ASP.NET Core Middleware的实现方法详解

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

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：选择性的注入中间件 

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对猪先飞的支持。