asp.net core 系列 15 中间件

一.概述

　　中间件(也叫中间件组件)是一种装配到应用管道以处理请求和响应的软件。 每个组件：(1)选择是否将请求传递到管道中的下一个组件;(2)可以在管道中的下一个组件之前和之后执行工作。

　　请求委托用于生成请求管道。 请求委托会处理每个 HTTP 请求。使用以下方法配置请求委托：Run,  Map, Use扩展方法。可以将单个请求委托作为匿名方法(称为内联中间件in-line middleware) 或者可以在可重用类中定义。这些可重用的类和内联匿名方法是中间件，也称为中间件组件。请求管道中的每个中间件组件负责调用管道中的下一个组件，或使管道短路。

　　(1) Run

    　　//将终端中间件委托添加到应用程序的请求管道中。
   　　 public static class RunExtensions
   　　 {
       　　 public static void Run(this IApplicationBuilder app, RequestDelegate handler);
  　　  }

　　 (2) Map

    　　// 根据给定请求路径的匹配对请求管道进行分支。
   　　 public static class MapExtensions
   　　 {
       　　 public static IApplicationBuilder Map(this IApplicationBuilder app, PathString pathMatch, Action<IApplicationBuilder> configuration);
    　　}

　　(3) Use

   　　 // 提供配置应用程序请求的机制
    　　public interface IApplicationBuilder
   　　 {
       　　 //....
       　　 // 将中间件委托添加到应用程序的请求管道中。
       　　 IApplicationBuilder Use(Func<RequestDelegate, RequestDelegate> middleware);
    　　}

　　1.1 使用 IApplicationBuilder 创建中间件管道

　　　　在Startup. Configure方法中，使用IApplicationBuilder来创建中间件管理。每一个use开头的扩展方法将一个中间件添加到IApplicationBuilder请求管道中。使用Use扩展方法来配置请求委托。每个use的中间件类似如下声明：

　　　　public static IApplicationBuilder Use[Middleware] (this IApplicationBuilder app )
     　public static IApplicationBuilder Use[Middleware] (this IApplicationBuilder app , Action<T>)

　　　　ASP.NET Core 请求管道包含一系列请求委托，依次调用。 下图演示了这一概念。 沿黑色箭头执行。

　　在Startup. Configure代码中，一系列use请求委托中间件如下所示：

           app.UseHttpsRedirection();
           app.UseStaticFiles();
           app.UseCookiePolicy();
           app.UseMvc();

　　　　委托可以决定不将请求传递给下一个委托(中间件)，这就是对请求管道进行短路。通常需要短路，因为这样可以避免不必要的工作。

　　　　下面示例 是一个最简单的 ASP.NET core 应用程序，用run方法配置请求委托，设置单个委托处理处理所有请求。此案例不包括实际的请求管道。相反，调用单个匿名函数以响应每个 HTTP 请求。并用委托终止了管道。

　　　　public class Startup
　　　　{
    　　　　public void Configure(IApplicationBuilder app)
    　　　　{
        　　　　app.Run(async context =>
       　　　　 {
            　　　　await context.Response.WriteAsync("Hello, World!");
        　　　　});
   　　　　 }
　　　　}

　　　　下面示例用Use方法将多个请求委托链接在一起，next 参数表示管道中的下一个委托。 可通过不调用 next 参数使管道短路。

            app.Use(async (context, next) =>
            {
              //调用下一个委托(app.run)
                await next.Invoke();
            });

            app.Run(async context =>
            {
                await context.Response.WriteAsync("Hello, World!");
            });

　　　　

　　1.2 中间件顺序

　　　　向 Startup.Configure 方法添加中间件组件的顺序定义了针对请求调用这些组件的顺序，以及响应的相反顺序。 此排序对于安全性、性能和功能至关重要。以下 Startup.Configure 方法将为常见应用方案添加中间件组件：　　

