在Winform Application中调用Duplex Service出现TimeoutException的原因和解决方案

几个星期之前写了一篇关于如何通过WCF进行 双向通信的文章（[原创]我的WCF之旅（3）：在WCF中实现双向通信（Bi-directional Communication） ），在文章中我提供了一个如果在Console Application 调用Duplex WCF Service的Sample。前几天有个网友在上面留言说，在没有做任何改动得情况下，把 作为Client的Console Application 换成Winform Application，运行程序的时候总是出现Timeout的错误。我觉得这是一个很好的问题，通过这个问题，我们可以更加深入地理解WCF的消息交换的机制。

1．问题重现

首先我们来重现这个错误，在这里我只写WinForm的代码，其他的内容请参考我的文章。Client端的Proxy Class（DuplexCalculatorClient）的定义没有任何变化。我们先来定义用于执行回调操作（Callback）的类——CalculatorCallbackHandler.cs。代码很简单，就是通过Message Box的方式显示运算的结果。

using  System;
using  System.Collections.Generic;
using  System.Text;
using  System.Windows.Forms;
using  Artech.DuplexWCFService.Contract;
using  System.ServiceModel;

namespace  Artech. WCFService.Client
{
    [ServiceBehavior(ConcurrencyMode = ConcurrencyMode.Multiple)]
    public class CalculatorCallbackHandler : ICalculatorCallback
    {
        #region ICalculatorCallback Members
        public void ShowResult(double x, double y, double result)
        {
            MessageBox.Show(string.Format("x + y = {2} where x = {0} and {1}", x, y, result),"Result", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Information);
        }

        #endregion
    }
}

接着我们来设计我们的UI，很简单，无需多说。

代码如下

using  System;
using  System.Collections.Generic;
using  System.ComponentModel;
using  System.Data;
using  System.Drawing;
using  System.Text;
using  System.Windows.Forms;
using  System.Threading;

namespace  Artech. WCFService.Client
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        private DuplexCalculatorClient _calculator;
        private double _op1;
        private double _op2;
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }
        private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
        {
            this._calculator = new DuplexCalculatorClient(new System.ServiceModel.InstanceContext(new CalculatorCallbackHandler()));
        }
        private void Calculate()
        {
            this._calculator.Add(this._op1, this._op2);
        }
        private void buttonCalculate_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (!double.TryParse(this.textBoxOp1.Text.Trim(), out this._op1))
            {
                MessageBox.Show("Please enter a valid number","Error", MessageBoxButtons.OK,  MessageBoxIcon.Error);
                this.textBoxOp1.Focus();
            }
            if (!double.TryParse(this.textBoxOp2.Text.Trim(), out this._op2))
            {
                MessageBox.Show("Please enter a valid number","Error", MessageBoxButtons.OK,  MessageBoxIcon.Error);
                this.textBoxOp1.Focus();
            }
            try
            {
                this.Calculate();
            }
            catch (Exception ex)
            {
                MessageBox.Show(ex.Message, "Error", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);
            } 
        }
    }
}

启动Host，然后随启动Client，在两个Textbox中输入数字2和3，Click Calculate按钮，随后整个UI被锁住，无法响应用户操作。一分后，出现下面的错误。

我们从上面的Screen Shot中可以看到这样一个很有意思的现象，运算结果被成功的显示，显示，但是有个Exception被抛出：”This request operation sent to http://localhost:6666/myClient/4f4ebfeb-5c84-45dc-92eb-689d631b337f did not receive a reply within the configured timeout (00:00:57.7300000). The time allotted to this operation may have been a portion of a longer timeout. This may be because the service is still processing the operation or because the service was unable to send a reply message. Please consider increasing the operation timeout (by casting the channel/proxy to IContextChannel and setting the OperationTimeout property) and ensure that the service is able to connect to the client.”。

2．原因分析

在我开始分析为什么会造成上面的情况之前，我要申明一点：由于找不到任何相关的资料，以下的结论是我从试验推导出来，我不能保证我的分析是合理的，因为有些细节我自己都还不能自圆其说，我将在后面提到。我希望有谁对此了解的人能够指出我的问题， 我将不胜感激。

我们先来看看整个调用过程的Message Exchange过程，通过前面相关的介绍，我们知道WCF可以采用三种不同的Message Exchange Pattern（MEP）——One-way，Request/Response，Duplex。其实从本质上讲，One-way，Request/Response是两种基本的MEP, Duplex可以看成是这两种MEP的组合——两个One-way，两个Request/Response或者是一个One-way和一个Request/Response。在定义Service Contract的时候，如果我们没有为某个Operation显式指定为One-way (IsOneWay = true), 那么默认采用Request/Response方式。我们现在的Sample就是由两个Request/Response MEP组成的Duplex MEP。

