asp.net core mvc剖析：处理管道构建

在启动流程文章中提到，在WebHost类中，通过BuildApplication完成http请求处理管道的构建。在来看一下代码：

 。。。。。。
 //这个调用的就是Startup.cs类中的Configure方法
 configure(builder);
 //生成中间件链式结构
 return builder.Build();

在框架中，一个中间件处理逻辑是使用一个RequestDelegate委托类型来表示的，定义：delegate Task RequestDelegate(HttpContext context)

那是不是我们直接创建委托方法就可以了？答案是否定的，为了形成一个链式结构，中间定义跟注册都有一定的要求。

首先先介绍下如何定义一个中间件。定义中间件只需要定义一个类即可，但是这个类并不是随意写，里面的结构由一定的要求：

1，类必须包含一个构造方法，这个构造方法的第一个参数必须是一个RequestDelegate类型，这个参数表达的就是当前定义中间件的下一个中间件。

2，必须包含一个Invoke方法，方法的第一个参数必须是HttpContext类型，返回值类型必须是Task，Invoke方法中实现中间件逻辑

下面是一个中间件定义实例代码：

class MiddlewareSample
{
      private RequestDelegate _next;
      public MiddlewareSample(RequesetDelegate next)
      {
           _next=next;
      }
      public Task Invoke(HttpContext context)
      {
           //中间件逻辑代码
           ......

          //调用下一个中间件，实现链式调用，当然可以根据业务场景去确定是否继续往下调用
          _next(context);
      }
}

　　

　　

再来看下，如何把定义好的中间件注册到管道中。IApplicationBuilder提供了UseMiddleware的扩展方法，通过这个方法就可以把一个中间件类型注册到管道中。那我们来看一下，它里面到底做了什么？

public static IApplicationBuilder UseMiddleware(this IApplicationBuilder app, Type middleware, params object[] args)
        {
            var applicationServices = app.ApplicationServices;
            return app.Use(next =>
            {
                var methods = middleware.GetMethods(BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public);
                //通过反射获取Invoke方法信息
                var invokeMethods = methods.Where(m => string.Equals(m.Name, InvokeMethodName, StringComparison.Ordinal)).ToArray();
                if (invokeMethods.Length > 1)
                {
                    throw new InvalidOperationException(Resources.FormatException_UseMiddleMutlipleInvokes(InvokeMethodName));
                }

                if (invokeMethods.Length == 0)
                {
                    throw new InvalidOperationException(Resources.FormatException_UseMiddlewareNoInvokeMethod(InvokeMethodName));
                }

                var methodinfo = invokeMethods[0];
                if (!typeof(Task).IsAssignableFrom(methodinfo.ReturnType))
                {
                    throw new InvalidOperationException(Resources.FormatException_UseMiddlewareNonTaskReturnType(InvokeMethodName, nameof(Task)));
                }

                var parameters = methodinfo.GetParameters();
                //判断Invoke方法是否包含HttpContext参数，并且要求是第一个参数
                if (parameters.Length == 0 || parameters[0].ParameterType != typeof(HttpContext))
                {
                    throw new InvalidOperationException(Resources.FormatException_UseMiddlewareNoParameters(InvokeMethodName, nameof(HttpContext)));
                }

                var ctorArgs = new object[args.Length + 1];
                ctorArgs[0] = next;
                Array.Copy(args, 0, ctorArgs, 1, args.Length);

                //实例化中间件类型，并把next最为构造方法的第一个参数传递进去
                var instance = ActivatorUtilities.CreateInstance(app.ApplicationServices, middleware, ctorArgs);
                if (parameters.Length == 1)
                {
                    //如果invoke方法只包含一个httpcontext参数，直接创建RequestDelegate
                    return (RequestDelegate)methodinfo.CreateDelegate(typeof(RequestDelegate), instance);
                }
                //这里我把它理解成一个RequestDelegate代理委托
                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);
                };
            });
        }　　

　　

　　

　　在UseMiddleware方法中，其实是通过反射的方式，解析中间件定义的类型，最后创建了一个中间件工厂委托对象，工厂就是一个Func<RequestDelegate, RequestDelegate>委托类型，它接收一个RequestDelegate中间件，然后返回一个新的中间件，接收的这个中间件参数是新生成的这个中间件的下一个中间件。创建好工厂后，调用IApplicationBuilder.Use方法，把这个工厂加入到中间件工厂列表中，Use方法实现如下：

　　 　　public IApplicationBuilder Use(Func<RequestDelegate, RequestDelegate> middleware)
        {
            _components.Add(middleware);
            return this;
        }

　　到此只是有了一个中间件工厂集合，最后通过调用builder.Build()方法中完成的中间件链式结构的生成。

　　　　 public RequestDelegate Build()
        {
            RequestDelegate app = context =>
            {
                context.Response.StatusCode = 404;
                return TaskCache.CompletedTask;
            };

            foreach (var component in _components.Reverse())
            {
                app = component(app);
            }

            return app;
        }

　　首先定义了一个返回404错误异常的一个RequestDelegate，这个是作为中间件的然后把中间件集合反转，依次调用中间件工厂来完成中间件的初始化。这里为什么要反转，我们来分析下。

　　假如我们注册中间件顺序为1->2->3->4，那_components中工厂的顺序就是工厂1->工厂2->工厂3->工厂4，反转后就成了工厂4->工厂3->工厂2->工厂1，然后进入for循环，首先调用工厂4，用返回404错误中间件作为参数，最后返回一个中间件4，然后调用工厂3，把中间件4传递进去，再生成一个中间件，最后调用工厂1，这样就形成了 中间件1->中间件2->中间件3->中间件4->404错误中间件 这样的链式结构。当一个http请求过来后，就会按照这个顺序依次执行对应的中间件逻辑。

　　另外框架还提供了分支特性，就是根据条件不同，可以选择不同的管道分支来处理，如下图：

　　HttpAbstractions项目中提供了IApplicationBuilder.MapWhen扩展方法，方法如下：

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));
            }

            // 创建了一个新的分支ApplicationBulider
            var branchBuilder = app.New();
            //configuration类似Startup.cs中的Configuration方法，目的是配置分支的处理管道
            configuration(branchBuilder);
            var branch = branchBuilder.Build();

            // predicate就是分支进入的条件，branch就是创建好的分支管道
            var options = new MapWhenOptions
            {
                Predicate = predicate,
                Branch = branch,
            };
            //借助MapWhenMiddleware封装了分支处理管道，然后加入到当前的主管道中
            return app.Use(next => new MapWhenMiddleware(next, options).Invoke);
        }

　　

　　来看一下MapWhenMiddleware中间件的Invoke方法实现

public async Task Invoke(HttpContext context)
        {
            if (context == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(context));
            }
　　　　     //判断当前条件是否符合配置的条件
            if (_options.Predicate(context))
            {
                //符合条件，直接进入分支的处理管道
                await _options.Branch(context);
            }
            else
            {
                //不符合条件的话，直接进入主管道的下一个中间件
                await _next(context);
            }
        }

　　

　　从上面的逻辑我们可以看出来，如果进入了分支管道，那主管道中的后续中间件都执行不了了，我们可以这么理解，一旦使用了MapWhen，创建好分支后，主管道后续注册中间件也可以看作一个分支，只有当其他分支管道都不符合条件的时候，再进入这个分支，如下图：

分支3并不是通过MapWhen注册的分支，这个只有在分支1，分支2都不符合条件的时候，才进入。