.Net Core 管道底层源码实现

在 .NET Core 中，请求处理管道是一个中间件（Middleware）链，用于处理 HTTP 请求并生成响应。管道的底层实现基于 Microsoft.AspNetCore.Http 命名空间中的一些核心类和接口

1. 核心组件

1.1 HttpContext

• • HttpContext 是 HTTP 请求和响应的核心抽象，封装了请求信息（如请求头、请求体、查询参数等）和响应信息（如状态码、响应头、响应体等）。
• • 每个请求都会创建一个 HttpContext 实例，并在整个管道中传递。

1.2 HttpRequest 和 HttpResponse

• • HttpRequest 和 HttpResponse 分别表示 HTTP 请求和响应，是 HttpContext 的一部分。
• • HttpRequest 包含请求的详细信息，如路径、方法、头、体等。
• • HttpResponse 用于设置响应的状态码、头、体等。

1.3 RequestDelegate

• • RequestDelegate 是一个委托，表示处理 HTTP 请求的方法：

public delegate Task RequestDelegate(HttpContext context);

• • 管道中的每个中间件都是一个 RequestDelegate。

1.4 Middleware

• • 中间件是一个类或方法，用于处理请求并调用管道中的下一个中间件。
• • 中间件通常通过 Use 或 Run 方法注册到管道中。

2. 定义 ApplicationBuilder 接口

首先，我们定义 IApplicationBuilder 接口：

public interface IApplicationBuilder
{
    // 添加中间件到管道中
    IApplicationBuilder Use(Func<RequestDelegate, RequestDelegate> middleware);

    // 构建最终的请求处理管道
    RequestDelegate Build();

    // 获取或设置应用程序服务提供者
    IServiceProvider ApplicationServices { get; set; }

    // 获取属性字典，用于存储共享数据
    IDictionary<string, object> Properties { get; }
}

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3. 定义 RequestDelegate 委托

管道的核心是基于委托（Delegate）和上下文（Context）的机制。

**RequestDelegate**：是一个表示处理 HTTP 请求的委托。

public delegate Task RequestDelegate(HttpContext context);

• • **HttpContext**：封装了 HTTP 请求和响应的所有信息，包括请求头、请求体、响应头、响应体等。

每个中间件本质上是一个 RequestDelegate，它接收 HttpContext 并处理请求，同时可以选择调用下一个中间件。

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4. 实现 ApplicationBuilder 类

接下来，我们实现 ApplicationBuilder 类：

public class ApplicationBuilder : IApplicationBuilder
{
    // 存储中间件组件的列表
    private readonly IList<Func<RequestDelegate, RequestDelegate>> _components = new List<Func<RequestDelegate, RequestDelegate>>();

    // 获取或设置应用程序服务提供者
    public IServiceProvider ApplicationServices { get; set; }

    // 获取属性字典，用于存储共享数据
    public IDictionary<string, object> Properties { get; } = new Dictionary<string, object>();

    // 添加中间件到管道中
    public IApplicationBuilder Use(Func<RequestDelegate, RequestDelegate> middleware)
    {
        _components.Add(middleware);
        return this;
    }

    // 构建最终的请求处理管道
    public RequestDelegate Build()
    {
        // 默认的请求处理程序，返回 404 状态码
        RequestDelegate app = context =>
        {
            context.Response.StatusCode = 404;
            return Task.CompletedTask;
        };

        // 反向遍历中间件组件列表，构建嵌套的请求处理管道
        foreach (var component in _components.Reverse())
        {
            app = component(app);
        }

        return app;
    }
}

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5. 创建中间件

我们创建一个简单的日志收集中间件来展示如何使用 **ApplicationBuilder** ：

public class CustomizeMiddleware
{
    private readonly RequestDelegate _next;

    // 构造函数，接受下一个中间件的委托
    public CustomizeMiddleware(RequestDelegate next)
    {
        _next = next;
    }

    // 中间件的请求处理方法
    public async Task Invoke(HttpContext context)
    {
        Console.WriteLine("自定义中间件: Before");
        await _next(context); // 调用下一个中间件
        Console.WriteLine("自定义中间件: After");
    }
}

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6. 使用 ApplicationBuilder 构建管道

public class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        // 创建 ApplicationBuilder 实例
        var builder = new ApplicationBuilder();

        // 添加 CustomizeMiddleware 到管道中
        builder.Use(next => new CustomizeMiddleware(next).Invoke);

        // 添加内联中间件到管道中
        builder.Use(next => async context =>
        {
            Console.WriteLine("内联中间件: Before");
            await next(context); // 调用下一个中间件
            Console.WriteLine("内联中间件: After");
        });

        // 构建最终的请求处理管道
        var app = builder.Build();

        // 创建一个 HttpContext 实例
        var context = new DefaultHttpContext();

        // 执行管道
        app(context).Wait();
    }
}

输入结果为：

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7.总结

.NET Core 管道的底层实现是基于委托链的机制，每个中间件都是一个 RequestDelegate，通过链式调用来处理 HTTP 请求和响应。管道的构建过程通过 IApplicationBuilder 接口完成，中间件的添加顺序决定了管道的执行顺序。通过理解管道的底层实现，可以更好地掌握 .NET Core 的请求处理机制，并能够灵活地配置和扩展管道。