ASP.NET中进行消息处理(MSMQ) 三

在本文的前两篇文章里对MSMQ的相关知识点进行了介绍，很多阅读过这前两篇文章的朋友都曾问到过这样一些问题：
  1、如何把MSMQ应用到实际的项目中去呢？
  2、可不可以介绍一个实际的应用实例？
  3、......

      在前两篇文章里，关于MSMQ常用的技术点基本介绍完毕了，本文主要以MS开源项目PetShop中的MSMQ应用作为案例来介绍MSMQ在实际项目中的应用。在PetShop里，由于系统使用了多线程的专用应用程序来监控消息队列，在进入PetShop应用分析前，我们先来了解下关于多线程和MSMQ的相关知识点。

一、多线程和MSMQ
      现在有这样一个需求，指定的消息队列里不管有无消息数据，我们通过一个多线程来监控这个队列，一但队列里的数据发生变化就做出相应的处理，比如把消息读取出来。根据这个需求，我们来做个示例，用一多线程把队列监控起来，如果队列里有消息数据，就把消息读取出来，如果没有则一直监视队列，当队列数据发生改变(有新的消息加入)的时候就作出处理（读取消息）。

      首先定义一个线程数组用于存储线程数；

1 static private int ThreadNumber = 5;  //5个线程序
2 static private Thread[] ThreadArray = new Thread[ThreadNumber];

     我们把需要启动的线程装载入ThreadArray数组，通过一个遍历数组把所以的线程启动，实际这里只有5个线程。

 1 private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
 2 {
 3    StartThreads();
 4}
 5
 6private void StartThreads()
 7{
 8    int counter; //线程计数
 9    for (counter = 0; counter < ThreadNumber; counter++)
10    {
11        ThreadArray[counter] = new Thread(new ThreadStart(MSMQListen));
12        ThreadArray[counter].Start();
13        this.richTextBox2.Text += (counter + 1).ToString() + "号线程开始！";
14    }
15}
16
17private void MSMQListen()
18{
19    while (true)
20    {
21        //取出队列里的消息
22        MessageBox.Show(MsgQueue.ReceiveMessage());
23    }
24}

      如果上面这段代码阅读起存在问题，建议先去了解下多线程的相关知识点。在StartThreads方法里启动数组里存储的所以线程，并委托给MSMQListen方法进行处理，MSMQListen方法完成的就是读取队列里的消息，这里我使用了在第二篇文章里所使用的MsgQueue类和Book类，详细请阅读第二篇文章ASP.NET中进行消息处理(MSMQ) 二 。
                              
      启动了5个线程，用来监视指定的消息队列，如上图。那好，我们现在就来测试一下，通过给队列里发送消息，看线程是否会有响应。从上面启动线程的代码上可以很清晰的看出，只要队列里有消息在多线程的监视下，线程就会把队列里的消息读取出来。

 1 private void button3_Click(object sender, EventArgs e)
 2 {
 3    Book book = new Book();
 4    book.BookId = 1;
 5    book.BookName = "asp.net";
 6    book.BookAuthor = "abcd";
 7    book.BookPrice = 50.80;
 8
 9    MsgQueue.SendMessage(book);
10}

      那么这里的测试，向队列里发送了一Book对象消息，根据上面分析，则多线程便会同时把此条消息读取出来： 
                            
     呵呵，测试结果出来，看来此测试达到了我们之前所提出的需求。！OK，关于MSMQ和多线程就简单介绍于此。

二、MSMQ在开塬项目PetShop中的应用分析。
      在PetShop 4.0中，利用消息队列临时存放要插入的数据，来避免因为频繁访问数据库的操作。而队列中的消息，则等待系统的专用的应用程序来处理，最后将数据插入到数据库中。
      PetShop 4.0中的消息处理，主要分为下面几大部分：订单策略接口IOrderStategy、消息接口IMessageing、消息工厂MessageFactory、MSMQ实现MSMQMessaging、后台处理应用程序OrderProessor。如下图：
                                            
