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跟我一起学.NetCore之中间件(Middleware)应用和自定义

开发技术 开发技术 2周前 (09-08) 12次浏览

前言

Asp.NetCore中的请求管道是通过一系列的中间件组成的,使得请求会根据需求进行对应的过滤和加工处理。在平时开发中会时常引用别人定义好的中间件,只需简单进行app.Usexxx就能完成中间件的注册,但是对于一些定制化需求还得自己进行处理和封装,以下说说中间件的注册应用和自定义中间件;

正文

在上一小节中有简单提到,当注册第三方封装的中间件时,其实本质还是调用了IApplicationBuilder的Use方法;而在开发过程中,会使用以下三种方式进行中间件的注册:

  • Use:通过Use的方式注册中间件,可以控制是否将请求传递到下一个中间件;
  • Run:通过Run的方式注册中间件,一般用于断路或请求管道末尾,即不会将请求传递下去;
  • Map/MapWhen:请求管道中增加分支,条件满足之后就由分支管道进行处理,而不会切换回主管道;Map用于请求路径匹配,而MapWhen可以有更多的条件进行过滤;
  • UseMiddleWare : 一般用于注册自定义封装的中间件,内部其实是使用Use的方式进行中间件注册;

相信都知道我的套路了,光说不练假把式,来一个Asp.NetCore API项目进行以上几种中间件注册方式演示:

跟我一起学.NetCore之中间件(Middleware)应用和自定义

图中代码部分将原先默认注册的中间件删除了,用Use和Run的方式分别注册了两个中间件(这里只是简单的显示文字,里面可以根据需求添加相关逻辑),其中用Use注册的方式在上一节中已经提及到,直接将中间件添加链表中,这里就不再赘述了;

对于使用Run方式注册中间,小伙伴们肯定不甘心止于此吧,所以这里直接看Run是如何实现:

namespace Microsoft.AspNetCore.Builder
{
    public static class RunExtensions
    {
        // 也是一个扩展方法,但参数就是一个委托
        public static void Run(this IApplicationBuilder app, RequestDelegate handler)
        {
            // 参数校验,如果null就抛出异常
            if (app == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(app));
            }
            // 传入的委托校验,如果null也是抛出异常
            if (handler == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(handler));
            }
            // 这里其实只有一个 RequestDelegate执行逻辑,并没有传递功能
            // 本质也是使用方法Use
            app.Use(_ => handler);
        }
    }
}

通过代码可知,用Run方式只是将处理逻辑RequestDelegate传入,并没有传递的逻辑,所以Run注册的中间件就会形成断路,导致后面的中间件不能再执行了;

使用Map和MapWhen注册的方式,其实是给管道开一个分支,就像高速公路一样,有匝道,到了对应出口就进匝道了,就不能倒车回来了(倒回来扣你12分);同样,请求管道也是,当条件满足时,请求就走Map对应的分支管道,就不能重新返回主管道了;

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代码走一波,在注册中间件的地方增加Map的使用:

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Configure全部代码如下:

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    // 使用Use注册中间 
    app.Use(async (context, next) => {
        await context.Response.WriteAsync("Hello Use1rn");
        // 将请求传递到下一个中间件
        await next();
​
        await context.Response.WriteAsync("Hello Use1 Responsern");
    });
​
    // 使用Use注册中间   参数类型不一样
    app.Use(requestDelegate =>
    {
        return async (context) =>
        {
            await context.Response.WriteAsync("Hello Use2rn");
            // 将请求传递到下一个中间件
            await requestDelegate(context);
​
            await context.Response.WriteAsync("Hello Use2 Responsern");
        };
    });
    // 分支管道,只有匹配到路径才走分支管道
    app.Map("/Hello", builder =>
    {
        builder.Use(async (context, next) =>
        {
            await context.Response.WriteAsync("Hello MapUsern");
            // 将请求传递到分支管道的下一个中间件
            await next();
​
            await context.Response.WriteAsync("Hello MapUse Responsern");
        });
        // 注册分支管道中间件
        builder.Run(async context => {
            await context.Response.WriteAsync("Hello MapRun1~~~rn");
        });
        // 注册分支管道中间件
        builder.Run(async context => {
            await context.Response.WriteAsync("Hello MapRun2~~~rn");
        });
    });
​
     // 使用Run 
     app.Run(async context => {
         await context.Response.WriteAsync("Hello Run~~~rn");
     });
​
     //使用Run注册
     app.Run(async context => {
         await context.Response.WriteAsync("Hello Code综艺圈~~~rn");
     });
}