　　 (1) 异常/错误处理

　　  (2) HTTP 严格传输安全协议

　　(3) HTTPS 重定向

　　(4) 静态文件服务器

　　   (5) Cookie 策略实施

　　(6) 身份验证

　　(7) 会话

　　  (8) MVC

public void Configure(IApplicationBuilder app)
{
    if (env.IsDevelopment())
    {
        // When the app runs in the Development environment:
        //   Use the Developer Exception Page to report app runtime errors.
        //   Use the Database Error Page to report database runtime errors.
        app.UseDeveloperExceptionPage();
        app.UseDatabaseErrorPage();
    }
    else
    {
        // When the app doesn't run in the Development environment:
        //   Enable the Exception Handler Middleware to catch exceptions
        //     thrown in the following middlewares.
        //   Use the HTTP Strict Transport Security Protocol (HSTS)
        //     Middleware.
        app.UseExceptionHandler("/Error");
        app.UseHsts();
    }

    // Use HTTPS Redirection Middleware to redirect HTTP requests to HTTPS.
    app.UseHttpsRedirection();

    // Return static files and end the pipeline.
    app.UseStaticFiles();

    // Use Cookie Policy Middleware to conform to EU General Data
    // Protection Regulation (GDPR) regulations.
    app.UseCookiePolicy();

    // Authenticate before the user accesses secure resources.
    app.UseAuthentication();

    // If the app uses session state, call Session Middleware after Cookie
    // Policy Middleware and before MVC Middleware.
    app.UseSession();

    // Add MVC to the request pipeline.
    app.UseMvc();
}

　　　　(1) UseExceptionHandler 是添加到管道的第一个中间件组件。 该异常处理程序中间件可捕获稍后调用中发生的任何异常。

　　　　(2) UseStaticFiles 静态文件中间件，应该在管道的早期调用。这样它就可以处理请求和短路，而不需要遍历其余组件。静态文件中间件不提供授权检查。 它提供的任何文件，包括wwwroot下的文件，都是公开可访问的。

　　　　(3) UseAuthentication 身份验证中间件。未经身份验证的请求不会短路，但只有在特定的Razor页面或MVC控制器操作之后，才会发生授权(和拒绝)。

　　1.3  Use、Run 和 Map

　　　　配置 HTTP 管道可以使用Use、Run 和 Map，但各方法针对构建的中间件作用不同：

　　　　　　(1) Use[Middleware]中间件负责调用管道中的下一个中间件，也可使管道短路（即不调用 next 请求委托)。

　　　　　　(2) Run[Middleware]是一种约定，一些中间件组件可能会公开在管道末端运行的Run[Middleware]方法。

　　　　　　(3) Map扩展用作约定来创建管道分支, Map*创建请求管道分支是基于给定请求路径的匹配项。

        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
        {
            app.Map("/Map1",HandleMapTest1);
            app.Map("/Map2", HandleMapTest2);
            //其它请求地址
            app.Run(async context =>
            {
                await context.Response.WriteAsync("Hello from non-Map delegate. <p>");
            });
        }

        private static void HandleMapTest1(IApplicationBuilder app)
        {
             app.Run(async context =>
            {
                await context.Response.WriteAsync("Map Test 1");
            });
        }

        private static void HandleMapTest2(IApplicationBuilder app)
        {
            app.Run(async context =>
            {
                await context.Response.WriteAsync("Map Test 2");
            });
        }

　　　　Map  还支持嵌套，下面的示例中，请求访问/level1/level2a 和 /level1/level2b时进行不同逻辑处理：

app.Map("/level1", level1App => {
    level1App.Map("/level2a", level2AApp => {
        // "/level1/level2a" processing
    });
    level1App.Map("/level2b", level2BApp => {
        // "/level1/level2b" processing
    });
});

　　　　

　　1.4 MapWhen

　　　　MapWhen 基于url给定谓词的结果创建请求管道分支。 Func<HttpContext, bool> 类型的任何谓词均可用于将请求映射到管道的新分支。 在以下示例中，谓词用于检测查询字符串变量 branch 是否存在，如果存在使用新分支(HandleBranch)。