   
1、订单策略接口IOrderStategy
     PetShop 4.0的体系结构是非常庞大，在订单处理上有两种处理策略，这里也是策略模式的一个应用，IOrderStrategy接口作为订单策略的高层抽象，实现不同订单处理的具体策略去实现它，UML如下： 
                             

示意性代码：

 1 namespace PetShop.IBLLStrategy
 2 {
 3    public interface IOrderStrategy
 4    {
 5        void Insert(OrderInfo order);
 6    }
 7}
 8
 9namespace PetShop.BLL
10{
11    public class OrderSynchronous:IOrderStrategy
12    {
13        private static readonly IOrder asynchOrder = QueueAccess.CreateOrder();
14
15        public void Insert(OrderInfo order)
16        {
17            asynchOrder.Send(order);
18        }
19    }
20}
21
22//

      从上面UML和代码就可以看出，订单策略接口下有两种实现，使用了抽象工厂模式来完成相应的订单策略对象的创建 。关于这点在后面消息工厂部分去介绍，这里不作讲解。

2、消息接口IMessageing
     在PetShop 4.0中，由于对订单处理使用了异步处理方式，在消息接口中仅定义了一个IOrder接口。IOrder接口的定义与MSMQ的实现是一致的，需要提供发送和接收操作。在Send方法中，参数为数据访问层的数据实体对象（OrderInfo），具体的实现则是用MSMQ的实现类(PetShop.MSMQMessaging.Order)去完成的。
                        
      MS的开发人员真的是什么都能想到，在消息接口的实现上考虑得很全面，为了避免将来的扩展会有其他的数据对象也使用到MSMQ；因此，在PetShop 4.0中的消息接口实现中，定义了一个队列的基类(PetShopQueue),实现了消息的发送(Send)和接收(Receive)方法的基本操作。代码如下：

 1 namespace PetShop.MSMQMessaging
 2 {
 3    public class PetShopQueue:IDisposable
 4    {
 5        //指定消息队列事务的类型
 6        protected MessageQueueTransactionType transactionType = MessageQueueTransactionType.Automatic;
 7        protected MessageQueue queue;  //消息队列
 8        protected TimeSpan timeout;    //时间间隔
 9
10        public PetShopQueue(string queuePath, int timeoutSeconds)
11        {
12            queue = new MessageQueue(queuePath);  //根据传入quueuPath创建队列
13            timeout = TimeSpan.FromSeconds(Convert.ToDouble(timeoutSeconds));
14
15            queue.DefaultPropertiesToSend.AttachSenderId = false;
16            queue.DefaultPropertiesToSend.UseAuthentication = false;
17            queue.DefaultPropertiesToSend.UseEncryption = false;
18            queue.DefaultPropertiesToSend.AcknowledgeType = AcknowledgeTypes.None;
19            queue.DefaultPropertiesToSend.UseJournalQueue = false;
20        }
21
22        /// <summary>
23        /// 接收消息方法
24        /// </summary>
25        public virtual object Receive()
26        {
27            try
28            {
29                using (Message message = queue.Receive(timeout, transactionType))
30                    return message;
31            }
32            catch (MessageQueueException mqex)
33            {
34                if (mqex.MessageQueueErrorCode == MessageQueueErrorCode.IOTimeout)
35                    throw new TimeoutException();
36                throw;
37            }
38        }
39
40        /// <summary>
41        /// 发送消息
42        /// </summary>
43        public virtual void Send(object msg)
44        {
45            queue.Send(msg, transactionType);
46        }
47
48        #region IDisposable 成员
49        public void Dispose()
50        {
51            queue.Dispose();  //解放资源
52        }
53        #endregion
54    }
55}

     MSMQ队列是一个可持久的队列，不会因用户不间断的下订单导致数据丢失。queue作为存放数据的队列，为消息队列(MessageQueue)类型，同时还为PetShopQueue设置了timeout值，后台处理应用程序(OrderProessor)会根据timeout的值定期扫描队列中的订单数量。