执行看效果:

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Map方式注册的分支管道只有路径匹配了才走,否则都会走主管道;

仔细的小伙伴肯定会说,那是在分支管道上用了Run注册中间件了,形成了断路,所以导致不能执行主管道剩下的中间件,好,那我们稍微改改代码:

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这样运行访问分支管道时会报错,因为分支管道中没有下一个中间件了,还调用下一个中间件,那肯定有问题;

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改了改,如下运行:

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进入匝道还想倒回来,12分不要了吗,哈哈哈;

MapWhen注册的分支管道逻辑和Map差不多类似,只是匹配的条件更加灵活而已,可以根据自己需求进行调节匹配,如下:

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看到这,小伙伴应该都知道,接下来肯定不会放过Map/MapWhen的实现:

  • Map

    public static IApplicationBuilder Map(this IApplicationBuilder app, PathString pathMatch, Action<IApplicationBuilder> configuration)
    {
        // 进行参数校验 IApplicationBuilder对象不能为空
        if (app == null)
        {
            throw new ArgumentNullException(nameof(app));
        }
        // 进行参数校验 传进的委托对象不能为空
        if (configuration == null)
        {
            throw new ArgumentNullException(nameof(configuration));
        }
        // 匹配的路径末尾不能有"/",否则就抛异常
        if (pathMatch.HasValue && pathMatch.Value.EndsWith("/", StringComparison.Ordinal))
        {
            throw new ArgumentException("The path must not end with a '/'", nameof(pathMatch));
        }
    ​
        // 克隆一个IApplicationBuilder,共用之前的属性,这里其实创建了分支管道
        var branchBuilder = app.New();
        // 将创建出来的branchBuilder进行相关配置
        configuration(branchBuilder);
        // 构造出分支管道
        var branch = branchBuilder.Build();
        // 将构造出来的管道和匹配路径进行封装
        var options = new MapOptions
        {
            Branch = branch,
            PathMatch = pathMatch,
        };
        // 注册中间件
        return app.Use(next => new MapMiddleware(next, options).Invoke);
    }
    ​
    // MapMiddleware 的Invoke方法,及如何进入分支管道处理的
    public async Task Invoke(HttpContext context)
    {
        // 参数判断
        if (context == null)
        {
            throw new ArgumentNullException(nameof(context));
        }
    ​
        PathString matchedPath;
        PathString remainingPath;
    ​
        // 判断是否匹配路径,如果匹配上就进入分支
        if (context.Request.Path.StartsWithSegments(_options.PathMatch, out matchedPath, out remainingPath))
        {
            // 更新请求地址
            var path = context.Request.Path;
            var pathBase = context.Request.PathBase;
            context.Request.PathBase = pathBase.Add(matchedPath);
            context.Request.Path = remainingPath;
    ​
            try
            {
                // 进入分支管道
                await _options.Branch(context);
            }
            finally
            {
                // 恢复原先请求地址,回到主管道之后,并没有进行主管道也下一个中间件的传递,所以主管道后续不在执行
                context.Request.PathBase = pathBase;
                context.Request.Path = path;
            }
        }
        else
        {
            // 匹配不到路径就继续主管道执行
            await _next(context);
        }
    }
    
  • MapWhen:其实和Map差不多,只是传入的匹配规则不一样,比较灵活:

    public static IApplicationBuilder MapWhen(this IApplicationBuilder app, Predicate predicate, Action<IApplicationBuilder> configuration)
    {
        if (app == null)
        {
            throw new ArgumentNullException(nameof(app));
        }
    ​
        if (predicate == null)
        {
            throw new ArgumentNullException(nameof(predicate));
        }
    ​
        if (configuration == null)
        {
            throw new ArgumentNullException(nameof(configuration));
        }
    ​
        // 构建分支管道,和Map一致
        var branchBuilder = app.New();
        configuration(branchBuilder);
        var branch = branchBuilder.Build();
    ​
        // 封装匹配规则
        var options = new MapWhenOptions
        {
            Predicate = predicate,
            Branch = branch,
        };
        // 注册中间件
        return app.Use(next => new MapWhenMiddleware(next, options).Invoke);
    }
    // MapWhenMiddleware 的Invoke方法
    public async Task Invoke(HttpContext context)
    {
        // 参数校验
        if (context == null)
        {
            throw new ArgumentNullException(nameof(context));
        }
        // 判断是否匹配规则,如果匹配就进入分支管道
        if (_options.Predicate(context))
        {
            await _options.Branch(context);
        }
        else
        {
            // 没有匹配就继续执行主管道
            await _next(context);
        }
    }
    

