應用程序域(遠程)傳遞到了本地應用程序域中。因爲其要求將對象標記爲可序列化，所以不難想到，具體的方法是 先在遠程創建對象，接着將對象序列化，然後傳遞對象，在本地進行反序列化，最後還原對象。
5.代理(Proxy)和封送(Marshaling)
5.1 代理(Proxy)
現在我們在回到第3小節中 在默認應用程序域中創建對象 的例子，通過上面Test2()的例子，很容易理解爲什麼Test1()沒有拋出異常，因爲obj對象本身就位於當前應用程序域ConsoleApp.exe，所以不存在跨應用程序域訪問的問題，自然不會拋出異常。那麼在當前應用程序域中使用下面兩種方式創建對象有什麼不同呢？
DemoClass obj =
new DemoClass();
// 方式一
DemoClass obj = (DemoClass)newDomain.CreateInstanceAndUnwrap("ClassLib", "ClassLib.DemoClass"); // 方式二
當我們使用第一種方式時，我們在託管堆中創建了一個對象，並且直接引用了這個對象；採用第二種方式時，我們實際上創建了兩個對象：我們在newDomain中創建了這個對象，然後將對象的狀態進行拷貝、串行化，然後進行封送，接着在ConsoleApp.exe(客戶端應用程序域)重新創建這個對象、還原對象狀態，創建對象代理。最後，我們通過這個代理訪問這個對象，此時，因爲代理訪問的是在本地重新創建的對象而非遠程對象，所以當我們在對象上調用ShowDomain()時，顯示的是ConsoleApp.exe。
上面的說明中出現了兩個新名稱，代理和封送。現在先來解釋一下代理，代理(Proxy) 提供了和遠程對象(本例中是在NewDomain中創建的DemoClass對象)完全相同的接口(屬性和方法)。.Net需要在客戶端(本例中是ConsoleApp.exe)基於遠程對象的元信息(metadata)創建代理。因此客戶端必須包含遠程對象的元信息(簡單來說就是隻包含名稱及接口定義，但可以不包含實際的代碼實現)。因爲代理有着和遠程對象完全一樣的接口和名稱，所以對於客戶程序來說，代理就好像是遠程對象一樣；而代理實際上又並不包含向客戶程序提供服務的實際代碼(比如說方法體)，所以代理僅僅是將自己與某一對象相綁定，然後把客戶程序對自己的服務請求發送給對象。對於客戶程序來說，遠程對象(服務端對象)就好像是在本地；而對遠程對象來說，也好像是爲其本地程序提供服務。
NOTE：有的書本講到這裏，會提到透明代理、真實代理，以及Message Sink等概念，這些我們留待後面再說。
5.2 傳值封送、傳引用封送
在上面的例子中，當位於ConsoleApp.exe的obj引用NewDomain中創建的對象時，.Net將NewDomain中對象的狀態進行復制、序列化，然後在ConsoleApp.exe中重新創建對象，還原狀態，並通過代理來對對象進行訪問。這種跨應用程序域的訪問方式叫做傳值封送(Marshal by value)，有點類似於C#中參數的按值傳遞：
NOTE：上面這種通過調用CreateInstanceAndUnWrap()方法這種方式進行傳值封送是一種特例，僅僅作爲示範用。在Remoting通常的情況下，傳值封送發生在遠程對象的方法向客戶端返回數值，或者客戶端向遠程對象傳遞方法參數的情況下。後面會詳細解釋。
由圖上可以看出，傳值封送時，因爲要將整個對象傳遞到本地，對於大對象來說很顯然是低效的。所以還有一種方式就是讓對象依然保留在遠程(本例爲NewDomain中)，而在客戶端僅創建代理，上面已經說了代理的接口和遠程對象完全相同，所以客戶端以爲仍然訪問的是遠程對象，當客戶端調用代理上的方法時，由代理將對方法的請求發送給遠程對象，遠程對象執行方法請求，最後再將結果傳回。這種方式叫做傳引用封送(Marshal by reference)。
對象或者對象引用在傳遞的過程中，是以一種包裝過的狀態(warpper state)進行傳遞(所以纔會稱爲封送吧，僅爲個人猜測)。所以在創建對象時，要解包裝，因此在CreateInstanceAndUnWrap()方法後多了一個AndUnWrap後綴，實際上UnWrap還包含一個創建代理的過程。
6.傳引用封送範例
上面的例子中我們已經使用了傳值封送，那麼如何實現傳引用封送呢？我們只要讓對象繼承自MarshalByRefObject基類就可以了，所以修改DemoClass，去掉Serializable標記，然後讓它繼承自MarshalByRefObject：
public class DemoClass:MarshalByRefObject {/*略*/}
接下來我們再次運行程序：
ConsoleApp.exe
======= DomoClass Constructor =======
NewDomain
Jimmy,the count is 1.
