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探究ASP.NET Core Middleware 实现

Julian_酱 2019-01-29 15:55:00 阅读数:151 评论数:0 点赞数:0 收藏数:0

概念

ASP.NET Core Middleware是在应用程序处理管道pipeline中用于处理请求和操作响应的组件。

每个组件:

  • 在pipeline中判断是否将请求传递给下一个组件

  • 在处理管道的下个组件执行之前和之后执行一些工作, HttpContxt对象能跨域请求、响应的执行周期

 

特性和行为

ASP.NET Core处理管道由一系列请求委托组成,一环接一环的被调用, 下面给出自己绘制的Middleware pipeline流程图:
 

从上图可以看出,请求自进入处理管道,经历了四个中间件,每个中间件都包含后续紧邻中间件 执行委托(next)的引用,同时每个中间件在交棒之前和交棒之后可以自行决定参与一些Http请求和响应的逻辑处理。

每个中间件还可以决定不将请求转发给下一个委托,这称为请求管道的短路(短路是有必要的,某些专有中间件比如 StaticFileMiddleware 可以在完成功能之后,避免请求被转发到其他动态处理过程)。

 
源码实现
观察一个标准的中间件代码的写法和用法:
using System.Threading.Tasks;
using Alyio.AspNetCore.ApiMessages;
using Gridsum.WebDissector.Common;
using Microsoft.AspNetCore.Http;
namespace Gridsum.WebDissector
{
sealed class AuthorizationMiddleware
{
private readonly RequestDelegate _next; // 下一个中间件执行委托的引用
public AuthorizationMiddleware(RequestDelegate next)
{
_next = next;
}
public Task Invoke(HttpContext context) // 贯穿始终的HttpContext对象
 {
if (context.Request.Path.Value.StartsWith("/api/"))
{
return _next(context);
}
if (context.User.Identity.IsAuthenticated && context.User().DisallowBrowseWebsite)
{
throw new ForbiddenMessage("You are not allow to browse the website.");
}
return _next(context);
}
}
}
public static IApplicationBuilder UserAuthorization(this IApplicationBuilder app)
{
return app.UseMiddleware<AuthorizationMiddleware>();
}
// 启用该中间件,也就是注册该中间件
app.UserAuthorization();
 

标准的中间件使用方式是如此简单明了,带着几个问题探究一下源码实现

(1).中间件传参是怎样完成的: app.UseMiddleware<Authorization>(AuthOption); 我们传参的时候,为什么能自动注入中间件构造函数非第1个参数

(2).编写中间件的时候,为什么必须要定义特定的 Invoke/InvokeAsync 函数?

(3).设定中间件的顺序很重要,中间件的嵌套顺序是怎么确定的 ?

 

思考以上标准中间件的行为: 输入下一个中间件的执行委托Next, 定义当前中间件的执行委托Invoke/InvokeAsync;

      每个中间件完成了 Func<RequestDelegate,RequestDelegate>这样的行为;

      通过参数next与下一个中间件的执行委托Invoke/InvokeAsync 建立"链式"关系。

public delegate Task RequestDelegate(HttpContext context);
 
