【ASP.NET Core 基础知识】--路由和请求处理--请求处理管道

发布时间:2024年01月21日

在传统的Web开发中,请求的处理通常是由不同的模块或组件完成的。这些模块或组件各自负责一部分工作,然后将结果交给下一个模块或组件进行处理。这种方式存在几个问题:

  1. 复杂性: 随着应用的复杂度增加,模块之间的依赖关系和交互也会变得越来越复杂,难以维护和扩展。
  2. 灵活性: 在传统的开发模式下,每个模块或组件都有自己的逻辑和功能,难以进行统一的定制和扩展。
  3. 性能: 模块之间的交互和数据传递会带来额外的开销,影响应用的性能。

为了解决这些问题,请求处理管道(Request Processing Pipeline)应运而生。它是ASP.NET Core中的一个重要概念,通过将多个中间件(Middleware)串联起来,构成一个请求处理流程。每个中间件都负责处理请求的一部分工作,然后将请求传递给下一个中间件。
请求处理管道的优势在于:

  1. 模块化: 每个中间件都可以看作是一个独立的模块或组件,负责完成特定的任务。这使得应用更加模块化,易于维护和扩展。
  2. 灵活性: 通过调整中间件的顺序和添加新的中间件,可以灵活地定制请求处理流程,满足不同的需求。
  3. 性能: 中间件之间的数据传递和交互通过内存完成,相比传统的模块间交互方式,性能更高。
  4. 可扩展性: 开发者可以根据需要编写自定义的中间件,扩展请求处理管道的功能和处理能力。

一、ASP.NET Core 请求处理管道的构成

ASP.NET Core 请求处理管道的构成主要包括以下部分:

  1. 中间件(Middleware): 这是构成请求处理管道的基本单元。每个中间件都负责处理请求的一个特定方面,如身份验证、路由、数据读取等。
  2. 请求(Request): 这是由客户端发送到服务器的HTTP请求,包括请求方法、URL、请求头、请求体等。
  3. 响应(Response): 这是服务器发送回客户端的HTTP响应,包括响应状态码、响应头、响应体等。
  4. IHttpContextAccessor: 用于获取当前HTTP上下文,可以用于在中间件中访问当前请求的信息。
  5. 管道中的服务(Services): 在管道中,可以使用依赖注入的方式获取服务,例如用于身份验证的服务、用于数据存储的服务等。
  6. 生命周期管理: ASP.NET Core请求处理管道还负责管理中间件及其服务的生命周期,包括创建、使用和销毁等。

这些部分共同构成了ASP.NET Core的请求处理管道,每个中间件都会对请求进行特定的处理,然后将请求传递给下一个中间件,直到请求处理完毕并返回响应。

二、 ASP.NET Core MVC 和 Razor Pages 的请求处理管道

ASP.NET Core MVC 和 Razor Pages 的请求处理管道都是基于中间件的,它们的处理流程大致相同,但也有一些差异。下面将分别对两者进行介绍,并提供示例。

2.1 ASP.NET Core MVC 的请求处理管道

在 ASP.NET Core MVC 中,请求处理管道主要包括以下中间件:

  1. 路由选择中间件(Router Middleware): 根据请求的 URL 选择相应的路由处理程序。
  2. 身份验证中间件(Authentication Middleware): 用于处理身份验证相关的逻辑。
  3. 授权中间件(Authorization Middleware): 用于处理授权相关的逻辑。
  4. 控制器中间件(Controller Middleware): 用于处理控制器相关的逻辑。
  5. 视图呈现中间件(View Rendering Middleware): 用于呈现控制器返回的视图。
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddControllersWithViews();
}

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    app.UseRouting();
    app.UseAuthentication();
    app.UseAuthorization();
    app.UseEndpoints(endpoints =>
    {
        endpoints.MapControllerRoute(
            name: "default",
            pattern: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
    });
}
2.2 Razor Pages 的请求处理管道

在 Razor Pages 中,请求处理管道主要包括以下中间件:

  1. 路由选择中间件(Router Middleware): 根据请求的 URL 选择相应的 Razor Page 处理程序。
  2. 身份验证中间件(Authentication Middleware): 用于处理身份验证相关的逻辑。
  3. 授权中间件(Authorization Middleware): 用于处理授权相关的逻辑。
  4. Razor Page 中间件(Razor Page Middleware): 用于处理 Razor Page 相关的逻辑。
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddRazorPages();
}

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    app.UseRouting();
    app.UseAuthentication();
    
    app.UseAuthorization();
    app.UseEndpoints(endpoints =>
    {
        endpoints.MapRazorPages();
    });
}

Tip:上述示例都是最基本的配置,实际应用中可能需要根据具体的需求进行调整和扩展。例如,可能需要添加自定义的中间件来处理特定的逻辑,或者调整中间件的执行顺序等。

三、如何将自定义中间件添加到请求处理管道

要将自定义中间件添加到请求处理管道,可以按照以下步骤进行操作:

  1. 创建自定义中间件: 首先需要创建一个自定义中间件类,该类需要实现 Microsoft.AspNetCore.Http.IMiddleware 接口,并实现 Invoke 方法来处理请求。
public class MyCustomMiddleware : IMiddleware
{
    public async Task Invoke(HttpContext context, RequestDelegate next)
    {
        // 在这里处理请求
        // ...