Jimmy,the count is 2.
發現obj.ShowDomain()輸出爲NewDomain，說明DemoClass的類型實例obj沒有傳值封送到ConsoleApp.exe中，而是依然保留在了NewDomain中。有的人可能想那我既標記上Serializable，又繼承自MarshalByRefObject程序怎麼處理呢？當我們讓一個類型繼承自MarshalByRefObject後，它就一定不會離開自己的應用程序域，所以仍會以傳引用封送的方式進行。聲明爲Serialzable只是說明它可以被串行化。
繼續進行之前，我們看看上面的結果還能說明什麼問題：對象的狀態是保留着的。這句話是什麼意思呢？當我們兩次調用ShowCount()方法時，第二次運行的值(count的值)是基於第一次的運行結果的。
我們再對上面Test2()的進行一下修改，多創建一個DemoClass的實例，看看會發生什麼：
static
void Test2() {
AppDomain currentDomain = AppDomain.CurrentDomain;
Console.WriteLine(currentDomain.FriendlyName);
// 創建一個新的應用程序域 - NewDomain
AppDomain newDomain = AppDomain.CreateDomain("NewDomain");
DemoClass obj, obj2;
// 在新的應用程序域中創建對象
obj = (DemoClass)newDomain.CreateInstanceAndUnwrap("ClassLib", "ClassLib.DemoClass");
obj.ShowAppDomain();
obj.ShowCount("Jimmy");
obj.ShowCount("Jimmy");
// 再創建一個obj2
obj2 = (DemoClass)newDomain.CreateInstanceAndUnwrap("ClassLib", "ClassLib.DemoClass");
obj2.ShowAppDomain();
obj2.ShowCount("Zhang");
obj2.ShowCount("Zhang");
}
運行Test2()，可以得到下面的輸出：
ConsoleApp.exe
======= DomoClass Constructor =======
NewDomain
Jimmy,the count is 1.
Jimmy,the count is 2.
======= DomoClass Constructor =======
NewDomain
Zhang,the count is 1.
Zhang,the count is 2.
這次我們又發現什麼了呢？對於obj和obj2，在NewDomain中分別創建了兩個對象爲其服務，且這兩個對象僅創建了一次(注意到只調用了一次構造函數)。這種方式稱爲客戶端激活對象(Client Activated Object，簡稱爲 CAO)。請大家再次看看上面第二張傳引用封送的示意圖，是不是可以推出這裏的結果？關於客戶激活對象，後面我們會再看到，這裏大家先留個印象。
7.客戶應用程序(域)、服務端程序集、宿主應用程序(域)
看到Remoting這個詞，我們通常所理解的可能只是本地客戶機與遠程服務器之間的交互。而實際上，只要是跨越AppDomain的訪問，都屬於Remoting。不管這兩個AppDomain位於同一進程中，不同進程中，還是不同機器上。對於Remoting，可能大家理解它就包含兩個部分，一個Server(服務器端)、一個Client(客戶端)。但是如果從AppDomain的角度來看，服務端的AppDomain僅僅是提供了一個實際提供服務的遠程對象的運行環境。所以提起Remoting，我們應該將其視爲三個部分，這樣在以後操作，以及我下面的講述中，概念都會更加清晰：
- 宿主應用程序(域)，服務程序運行的環境(服務對象所在的AppDomain)，它可以是控制檯應用程序，Windows窗體程序，Windows 服務，或者是IIS的工作者進程等。上例中爲 NewDomain。
- 服務程序(對象)，響應客戶請求的程序(或對象)，通常爲繼承自MarshalByRefObject的類型，表現爲一個程序集。上例中爲 DemoClass。
- 客戶應用程序(域)，向宿主應用程序發送請求的程序(或對象)。上例中爲 ConsoleApp.exe。
在文中，有時我可能也會用到 客戶端(Client Side) 和 服務端(Server Side)這樣的詞，當提到客戶端時，僅指客戶應用程序；當提到服務端的時候，指服務程序 和 宿主應用程序。
可以看出，在我們上面的例子中，客戶端 與 宿主應用程序 位於同一個進程的不同應用程序域當中，儘管大多數情況下，它們位於不同的進程中。
而我們本章第三節，在當前應用程序域的實例上調用CreateInstanceAndUnwrap()方法創建DemoClass對象時，則是一個極端情況：即 客戶程序域、宿主應用程序域 爲同一個應用程序域 ConsoleApp.exe 。
NOTE：在應用程序域中底部，還有一個代碼執行領域，稱爲環境(Context)。一個AppDomain中可以包含多個環境，跨越環境的訪問也可以理解成Remoting的一個特例。但是本文不涉及這部分內容。