现在是不是清晰明了多了,不懵了吧;还没完呢,继续往下;

上面注册中间件的方式是不是有点不那么好看,当中间件多了时候,可读性很是头疼,维护性也得花点功夫,所以微软肯定想到这了,提供了类的方式进行中间件的封装(但是要按照约定来),从而可以像使用第三方中间件那样简单,如下:

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使用及运行:

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是不是自定义也没想象中那么难,其中注册封装的中间件时,在扩展方法中使用了app.UseMiddleware()进行注册,这个上一节中提到过,就是那段在上一节中有点嫌早的代码,这里就拷过来了(偷个懒):

// 看着调用的方法
public static IApplicationBuilder UseMiddleware<TMiddleware>(this IApplicationBuilder app, params object[] args)
{
    // 内部调用了以下方法
    return app.UseMiddleware(typeof(TMiddleware), args);
}
// 其实这里是对自定义中间件的注册,这里可以不用太深入了解
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);
    }
    // 取得容器
    var applicationServices = app.ApplicationServices;
    // 反编译进行包装成注册中间件的样子(Func<ReuqestDelegate,RequestDelegate>),但可以看到本质使用IApplicationBuilder中Use方法
    return app.Use(next =>
    {
        // 获取指定类型中的方法列表
        var methods = middleware.GetMethods(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public);
        // 找出名字是Invoke或是InvokeAsync的方法
        var invokeMethods = methods.Where(m =>
            string.Equals(m.Name, InvokeMethodName, StringComparison.Ordinal)
            || string.Equals(m.Name, InvokeAsyncMethodName, StringComparison.Ordinal)
            ).ToArray();
        // 如果有多个方法 ,就抛出异常,这里保证方法的唯一
        if (invokeMethods.Length > 1)
        {
            throw new InvalidOperationException(Resources.FormatException_UseMiddleMutlipleInvokes(InvokeMethodName, InvokeAsyncMethodName));
        }
        // 如果没有找到,也就抛出异常
        if (invokeMethods.Length == 0)
        {
            throw new InvalidOperationException(Resources.FormatException_UseMiddlewareNoInvokeMethod(InvokeMethodName, InvokeAsyncMethodName, middleware));
        }
        // 取得唯一的方法Invoke或是InvokeAsync方法
        var methodInfo = invokeMethods[0];
        // 判断类型是否返回Task,如果不是就抛出异常,要求返回Task的目的是为了后续包装RequestDelegate
        if (!typeof(Task).IsAssignableFrom(methodInfo.ReturnType))
        {
            throw new InvalidOperationException(Resources.FormatException_UseMiddlewareNonTaskReturnType(InvokeMethodName, InvokeAsyncMethodName, nameof(Task)));
        }
        // 判断方法的参数,参数的第一个参数必须是HttpContext类型
        var parameters = methodInfo.GetParameters();
        if (parameters.Length == 0 || parameters[0].ParameterType != typeof(HttpContext))
        {
            throw new InvalidOperationException(Resources.FormatException_UseMiddlewareNoParameters(InvokeMethodName, InvokeAsyncMethodName, nameof(HttpContext)));
        }
​
        // 开始构造RequestDelegate对象
        var ctorArgs = new object[args.Length + 1];
        ctorArgs[0] = next;
        Array.Copy(args, 0, ctorArgs, 1, args.Length);
        // 这里找到参数匹配最多的构造函数进行实例创建
        var instance = ActivatorUtilities.CreateInstance(app.ApplicationServices, middleware, ctorArgs);
        // 如果参数只有一个HttpContext 就包装成一个RequestDelegate返回
        if (parameters.Length == 1)
        {
            return (RequestDelegate)methodInfo.CreateDelegate(typeof(RequestDelegate), instance);
        }
        // 如果参数有多个的情况就单独处理,这里不详细进去了
        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);
        };
    });
}

可以看出,框架将我们封装的中间件类进行了反射获取对应的方法和属性,然后封装成中间件(Func<RequestDelegate,RequestDelegate>)的样子,从而是得编码更加方便,中间件更容易分类管理了;通过以上代码注释也能看出在封装中间件的时候对应的约定,哈哈哈,是不是得重新看一遍代码(如果这样,目标达到了);对了,框架提供了IMiddleware了接口,实现中间件的时候可以实现,但是约定还是一个不能少;

总结

我去,不能熬了,再熬明天起不来跑步了;这篇内容有点多,之所以没分开,感觉关联性比较强,一口气看下来比较合适;下一节说说文件相关的点;

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