ASP.NET Core HTTP 管道中的那些事兒

前言馬上2016年就要過去了，時間可是真快啊。上次寫完 Identity 系列之後，反響還不錯，所以本來打算寫一個 ASP.NET Core 中間件系列的，但是中間遇到了很多事情。首先是 NPOI 的移植工作，移植過後還有一些Bug需要修複，然後一個事情是一個有關於分散式架構中消息一致性的一個中 ...

前言

馬上2016年就要過去了，時間可是真快啊。

上次寫完 Identity 系列之後，反響還不錯，所以本來打算寫一個 ASP.NET Core 中間件系列的，但是中間遇到了很多事情。首先是 NPOI 的移植工作，移植過後還有一些Bug需要修複，然後一個事情是一個有關於分散式架構中消息一致性的一個中間件設計開發工作，還有就是博客還要堅持寫，最後就是還有好幾本書需要讀，以及消化學習，所以深深感覺到時間不夠用。廢話不多說了，進入主題。

大部分中間件都是要依賴於 HTTP 管道和 HttpAbstractions 提供的上下文的，所以有必要先介紹一下 ASP.NET Core 在管道中封裝了什麼，瞭解清楚之後有助於更高的進階學習。你看不懂也沒有關係，對這些概念有一個認識就可以了，不需要你精通每一步都具體做了哪些東西，達到會用就是我的目的。因為我覺得隨著你以後開發的深入，對這些東西使用多了之後，自然會想瞭解更多，到那個時候，你就會去看源碼了。

IApplicationBuilder

IApplicationBuilder 是應用大家最熟悉它的地方應該就是位於 Startup.cs 文件中的 Configure 方法了吧

public void Configure(IApplicationBuilder app, ILoggerFactory loggerFactory)
{
    app.UseDeveloperExceptionPage();
    app.UseStaticFiles();
    app.UseMvc();
}

IApplicationBuilder 就像其名字一樣，其實很簡單，就是對內做了一個介面封裝，對外提供了一個擴展，具體來說就是

對內封裝了

IServiceProvider ApplicationServices { get; set; }：應用程式使用的服務，就是ConfigureServices註入的那些。
IFeatureCollection ServerFeatures { get; }： 工具箱對象，下麵會提到的。
IDictionary<string, object> Properties { get; } ：橫跨各個中間件，在他們之間共用數據。

對外擴展了

IApplicationBuilder Use(Func<RequestDelegate, RequestDelegate> middleware)：註冊中間件

還有一個 Build 用來返回管道最終的 HttpContext 狀態

RequestDelegate Build(); : 最終的 RequestDelegate 形態

沒什麼複雜的東西，就這幾個東西需要瞭解，下麵是一個 IApplicationBuilder 的貼圖，看起來應該會更直觀。

那 RequestDelegate 又是什麼東西呢？

RequestDelegate

RequestDelegate 是一個委托，是以委托形式對 HttpContext 的封裝，在 ASP.NET Core 中也是非常重要的一個對象，先看一下定義吧。

namespace Microsoft.AspNetCore.Http
{
    public delegate Task RequestDelegate(HttpContext context);
}

為什麼說這個對象很重要呢，因為在管道中所有的中間件都是直接或者間接的使用到它來做一些功能，因為它包裝這 HttpContext 的嘛，而在Web開發中 HttpContext 的地位又是如此的高，接下來就說說 HttpContext。

HttpContext

HttpContext 應該是做Web開發最熟悉的一個對象了，在這個對象中，封裝著Http整個管道中的關鍵對象信息，這個對象同時伴隨著整個管道中傳輸，也就是會經歷整個請求的生命周期，所以這個對象非常重要，也是學習Web開發的一個基礎知識。

與傳統 .NET Framework 中的 System.Web.HttpContext 不同的是，在 ASP.NET Core 中 HttpContext 是一個抽象類，位於 Microsoft.AspNetCore.Http 命名空間下。它有一個預設的實現叫 DefaultHttpContext 位於 Microsoft.AspNetCore.Http 程式集。

我們知道以前的 System.Web.HttpContext 是怎麼創建的吧？

在傳統ASP.NET程式中，IIS接收到請求之後，會交給 aspnet_isapi.dll 這個程式集，程式集啟動 ASP.NET 運行環境，然後調用 ISAPIRuntime 進行封裝，封裝之後就是一個 HttpWorkRequest 對象了，然後由 HttpRuntime將其轉化為一個HttpContext。

所以在System.Web.HttpContext中，其構造函數為 HttpWorkerRequest

namespace System.Web
{
    public sealed class HttpContext : IServiceProvider, IPrincipalContainer
    {
        public HttpContext(HttpWorkerRequest wr);
    }
}