3、消息工厂MessageFactory
     可能是考虑到IOrder的实现会改变不同的策略吧，在PetShop里利用了抽象工厂模式，将IOrder对象的创建用了专门的工厂模块(MessageFactory)进行封装,定义如下：

 1 namespace PetShop.MessagingFactory
 2 {
 3    /// <summary>
 4    /// This class is implemented following the Abstract Factory pattern to create the Order
 5    /// Messaging implementation specified from the configuration file
 6    /// </summary>
 7    public sealed class QueueAccess
 8    {
 9        //<add key="OrderMessaging" value="PetShop.MSMQMessaging"/>
10        private static readonly string path = "PetShop.MSMQMessaging";
11
12        /// <summary>
13        /// 私有构造器,防止使用new创建对象实例
14        /// </summary>
15        private QueueAccess()
16        { }
17
18        public static IOrder CreateOrder()
19        {
20            string className = path + ".Order";
21            return (IOrder)Assembly.Load(path).CreateInstance(className);
22        }
23    }
24}

     在QueueAccess类中，通过CreateOrder方法利用反射技术创建正确IOrder类型对象（实际也就是创建了一个接口的具体实现类的对象，应用了多态的原理和反射技术）。UML图下： 
                         
     在PetShop4.0中，消息接口的具体实现是通过配置文件定义在web.config里：

<add key="OrderMessaging" value="PetShop.MSMQMessaging"/>

     这里我为了能够更直观的演示和介绍就把path固化定义了，如下：

private static readonly string path = "PetShop.MSMQMessaging";

     这里利用工厂模式来负责对象的创建，主要是方便业务逻辑层对定单处理策略的调用，如在PetShop.BLL模块中的OrderSynchronous类：

 1 namespace PetShop.BLL
 2 {
 3    public class OrderSynchronous:IOrderStrategy
 4    {
 5        private static readonly IOrder asynchOrder = QueueAccess.CreateOrder();
 6
 7        public void Insert(OrderInfo order)
 8        {
 9            asynchOrder.Send(order);
10        }
11    }
12}

这样一但IOrder接口的实现发生了变化，此时就只需要修改配置文件就OK，整个系统就显得很灵活，稳定。

4、MSMQ实现MSMQMessaging
    在PetShop.MSMQMessaging模块中，订单对象实现了消息接口（IMessaging）模块中的IOrder，同时还继承了基类PetShopQueue。定义如下：

 1 namespace PetShop.MSMQMessaging
 2 {
 3    public class Order:PetShopQueue,IOrder
 4    {
 5        private static readonly string queuePath = ConfigurationManager.AppSettings["OrderQueuePath"];
 6        private static int queueTimeout = 20;  //20秒为超时
 7
 8        public Order()
 9            : base(queuePath, queueTimeout)
10        {
11            queue.Formatter = new BinaryMessageFormatter();
12            Console.WriteLine(queuePath);
13        }
14
15        public new OrderInfo Receive()
16        {
17            //该方法会应用在分布式事务中，故而设置为Automatic的事务类型。
18            base.transactionType = MessageQueueTransactionType.Automatic;
19            return (OrderInfo)((Message)base.Receive()).Body;
20        }
21
22        public OrderInfo Receive(int timeout)
23        {
24            base.timeout = TimeSpan.FromSeconds(Convert.ToDouble(timeout));
25            return Receive();
26        }
27
28        /// <summary>
29        /// 异步发送定单到消息队列
30        /// </summary>
31        /// <param name="orderMessage"></param>
32        public void Send(OrderInfo orderMessage)
33        {
34            //该方法不会用于分布式事务中，故而设置为Single的事务类型。
35            base.transactionType = MessageQueueTransactionType.Single;
36            base.Send(orderMessage);
37        }
38    }
39}

UML草图：
                                      
     这里需要注意的是，Order类既继承了基类PetShopQueue，同时还实现了接口IOrder，而在消息接口和基类中所定义的接收消息(Receive)方法在方法的签名上是相同的。所以在Order的Receive方法实现中，必须使用new而非override关键字来重写父类PetShopQueue的Receive虚方法。此时Order类的Receive方法代表两个含义，一是实现了消息接口IOrder中的Receive方法；二则是利用了new关键字重写了父类PetShopQueue的Receive虚方法。
     在PetShop4.0中，将面向对象的知识点应用得非常精妙，如上分析，此时我门可以怎么来调用Order呢？是这样吗？