        // 调用下一个中间件
        await next(context);
    }
}
  1. 将中间件添加到管道中:Startup.cs 文件的 Configure 方法中,使用 app.Use 方法将自定义中间件添加到请求处理管道中。
public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    // 其他中间件配置 ...

    app.Use(new MyCustomMiddleware());

    // 其他中间件配置 ...
}

Tip:中间件的添加顺序会影响请求的处理流程。在添加自定义中间件时,需要考虑其在整个管道中的位置,以确保正确的请求处理顺序。

四、依赖注入与生命周期

4.1 依赖注入的概念和作用

依赖注入(Dependency Injection,简称 DI)是一种设计模式,也是 Spring 框架的核心概念之一。它的主要作用是降低代码之间的耦合度,提高代码的可扩展性和可维护性。
依赖注入的基本概念是:在软件系统中,当一个对象需要使用另一个对象的方法或属性时,就产生了依赖关系。传统的做法是,对象在内部创建或获取它所需要的对象,这种做法会导致对象之间的耦合度很高,一旦对象或其属性发生了变化,就会影响到所有使用它的对象。
而依赖注入的做法是,通过外部容器来创建和管理对象,并将所需的对象以参数的形式传递给使用它的对象。这样,对象之间的依赖关系就被转移到了外部容器中,对象本身不再负责创建或获取对象,而是通过接收参数来使用它。
依赖注入的作用主要有以下几点:

  1. 降低耦合度: 通过将对象的创建和管理交给外部容器来完成,可以降低对象之间的耦合度,使得对象更加独立和可复用。
  2. 提高可扩展性: 由于对象不再负责创建或获取对象,而是通过接收参数来使用它,因此可以更加灵活地扩展或修改对象的实现方式,而不影响到其他对象。
  3. 提高可维护性: 通过依赖注入,可以将对象之间的依赖关系清晰地表现出来,使得代码更加易于理解和维护。
  4. 支持 AOP: 依赖注入是实现 AOP(面向切面编程)的基础,可以通过依赖注入来实现切面的自动织入。

依赖注入是一种非常重要的设计模式,它可以使得代码更加灵活、可扩展和可维护。在现代软件开发中,依赖注入已经成为了一种必不可少的编程技术。

4.2 依赖注入在请求处理管道中的应用

在请求处理管道中,依赖注入可以帮助我们解耦代码,提高代码的可维护性和可扩展性。下面是一个简单的示例代码,演示了如何在请求处理管道中使用依赖注入。
假设我们有一个订单处理系统,需要对用户的订单进行处理。我们需要使用一个订单服务来处理订单,同时还需要使用一个日志服务来记录日志。我们可以使用依赖注入来解耦这些服务,使得代码更加灵活和可维护。
首先,我们需要定义订单服务和日志服务的接口:

public interface IOrderService
{
    void ProcessOrder(Order order);
}

public interface ILogger
{
    void Log(string message);
}

然后,我们可以实现这些服务的具体实现:

public class OrderService : IOrderService
{
    private readonly ILogger _logger;

    public OrderService(ILogger logger)
    {
        _logger = logger;
    }

    public void ProcessOrder(Order order)
    {
        // 处理订单逻辑
        _logger.Log($"订单 {order.Id} 已处理");
    }
}

public class Logger : ILogger
{
    private readonly FileStream _stream;
    private readonly StreamWriter _writer;

    public Logger(string logFilePath)
    {
        _stream = new FileStream(logFilePath, FileMode.Append, FileAccess.Write, FileShare.ReadWrite);
        _writer = new StreamWriter(_stream);
    }

    public void Log(string message)
    {
        _writer.WriteLine(message);
        _writer.Flush();
    }
}

接下来,我们需要在 Startup.cs 文件中配置依赖注入:

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddSingleton<ILogger, Logger>();
    services.AddScoped<IOrderService, OrderService>();
}

这里,我们使用了 Singleton 和 Scoped 两种生命周期来管理 Logger 和 OrderService。Singleton 表示只创建一个实例,而 Scoped 表示每个请求创建一个新的实例。
最后,在请求处理管道中,我们可以使用依赖注入来获取服务和中间件:

public class OrderMiddleware
{
    private readonly RequestDelegate _next;
    private readonly IOrderService _orderService;
    private readonly ILogger _logger;

    public OrderMiddleware(RequestDelegate next, IOrderService orderService, ILogger logger)
    {
        _next = next;
        _orderService = orderService;
        _logger = logger;
    }

    public async Task Invoke(HttpContext context)
    {
        var order = new Order { Id = 1 };
        try
        {
            _logger.Log($"处理订单 {order.Id}");
            _orderService.ProcessOrder(order);
            await _next(context);
        }
        catch (Exception ex)
        {
            _logger.Log($"处理订单 {order.Id} 失败:{ex.Message}");
            throw;
        }
    }
}

在这个中间件中,我们通过依赖注入来获取 OrderService 和 Logger,并使用它们来处理订单和记录日志。

六、总结

请求处理管道是ASP.NET Core中的关键组件,负责处理和响应HTTP请求。它由一系列中间件组成,每个中间件都执行特定的任务,并将控制权传递给下一个中间件。管道中的每个环节都有特定的功能,如验证、路由、处理和响应。通过管道,请求被依次处理,最终生成响应。因此,理解请求处理管道对于掌握ASP.NET Core的运行机制至关重要。

文章来源:https://blog.csdn.net/gangzhucoll/article/details/135733720
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