从上图中我们可以很清楚地看出真个Message Exchange过程，Client调用Duplex Calculator Service，Message先从Client传递到Service，Service执行Add操作，得到运算结果之后，从当前的OperationContext获得Callback对象，发送一个Callback 请求道Client（通过在Client注册的Callback Channel：http://localhost:6666/myClient）。但是，由于Client端调用Calculator Service是在主线程中，我们知道一个UI的程序的主线程一直处于等待的状态，它是不会有机会接收来自Service端的Callback请求的。但是由于Callback Operation是采用Request/Response方式调用的，所以它必须要收到来自Client端Reply来确定操作正常结束。这实际上形成了一个Deadlock，可以想象它用过也不能获得这个Reply，所以在一个设定的时间内（默认为1分钟），它会抛出Timeout 的Exception, Error Message就像下面这个样子。

”This request operation sent to http://localhost:6666/myClient/4f4ebfeb-5c84-45dc-92eb-689d631b337f did not receive a reply within the configured timeout (00:00:57.7300000). The time allotted to this operation may have been a portion of a longer timeout. This may be because the service is still processing the operation or because the service was unable to send a reply message. Please consider increasing the operation timeout (by casting the channel/proxy to IContextChannel and setting the OperationTimeout property) and ensure that the service is able to connect to the client.”。

3．解决方案

方案1：多线程异步调用

既然WinForm的主线程不能接受Service的Callback，那么我们就在另一个线程调用Calculator Service，在这个新的线程接受来自Service的Callback。

于是我们改变Client的代码：

private   void  buttonCalculate_Click( object  sender, EventArgs e)
         {
            if (!double.TryParse(this.textBoxOp1.Text.Trim(), out this._op1))
            {
                MessageBox.Show("Please enter a valid number","Error", MessageBoxButtons.OK,  MessageBoxIcon.Error);
                this.textBoxOp1.Focus();
            }

            if (!double.TryParse(this.textBoxOp2.Text.Trim(), out this._op2))
            {
                MessageBox.Show("Please enter a valid number","Error", MessageBoxButtons.OK,  MessageBoxIcon.Error);
                this.textBoxOp1.Focus();
            }
            try
            {
                Thread newThread = new Thread(new ThreadStart(this.Calculate));
                newThread.Start();        
            }
            catch (Exception ex)
            {
                MessageBox.Show(ex.Message, "Error", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);
            }             
        }

通过实验证明，这种方式是可行的。

方案2：采用One-way的方式调用Service 和Callback，既然是因为Exception发生在不同在规定的时间内不能正常地收到对应的Reply，那种我就 允许你不必收到Reply就好了——实际上在本例中，对于Add方法，我们根本就不需要有返回结果，我们完全可以使用One-way的方式调用Operation。在这种情况下，我们只需要改变DuplexCalculator和CalculatorCallback的Service Contract定义就可以了。

using  System;
using  System.Collections.Generic;
using  System.Text;
using  System.ServiceModel;

namespace  Artech.DuplexWCFService.Contract
{
    [ServiceContract(CallbackContract = typeof(ICalculatorCallback))]
    public interface IDuplexCalculator
    {
        [OperationContract(IsOneWay =true)]
        void Add(double x, double y);
    }
}

从Message Exchange的角度讲，这种方式实际上是采用下面一种消息交换模式（MEP）：

进一步地，由于Callback也没有返回值，我们也可以把Callback操作也标记为One-way．

using  System;
using  System.Collections.Generic;
using  System.Text;
using  System.ServiceModel;

namespace  Artech.DuplexWCFService.Contract
{
    //[ServiceContract]
    public interface ICalculatorCallback
    {
        [OperationContract(IsOneWay = true)]
        void  ShowResult(double x, double y, double result);
    }
}

那么现在的Message Exchange成为下面一种方式：

实现证明这两种方式也是可行的。

4 .疑问

虽然直到现在，所有的现象都说得过去，但是仍然有一个问题不能得到解释：如果是因为Winform的主线程不能正常地接受来自Service的Callback才导致了Timeout Exception，那为什么Callback操作能过正常执行呢？而且通过我的实验证明他基本上是在抛出Exception的同时执行的。（参考第２个截图）