        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
        {
            //Func<HttpContext, bool> predicate, Action<IApplicationBuilder> configuration
            app.MapWhen(context => context.Request.Query.ContainsKey("branch"), HandleBranch);

            //非匹配branch其它请求地址
            app.Run(async context =>
            {
                await context.Response.WriteAsync("Hello from non-Map delegate. <p>");
            });
        }

        private static void HandleBranch(IApplicationBuilder app)
        {
             app.Run(async context =>
            {
                var branchVer = context.Request.Query["branch"];
                await context.Response.WriteAsync("Map Test 1");
            });
        }

二. 编写中间件　　　　

　　上面演示在请求管道中使用use,map,run方法，来委托处理每个 HTTP 请求就是中间件。通常中间件会封装在类中，并且通过扩展方法公开。下面示例是如何编写一个中间件组件。处理逻辑是该中间件通过查询字符串设置当前请求的区域性。

    /// <summary>
    /// 自定义中间件实现类
    /// </summary>
    public class RequestCultureMiddleware
    {
        //using Microsoft.AspNetCore.Http
        private readonly RequestDelegate _next;

　　　　　　

　　　　　　/// <summary>
　　　　　　/// 程序启动时调用
　　　　　　/// </summary>
　　　　　　/// <param name="next"></param>

　　　　public RequestCultureMiddleware(RequestDelegate next)
        {
            this._next = next;
        }

　　　　

　　　　　　/// <summary>
　　　　　　///每个页面请求时自动调用，方法按约定命名，必需是Invoke或InvokeAsync
　　　　　　/// </summary>
　　　　　　/// <param name="context"></param>
　　　　　　/// <returns></returns>

　　　　public async Task InvokeAsync(HttpContext context)
        {
            var cultureQuery = context.Request.Query["culture"];
            if (!string.IsNullOrWhiteSpace(cultureQuery))
            {
                //using System.Globalization;
                var culture = new CultureInfo(cultureQuery);

                CultureInfo.CurrentCulture = culture;
                CultureInfo.CurrentUICulture = culture;

            }
            // Call the next delegate/middleware in the pipeline
            await _next(context);
        }
    }

    /// <summary>
    /// 通过扩展方法公开中间件
    /// </summary>
    public static class RequestCultureMiddlewareExtensions
    {
        public static IApplicationBuilder UseRequestCulture(this IApplicationBuilder builder)
        {
            //在管道中添加一个use的中间件
            return builder.UseMiddleware<RequestCultureMiddleware>();
        }
    }

        public void Configure(IApplicationBuilder app)
        {
            //调用中间件
            app.UseRequestCulture();

            app.Run(async (context) =>
            {
                await ResponseAsync(context);
            });

        }

        private  async  Task ResponseAsync(HttpContext context)
        {
            context.Response.ContentType = "text/html; charset=utf-8";
            await context.Response.WriteAsync(
                    //打印当前显示的语言
                    $"Hello { CultureInfo.CurrentCulture.DisplayName }"
                    );
        }

　　2.1 请求依赖项

　　　　由于中间件是在应用启动时构造的(实例)，而不是在每个请求时的，因此在每个请求过程中，中间件构造函数使用的作用域生命周期服务，不会在每个请求期间与其他依赖注入类型共享。如果必须在中间件和其他类型之间共享一个范围服务，请将这些服务添加到 Invoke 方法的签名。 Invoke 方法可接受由 DI 填充的参数：

public class CustomMiddleware
{
    private readonly RequestDelegate _next;

    public CustomMiddleware(RequestDelegate next)
    {
        _next = next;
    }

    // IMyScopedService is injected into Invoke
    public async Task Invoke(HttpContext httpContext, IMyScopedService svc)
    {
        svc.MyProperty = ;
        await _next(httpContext);
    }
}

　　参考文献：

　　　　官方文档：ASP.NET Core 中间件