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通過重建Hosting系統理解HTTP請求在ASP.NET Core管道中的處理流程[上]:采用管道處理請求,hostingcore

編輯:關於.NET

通過重建Hosting系統理解HTTP請求在ASP.NET Core管道中的處理流程[上]:采用管道處理請求,hostingcore


之所以稱ASP.NET Core是一個Web開發平台,而不是一個單純的開發框架,源於它具有一個極具擴展性的請求處理管道,我們可以通過對這個管道的定制來滿足各種場景下的HTTP處理需求。ASP. NET Core應用的很多特性,比如路由、認證、會話、緩存等,都是通過對管道的定制來實現的。我們甚至可以通過管道定制在ASP.NET Core平台上創建我們自己的Web框架,實際上MVC和SingalR這兩個重要的Web框架也是采用這樣的方式創建的。 本文已經同步到《ASP.NET Core框架揭秘》之中]

 

目錄
一、從Hello World說起
二、管道的構成
三、管道的定制

一、從Hello World說起

HTTP協議自身的特性決定了任何一個Web應用的工作方式都是監聽、接收並處理HTTP請求,並在最終對請求予以響應,HTTP請求處理是管道式設計典型的應用場景。具體來說,我們根據具體的HTTP處理請求構建一個管道,接收到的HTTP請求消息想水一樣流入這個管道,組成這個管道的各個環節依次對它作相應的處理。處理的結果同樣轉變成消息逆向流入這個管道進行處理,並最終轉變成回復給客戶端的HTTP響應。ASP.NET Core的消息處理管道從設計的角度來講是非常簡單的,但是從具體實現的角度則相對復雜並相對難以理解,為了讓讀者朋友們通過本章對此具有深刻的理解,我們從簡單的部分講起。

為了使讀者朋友們能夠以最直觀的感受認識ASP.NET Core的消息處理管道,我們來創建一個最簡單的Hello World程序。這是一個控制台應用,整個程序由如下所示的五行代碼組成。當我們運行這個程序之後,一個名為KestrelServer的服務器將會啟動並綁定到本機上的5000端口進行請求監聽。針對所有接收到的請求,我們都有會響應一個“Hello World”字符串。

   1: public class Program
   2: {
   3:     public static void Main()
   4:     {
   5:         new WebHostBuilder()
   6:             .UseKestrel()
   7:             .Configure(app => app.Run(async context=> await context.Response.WriteAsync("Hello World")))            
   8:             .Build()
   9:             .Run();
  10:     }
  11: }

這個程序涉及到一個名為WebHost重要的對象, 它可以看成是Web應用的宿主,啟動Web應用本質上就是啟動作為宿主的WebHost對象。WebHostBuilder是WebHost的創建者,我們調用它的Build方法創建相應的WebHost。當我們調用WebHost的擴展方法Run啟動應用的時候,用於監聽、接收、處理和響應HTTP請求的管道隨之被建立。那麼在這個過程中,通過調用Configure方法注冊到WebHostBuilder上的委托對象(委托類型為Action<IApplicationBuilder>)將用於管道的定制。總的來說,ASP.NET Core管道由WebHost在啟動的時候構建,WebHostBuilder則是後者的創建者,下圖揭示了三者之間的關系。

 

二、管道的構成

HTTP請求處理流程始於對請求的監聽與接收,終於對請求的響應,這兩項工作均由同一個對象來完成,我們稱之為 “服務器(Server)” 。盡管ASP.NET Core的請求處理管道可以被自由地訂制,但是該管道必須有一個Server,Server是整個管道的 “龍頭” 。在上面的這個Hello World應用中,在調用WebHostBuilder的Build方法創建一個WebHost之前,我們調用了它的一個擴展方法UseKestrel,這個方法的作用就是為後續構建的管道注冊一個名為KestrelServer的Server。

隨著WebHost的Start方法(當我們調用WebHost的擴展方法Run時,它的Start方法會自動被調用)的調用,定制的管道會被構建出來,管道的服務器將會綁定到一個預設的端口(比如KestrelServer默認采用5000作為監聽端口)開始監聽請求。HTTP請求一旦抵達,Server會並將其標准並分發給管道後續的節點,我們將管道中位於服務器之後的節點稱為“中間件(Middleware)”。每個中間件都具有各自獨立的功能,比如我們有專門實現路由功能的中間件,有專門實施用戶認證的中間件。所謂的管道定制體現在根據具體的需求選擇對應的中間件組成最終處理請求的管道。下圖揭示了由一個服務器和一組中間件構成的請求處理管道。