//-----------------节选自 Microsoft.AspNetCore.Builder.UseMiddlewareExtensions------------------
/// <summary>
/// Adds a middleware type to the application's request pipeline.
/// </summary>
/// <typeparam name="TMiddleware">The middleware type.</typeparam>
/// <param name="app">The <see cref="IApplicationBuilder"/> instance.</param>
/// <param name="args">The arguments to pass to the middleware type instance's constructor.</param>
/// <returns>The <see cref="IApplicationBuilder"/> instance.</returns>
public static IApplicationBuilder UseMiddleware<TMiddleware>(this IApplicationBuilder app, params object[] args)
{
return app.UseMiddleware(typeof(TMiddleware), args);
}
/// <summary>
/// Adds a middleware type to the application's request pipeline.
/// </summary>
/// <param name="app">The <see cref="IApplicationBuilder"/> instance.</param>
/// <param name="middleware">The middleware type.</param>
/// <param name="args">The arguments to pass to the middleware type instance's constructor.</param>
/// <returns>The <see cref="IApplicationBuilder"/> instance.</returns>
public static IApplicationBuilder UseMiddleware(this IApplicationBuilder app, Type middleware, params object[] args)
{
if (typeof(IMiddleware).GetTypeInfo().IsAssignableFrom(middleware.GetTypeInfo()))
{
// IMiddleware doesn't support passing args directly since it's
// activated from the container
if (args.Length > 0)
{
throw new NotSupportedException(Resources.FormatException_UseMiddlewareExplicitArgumentsNotSupported(typeof(IMiddleware)));
}
return UseMiddlewareInterface(app, middleware);
}
var applicationServices = app.ApplicationServices;
return app.Use(next =>
{
var methods = middleware.GetMethods(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public);
// 执行委托名称被限制为Invoke/InvokeAsync
var invokeMethods = methods.Where(m => string.Equals(m.Name, InvokeMethodName, StringComparison.Ordinal) || string.Equals(m.Name, InvokeAsyncMethodName, StringComparison.Ordinal) ).ToArray(); if (invokeMethods.Length > 1) { throw new InvalidOperationException(Resources.FormatException_UseMiddleMutlipleInvokes(InvokeMethodName, InvokeAsyncMethodName)); } if (invokeMethods.Length == 0) { throw new InvalidOperationException(Resources.FormatException_UseMiddlewareNoInvokeMethod(InvokeMethodName, InvokeAsyncMethodName, middleware)); } var methodInfo = invokeMethods[0]; if (!typeof(Task).IsAssignableFrom(methodInfo.ReturnType)) { throw new InvalidOperationException(Resources.FormatException_UseMiddlewareNonTaskReturnType(InvokeMethodName, InvokeAsyncMethodName, nameof(Task))); } var parameters = methodInfo.GetParameters(); if (parameters.Length == 0 || parameters[0].ParameterType != typeof(HttpContext)) { throw new InvalidOperationException(Resources.FormatException_UseMiddlewareNoParameters(InvokeMethodName, InvokeAsyncMethodName, nameof(HttpContext))); } var ctorArgs = new object[args.Length + 1]; ctorArgs[0] = next; Array.Copy(args, 0, ctorArgs, 1, args.Length);
 // 通过反射形成中间件实例的时候,构造函数第一个参数被指定为 下一个中间件的执行委托

var
instance = ActivatorUtilities.CreateInstance(app.ApplicationServices, middleware, ctorArgs); if (parameters.Length == 1) { return (RequestDelegate)methodInfo.CreateDelegate(typeof(RequestDelegate), instance); }
// 当前执行委托除了可指定HttpContext参数以外, 还可以注入更多的依赖参数
var factory = Compile<object>(methodInfo, parameters); return context => { var serviceProvider = context.RequestServices ?? applicationServices; if (serviceProvider == null) { throw new InvalidOperationException(Resources.FormatException_UseMiddlewareIServiceProviderNotAvailable(nameof(IServiceProvider))); } return factory(instance, context, serviceProvider); }; }); } //-------------------节选自 Microsoft.AspNetCore.Builder.Internal.ApplicationBuilder------------------- private readonly IList<Func<RequestDelegate, RequestDelegate>> _components = new List<Func<RequestDelegate, RequestDelegate>>(); publicIApplicationBuilder Use(Func<RequestDelegate,RequestDelegate> middleware) { this._components.Add(middleware); return this; } public RequestDelegate Build() { RequestDelegate app = context => { context.Response.StatusCode = 404; return Task.CompletedTask; }; foreach (var component in _components.Reverse()) { app = component(app); } return app;
}

 

通过以上代码我们可以看出:

  • 注册中间件的过程实际上,是给一个 Type= List<Func<RequestDelegate, RequestDelegate>> 的容器依次添加元素的过程;
  • 容器中每个元素对应每个中间件的行为委托Func<RequestDelegate, RequestDelegate>, 这个行为委托包含2个关键行为:输入下一个中间件的执行委托next:RequestDelegate, 完成当前中间件的Invoke函数: RequestDelegate;
  • 通过build方法完成前后中间件的链式传值关系

 

 

 

分析源码:回答上面的问题:

  1. 使用反射构造中间件的时候,第一个参数Array[0] 是下一个中间件的执行委托

  2. 当前中间件执行委托 函数名称被限制为: Invoke/InvokeAsync, 函数支持传入除HttpContext之外的参数

  3. 按照代码顺序添加进入 _components容器, 通过后一个中间件的执行委托 -----(指向)----> 前一个中间件的输入执行委托建立链式关系。

 

附:非标准中间件的用法

短路中间件、 分叉中间件、条件中间件
 

整个处理管道的形成,存在一些管道分叉或者临时插入中间件的行为,一些重要方法可供使用

  • Use方法是一个注册中间件的简便写法

  • Run方法是一个约定,一些中间件使用Run方法来完成管道的结尾

  • Map扩展方法:请求满足指定路径,将会执行分叉管道,强调满足 path

  • MapWhen方法:HttpContext满足条件,将会执行分叉管道:

  • UseWhen方法:HttpContext满足条件 则插入中间件  

 

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