1 //1、使用基类PetShopQueue
2 PetShopQueue order = new Order();
3 order.Receive();
4
5 //2、使用消息接口IOrder
6 IOrder  order = new Order();
7 order.Receive();

     根据多态原理，上面这两种实现都是正确的，那我们那取谁舍谁呢？在PetShop4.0中正确的调用是第2种方法，这种调用方法也更符合“面向接口设计”的原则。----详细请查看消息工厂MessageFactory部分的介绍。

5、后台处理应用程序OrderProessor
      前面一系列的操作，最终都会走向到这里，这里实现了最终的插入数据库的操作。在PetShop 4.0中OrderProessor是一个控制台应用程序，根据需求也可以将其设计为Windows Service。他完成的操作就是接收消息队列里的订单数据，将其插入到数据库。在OrderProessor里使用了多线程技术，监视队列里的订单信息，定期的将其处理。在主方法Main方法中用于控制线程序，核心的执行任何则委托给ProcessOrders方法去实现。

 1 private static void ProcessOrders()
 2 {
 3    TimeSpan tsTimeout = TimeSpan.FromSeconds(Convert.ToDouble(transactionTimeout * batchSize));
 4    Order order = new Order();  //逻辑层的PetShop.BLL.Order
 5    while (true)
 6    {
 7        TimeSpan datatimeStarting = new TimeSpan(DateTime.Now.Ticks);
 8        double elapsedTime = 0;
 9
10        int processedItems = 0;
11        ArrayList queueOrders = new ArrayList();
12
13        //首先验证事务
14        using (TransactionScope ts = new TransactionScope(TransactionScopeOption.Required, tsTimeout))
15        {
16            //从队列中检索订单
17            for (int i = 0; i < batchSize; i++)
18            {
19                try
20                {
21                    //在一定时间 类接收队列的订单
22                    if ((elapsedTime + queueTimeout + transactionTimeout) < tsTimeout.TotalSeconds)
23                    {
24                        queueOrders.Add(order.ReceiveFromQueue(queueTimeout));
25                    }
26                    else
27                    {
28                        i = batchSize;  // 结束循环
29                    }
30                    elapsedTime = new TimeSpan(DateTime.Now.Ticks).TotalSeconds - datatimeStarting.TotalSeconds;
31                }
32                catch (TimeoutException)
33                {
34                    //没有可以等待的消息也结束循环
35                    i = batchSize;
36                }
37            }
38
39            //处理队列的订单
40            for (int k = 0; k < queueOrders.Count; k++)
41            {
42                order.Insert((OrderInfo)queueOrders[k]);
43                processedItems++;
44                totalOrdersProcessed++;
45            }
46            //处理完毕或者是超时
47            ts.Complete();
48        }
49        Console.WriteLine("(Thread Id " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + ") batch finished, " + processedItems + " items, in " + elapsedTime.ToString() + " seconds.");
50    }
51}

     ProcessOrders方法首先通过业务逻辑层PetShop.BLL.Order类的方法ReceiveFromQueue去获取消息队列中的订单数据，并将其放入一个ArrayList对象，然后将其插入到数据库。 OrderProcessor的完整代码定义如下：