一個建立在ASP.NET Core之上的應用一般都是根據某個框架開發的,一般來說,開發框架本身就是通過某一個或者多個中間件構建的。以ASP.NET Core MVC這個最著名的開發框架為例,它實際上是借助於一個叫做 “路由” 的中間件實現了請求地址與Controller/Action之間的映射,並在此基礎實現了激活Controller、執行Action以及呈現View等一系列的功能。所以應用程序可以視為某個中間件的一部分,如果一定要將它獨立出來,整個請求處理管道將呈現出如下圖所示的結構。

 

三、管道的定制

在演示的Hello World程序中,我們在調用擴展方法UseKestrel注冊KestrelServer服務器之後,還調用WebHostBuilder如下一個名為Configure的擴展方法注冊了一個類型為Action<IApplicationBuilder>的委托對象。從請求處理管道的角度來講,注冊這個委托對象的目的在於對構建的管道進行定制,說得更加具體一點,我們利用這個類型為管道注冊需要的中間件。演示實例中注冊的這個委托對象調用ApplicationBuilder的擴展方法Run注冊了一個中間件來為每個請求響應一個 “Hello World” 字符串。

   1: public static IWebHostBuilder Configure(this IWebHostBuilder hostBuilder, Action<IApplicationBuilder> configureApp) 

除了通過調用WebHostBuilder的Configure方法注冊一個Action<IApplicationBuilder>類型的委托,注冊中間定義管道的邏輯更多地還是定義在一個單獨的類型中。由於管道的定制總是在應用啟動(Startup)的時候進行,我們一般稱這個用於定制管道的類型為“啟動類型”,並在大部分情況下會直接命名為Startup。按照約定,通過注冊中間件定制管道的操作會實現在名為Configure的方法中,方法的第一個參數類型必須是IApplicationBuilder接口,後面可定義任意數量和類型的參數,當這個方法被ASP.NET Core框架調用的時候,這些參數會采用依賴注入的方式來提供。啟動類型可以通過調用WebHostBuilder的擴展方法UseStartup<T>進行注冊,如下面的代碼與前面演示的實例是完全等效的。

   1: public class Program
   2: {
   3:     public static void Main()
   4:     {
   5:         new WebHostBuilder()
   6:             .UseKestrel()
   7:             .UseStartup<Startup>()
   8:             .Build()
   9:             .Run();
  10:     }
  11:     public class Startup
  12:     {
  13:         public void Configure(IApplicationBuilder app)
  14:         {
  15:             app.Run(async context => await context.Response.WriteAsync("Hello World"));
  16:         }
  17:     }
  18: }

在真正的項目開發中,我們會利用ApplicationBuilder注冊相應的中間件進而構建一個適合當前請求處理需求的管道。如下面的代碼片段所示,我們除了按照如上的方式調用擴展方法UseMvc注冊了支撐MVC框架的中間件(實際上是一個實現路由的中間件)之外,我們還通過調用其它的擴展方法注冊了相應的中間件實現了對靜態文件的訪問(UseStaticFiles)、錯誤頁面的呈現(UseExceptionHandler)以及基於ASP.NET Identity Framework的認證(UseIdentity)。

   1: public class Startup
   2: {
   3:     public void Configure(IApplicationBuilder app)
   4:     {
   5:         app.UseExceptionHandler("/Home/Error");
   6:         app.UseStaticFiles();
   7:         app.UseIdentity();           
   8:  
   9:         app.UseMvc();
  10:     }
  11: }

 


通過重建Hosting系統理解HTTP請求在ASP.NET Core管道中的處理流程[上]:采用管道處理請求
通過重建Hosting系統理解HTTP請求在ASP.NET Core管道中的處理流程[中]:管道如何處理請求
通過重建Hosting系統理解HTTP請求在ASP.NET Core管道中的處理流程[下]:管道如何創建

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