DICOM：DICOM3.0网络通信协议（三）

背景：

专栏对于DICOM网络传输介绍过多次，例如DICOM：DICOM3.0网络通信协议（续）、DICOM医学图像处理：DICOM网络传输、DICOM医学图像处理：全面分析DICOM3.0标准中的通讯服务模块。此次通过对比fo-dicom与dcm4che两种开源库（也是C#与Java两大语言体系）的不同实现来实战学习一下DICOM网络传输的实现。

fo-dicom中DICOM传输的实现：

Created with Raphaël 2.1.0 Start TCPStream.BeginRead/EndRead PDU Decoder(判断Type) PDV Decoder(拼接) DIMSE Callback End

其中用到的.NET技术主要有：
1. MemoryStream，用于自由操作Socket的数据流
2. Array.Resize，用于动态读取指定字节长度的数据
3. Stream的BeginRead与EndRead，即CLR的异步I/O，用于控制整个数据流程
4. TemporaryFile.Create，用于缓存客户端的C-STORE-RQ请求

着重指出的是，fo-dicom中整个流程处理依托的是.NET平台的异步I/O，主要是NetworkStream的BeginRead和EndRead，通过解析TCP连接的Socket中传输过来的数据流（即DICOM中的Command以及DIMSE，统称为DICOM Message，详情参阅DICOM医学图像处理：DICOM网络传输），从而触发相应的操作。
【注】：虽然整个流程中，Request以及Response等消息的接收和发送都是依托异步I/O读写；但是其采用的是EndRead(BeginRead)的方式，因此依然同步执行，除了ProcessPDataTF和PerformDimseCallback采用了线程池（.NET平台提供的ThreadPool.QueueUserWorkItem，以及作者自定义的ThreadPoolQueue< int >)。
【注2】：在fo-dicom中除了.NET平台提供的ThreadPool线程池外，作者自定义了ThreadPoolQueue< int >线程池，两者比较如下：（详细的比较后续会补上）

线程池	作用
ThreadPool系统线程池	用于处理SCU的Callback请求
ThreadPoolQueue< int >自定义线程池	用于管理整个SCP服务端的Callback请求处理

dcm4che中DICOM传输的实现：

dcm4che基于Java语言开发，整体流程如下：

Created with Raphaël 2.1.0 Start Association PDU Decoder(判断Type) FSM（有限状态机） DimseRSPHandler（回调） End

其中用到的Java语言特性主要有：
1. 基于enum的FSM，将各个状态的操作进行分类
2. Executor，用于启动整个DICOM消息处理流程
3. ScheduledExecutorService，用于检查各个状态是否超时

fo-dicom VS dcm4che：

两个开源库的封装方式不同，dcm4che中将主要的操作都放在了Association类中，而fo-dicom将主要的逻辑提取出来放到了DicomService类中，其DicomAssociation仅仅起到了记录数据结构的作用。因此从与DICOM协议的符合度上来说dcm4che的实现方式更贴近一些，其中Associaiton结构的定义更符合标准中对于连接的描述。
具体对比如下所示，左侧是fo-dicom开源库的整体结构（DICOM传输部分），右侧是dcm4che的实现。

两种开源库都是建立在全双工的TCP连接的Socket基础之上，主要的不同是：
1. 在fo-dicom开源库中，将各种ASCE对应的状态，以及DICOM的Command对应的具体指令的操作分别以接口的形式进行了归类，诸如IDicomServiceProvider、IDicomServiceUser，然后在DicomService中通过异步I/O方式解析DICOM消息中的指令，调用相应的接口实现；
2. 而dcm4che开源库中，将所有上述对应的操作统一放到了Association类中，在每个操作中实际上就是直接调用Association类的FSM状态机当前状态对应的相应操作，对于客户端和服务端、各种不同指令的不同操作是通过基于enum实现的FSM有限状态机来完成的，这是与fo-dicom中通过接口划分最大的区别。

综上所述，fo-dicom与dcm4che的两大DICOM开源实现库分别巧妙的利用了各自语言的特性，fo-dicom使用了CLR的异步I/O，dcm4che使用了Java的enum实现的FSM，只有掌握各自语言特性，结合对DICOM协议的深入了解，方能自由使用两种开源库。

作者：[email protected]
时间：2015-11-23