  1using System;
  2using System.Collections.Generic;
  3using System.Text;
  4using System.Configuration;
  5using System.Threading;
  6using PetShop.BLL;
  7using System.Collections;
  8using System.Transactions;
  9using PetShop.Model;
 10
 11namespace PetShop.OrderProcessor
 12{
 13    class Program
 14    {
 15        private static int transactionTimeout = int.Parse(ConfigurationManager.AppSettings["TransactionTimeout"]);
 16        private static int queueTimeout = int.Parse(ConfigurationManager.AppSettings["QueueTimeout"]);
 17        private static int batchSize = int.Parse(ConfigurationManager.AppSettings["BatchSize"]);
 18        private static int threadCount = int.Parse(ConfigurationManager.AppSettings["ThreadCount"]);
 19        private static int totalOrdersProcessed = 0;
 20
 21        static void Main(string[] args)
 22        {
 23            Thread workTicketThread;
 24            Thread[] workerThreads = new Thread[threadCount];
 25
 26            for (int i = 0; i < threadCount; i++)
 27            {
 28                workTicketThread = new Thread(new ThreadStart(ProcessOrders));
 29                //指示线呈是否为一后台线程
 30                workTicketThread.IsBackground = true;
 31                workTicketThread.SetApartmentState(ApartmentState.STA);
 32
 33                workTicketThread.Start();
 34                workerThreads[i] = workTicketThread;
 35            }
 36
 37            Console.WriteLine("开始处理,按任意键停止.");
 38            Console.ReadLine();
 39            Console.WriteLine("正在终止线程,请等待");
 40
 41            //终止所以线程
 42            for (int i = 0; i < workerThreads.Length; i++)
 43            {
 44                workerThreads[i].Abort();
 45            }
 46
 47            Console.WriteLine();
 48            Console.WriteLine(totalOrdersProcessed + " 张订单已经处理.");
 49            Console.WriteLine("已终止处理.按任意键退出");
 50            Console.ReadLine();
 51        }
 52
 53        private static void ProcessOrders()
 54        {
 55            TimeSpan tsTimeout = TimeSpan.FromSeconds(Convert.ToDouble(transactionTimeout * batchSize));
 56            Order order = new Order();  //逻辑层的PetShop.BLL.Order
 57            while (true)
 58            {
 59                TimeSpan datatimeStarting = new TimeSpan(DateTime.Now.Ticks);
 60                double elapsedTime = 0;
 61
 62                int processedItems = 0;
 63                ArrayList queueOrders = new ArrayList();
 64
 65                //首先验证事务
 66                using (TransactionScope ts = new TransactionScope(TransactionScopeOption.Required, tsTimeout))
 67                {
 68                    //从队列中检索订单
 69                    for (int i = 0; i < batchSize; i++)
 70                    {
 71                        try
 72                        {
 73                            //在一定时间 类接收队列的订单
 74                            if ((elapsedTime + queueTimeout + transactionTimeout) < tsTimeout.TotalSeconds)
 75                            {
 76                                queueOrders.Add(order.ReceiveFromQueue(queueTimeout));
 77                            }
 78                            else
 79                            {
 80                                i = batchSize;  // 结束循环
 81                            }
 82                            elapsedTime = new TimeSpan(DateTime.Now.Ticks).TotalSeconds - datatimeStarting.TotalSeconds;
 83                        }
 84                        catch (TimeoutException)
 85                        {
 86                            //没有可以等待的消息也结束循环
 87                            i = batchSize;
 88                        }
 89                    }
 90
 91                    //处理队列的订单
 92                    for (int k = 0; k < queueOrders.Count; k++)
 93                    {
 94                        order.Insert((OrderInfo)queueOrders[k]);
 95                        processedItems++;
 96                        totalOrdersProcessed++;
 97                    }
 98                    //处理完毕或者是超时
 99                    ts.Complete();
100                }
101                Console.WriteLine("(Thread Id " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId + ") batch finished, " + processedItems + " items, in " + elapsedTime.ToString() + " seconds.");
102            }
103        }
104    }
105}
106

      MSMQ技术除了用于异步处理之外，还可作为一种分布式处理技术应用。关于使用MSMQ进行分布式处理相关的内容，本人能力有限，还请大家查看相关的资料进行了解。
      本文介绍了MSMQ和多线程以及对PetShop 4.0中对MSMQ的应用进行了分析，结合之前我写的两篇关于MSMQ的相关知识点的介绍文章，对MSMQ算是建立了一个全面的认识，希望这三篇文章对大家学习MSMQ有所帮助。

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