也就是說其實構建HttpContext所有的信息都是來自於 IIS 傳遞下來的 HttpWorkerRequest。

現在，忘了它吧，是的全部忘掉，這個時候你又要罵微軟了，尼瑪當年為了面試這個東西不知道背了多少遍。 =_=

沒辦法，時代要發展要進步，我們也需要不斷的學習，那在 ASP.NET Core 中，沒有了 IIS ，它的 HttpContext 又是如何生成的呢？構建 HttpContext 所需的信息又怎麼來的呢？客官不要著急，聽我慢慢分解

IFeatureCollection

這裡就需要先說一下另外一個比較重要介面了，它就是 IFeatureCollection 介面，這個介面是幹嘛的呢？我們先看一下它的定義：

public interface IFeatureCollection : IEnumerable<KeyValuePair<Type, object>>
{

    bool IsReadOnly { get; }

    int Revision { get; }

    object this[Type key] { get; set; }

    TFeature Get<TFeature>();

    void Set<TFeature>(TFeature instance);
}

看到這個介面的定義應該能夠明白其功能了，介面繼承於IEnumerable<KeyValuePair<Type, object>> 說明介面是一個鍵值對的集合，我們給介面取個名字吧，叫“工具箱”。

有些同學應該猜出來了，是的，ASP.NET Core中構建 HttpContext 就是所有需要的組件都是來自於 工具箱，那麼 工具箱 裡面都有什麼呢？可以看到工具箱裡面有 IHttpRequestFeature， IHttpResponseFeature， ISessionFeature 等等還有很多就不一一列舉了，正是由於這一個一個的工具箱裡面的工具，最終構建成為了整個 HttpContext 對象。我們來看一下 HttpContext 對象的構造函數：

namespace Microsoft.AspNetCore.Http
{
    public class DefaultHttpContext : HttpContext
    {
        public DefaultHttpContext(IFeatureCollection features)
        {
             Initialize(features);
        }
    }
}

沒錯吧，有同學可能要問了，工具箱裡面的這些工具什麼時候初始化的呢？先別急，我們先看看我們熟悉的 Request 和 Response。

HttpRequest

同樣在 ASP.NET Core ，HttpRequest 也成為了一個抽象類，它的預設實現叫 DefaultHttpRequest，主要是封裝瀏覽器對伺服器的請求的各種數據，包括瀏覽器請求的網址，查詢字元串數據或表單數據等等...

不一一詳細介紹了，都是很簡單的內容。

HttpResponse

HttpResponse 也成為了一個抽象類，它的預設實現叫 DefaultHttpResponse，主要是是伺服器接收到瀏覽器的請求後，處理返回結果常用的一個對象。

ASP.NET Core 管道

是時候該解釋一下上面的 工具箱 初始化的問題了，我想我用一個圖來直接說明管道中的請求再合適不過了，下麵就是一個 ASP.NET Core 整個服務端構建管道一個流程圖：

從圖中可以看到，RequestDelegate 攜帶著 HttpContext 一路經過各種 Server、Hosting 等，最終到達了由 IApplicationBuilder 構建出來的 Application pipeline 這一管道區域，然後再經過各種中間件處理，最終構建出來了我們的 Response，而我們的工具箱 也正是在這個過程中變得 “ 飽滿 ” 起來。

有一個需要知道的知識點就是，中間件是怎麼樣添加或者叫註冊到管道中的呢？又是如何被應用起來的呢？

上面的圖可以看到，橙色區域的 Application pipeline 是由 IApplicationBuilder 構建起來的。也就是說我們可以在 IApplicationBuilder 做點什麼東西來添加我們的中間件。是的 IApplicationBuilder 暴露出來了一個 IApplicationBuilder Use(Func<RequestDelegate, RequestDelegate> middleware); 方法來讓我們註冊中間件，也就是說位於 Startup.cs 文件中的 Configure 方法。

那麼又是怎麼樣應用起來的呢？ IApplicationBuilder 在 Hosting 中有一個 IApplicationBuilderFactory 的對象，Hosting 通過這個Factory 創建之後就會傳遞到了 HostingApplication 對象中，最後由 IWebHost 對象調用 IServer 對象的Start 同時把 HostingApplication傳遞進去來最終啟動服務端。可以對照上面的圖理解一下。

總結

在本篇中，我們知道了 ASP.NET Core Http 管道中的幾個對象，他們分別是 IApplicationBuilder , RequestDelegate , HttpContext , HttpRequest , HttpResponse，IFeatureCollection 等，然後也知道了他們之間的關係，接著我們通過一個管道流程圖知道了他們的調用關係，也知道瞭如何向管道中註冊中間件。

總體來說的話，本篇內容都比較抽象，寫這篇文章也花了我很多的時間，如果你覺得對你有幫助的話，感謝右下角的【推薦】。