ASP.NET Core 3.0 自动挡换手动挡：在 Middleware 中执行 Controller Action

最近由于发现奇怪的 System.Data.SqlClient 性能问题（详见之前的博文），被迫提前了向 .NET Core 3.0 的升级工作（3.0 Preview 5 中问题已被修复）。郁闷的是，在刚开始对部分项目进行升级的时候就遇到了一个障碍，我们基于 Razor Class Library 实现的自定义错误页面由于属性路由问题无法在 ASP.NET Core 3.0 Preview 5 中正常工作（详见博问），一番排查后也没找到解决方法。

为了不影响升级进展，我们被迫采用了一种不常用的解决方法 —— 在中间件中直接调用 Controller Action 渲染视图显示自定义错误页面，也就是将原先由 ASP.NET Core Runtime 自动执行的 Controller Action （自动挡）改为手工执行（手动挡）。

原以为不就是比踩油门多了踩离合器和挂挡吗，应该不会很难。哪知点火后，挂挡都不知道在哪挂。Action 方法非常特殊，调用它要做很多准备工作，就如挂挡之前要先自己给车安装离合器和挂挡装置，再加上是手动挡新手，开始都不知道从哪下手。

幸亏在 ASP.NET Core 3.0 的源码中翻到了一本小册子 —— ControllerActionDescriptorBuilder.cs 中的 CreateActionDescriptor 方法，才有了点参考。

private static ControllerActionDescriptor CreateActionDescriptor(...)
{
    var actionDescriptor = new ControllerActionDescriptor
    {
        ActionName = action.ActionName,
        MethodInfo = action.ActionMethod,
    };

    actionDescriptor.ControllerName = controller.ControllerName;
    actionDescriptor.ControllerTypeInfo = controller.ControllerType;
    AddControllerPropertyDescriptors(actionDescriptor, controller);

    AddActionConstraints(actionDescriptor, selector);
    AddEndpointMetadata(actionDescriptor, selector);
    AddAttributeRoute(actionDescriptor, selector);
    AddParameterDescriptors(actionDescriptor, action);
    AddActionFilters(actionDescriptor, action.Filters, controller.Filters, application.Filters);
    AddApiExplorerInfo(actionDescriptor, application, controller, action);
    AddRouteValues(actionDescriptor, controller, action);
    AddProperties(actionDescriptor, action, controller, application);

    return actionDescriptor;
}

在这本小手册的指导下，经过无数次熄火（NullReferenceException） 后，总算把用手动挡把车开了起来，于是有了这篇随笔分享一点驾车小经验。

手动挡的操作杆主要有：RouteData, ActionDescriptor, ActionContext, ActionInvokerFactory, ControllerActionInvoker

其中最难操作的也是最重要的是 ActionDescriptor ，绝大多数的熄火都是在操作它时发生的，它有8个属性需要赋值，有些属性即使没用到也要进行初始化赋值，不然立马熄火（null引用异常）。

ActionDescriptor 的操作方法如下

private static ActionDescriptor CreateActionDescriptor<TController>(string actionName, RouteData routeData)
{
    var controllerType = typeof(TController);
    var actionDesciptor = new ControllerActionDescriptor()
    {
        ControllerName = controllerType.Name,
        ActionName = actionName,
        FilterDescriptors = new List<FilterDescriptor>(),
        MethodInfo = controllerType.GetMethod(actionName, BindingFlags.Public | BindingFlags.Instance),
        ControllerTypeInfo = controllerType.GetTypeInfo(),
        Parameters = new List<ParameterDescriptor>(),
        Properties = new Dictionary<object, object>(),
        BoundProperties = new List<ParameterDescriptor>()
    };

    //...
}

ControllerActionDescriptor 继承自 ActionDescriptor ，上面的赋值操作中真正传递有价值数据的是 ControllerName, ActionName, MethodInfo, ControllerTypeInfo 。一开始不知道要对哪些属性赋值，只能一步一步试，根据熄火情况一个一个添加，最终得到了上面的最少赋值操作。

第二重要的是 RouteData ，它是数据传输带，不仅要通过它向 ActionDescriptor 传送 BindingInfo 以及向 Action 方法传递参数值，而且要向视图引擎（比如ViewEngineResult，ViewResultExecutor）传送 controller 与 action 的名称，不然视图引擎找不到视图文件。

RouteData 的操作方法如下

//For searching View
routeData.Values.Add("controller", actionDesciptor.ControllerName.Replace("Controller", ""));
routeData.Values.Add("action", actionDesciptor.ActionName);

//For binding action parameters
foreach (var routeValue in routeData.Values)
{
    var parameter = new ParameterDescriptor();
    parameter.Name = routeValue.Key;
    var attributes = new object[]
    {
        new FromRouteAttribute { Name = parameter.Name },
    };
    parameter.BindingInfo = BindingInfo.GetBindingInfo(attributes);
    parameter.ParameterType = routeValue.Value.GetType();
    actionDesciptor.Parameters.Add(parameter);
}

有了 ActionDescriptor 与 RouteData 之后，只需3步操作：

1）ActionContext 把离合器和挂挡装置组合起来；

2）ActionInvokerFactory 将 ActionContext 安装到车上并提供了挂挡杆 ControllerActionInvoker；

3）拉动 InvokeAsync 异步挂挡。

就可以把车开起来。

var actionContext = new ActionContext(context, routeData, actionDesciptor);
var actionInvokerFactory = app.ApplicationServices.GetRequiredService<IActionInvokerFactory>(); //ActionInvokerFactory
var invoker = actionInvokerFactory.CreateInvoker(actionContext); //ControllerActionInvoker
await invoker.InvokeAsync();

但车没有跑在高速上，而是通过 ASP.NET Core 3.0 的 Endpoint Routing 跑在了中间件(middleware)中。

app.UseEndpoints(endpoints =>
{
    endpoints.MapGet("/", async context =>
    {
        var routeData = new RouteData();
        routeData.Values.Add("message", "Hello World!");
        await DriveControllerAction(context, routeData, app);
    });
});

Contorller Action 的示例代码如下，就是将参数值传递给视图显示出来。

public class HomeController : Controller
{
    public IActionResult Index(string message)
    {
        ViewBag.Message = message;
        return View();
    }
}

当程序一运行，浏览器请求一发出， DriveControllerAction 就开始手动挡操作，将车开起来，开车效果如下：

虽然开手动挡比自动挡麻烦很多，但驾驶时那种自主把控的感觉还是不错的，更重要的是这样的自主解决了我们的实际问题。虽然大多数情况下都只要开自动挡，但会开手动挡会给你在解决问题时多一种选择。

完整代码见 github 上的 Startup.cs