理解ASP.NET Core 中间件(Middleware)

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中间件

先借用微软官方文档的一张图：

可以看到，中间件实际上是一种配置在HTTP请求管道中，用来处理请求和响应的组件。它可以：

决定是否将请求传递到管道中的下一个中间件
可以在管道中的下一个中间件处理之前和之后进行操作

此外，中间件的注册是有顺序的，书写代码时一定要注意！

中间件管道

Run

该方法为HTTP请求管道添加一个中间件，并标识该中间件为管道终点，称为终端中间件。也就是说，该中间件就是管道的末尾，在该中间件之后注册的中间件将永远都不会被执行。所以，该方法一般只会书写在Configure方法末尾。

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

Use

通过该方法快捷的注册一个匿名的中间件

public class Startup
{
    public void Configure(IApplicationBuilder app)
    {
        app.Use(async (context, next) =>
        {
            // 下一个中间件处理之前的操作
            Console.WriteLine("Use Begin");
            
            await next();
            
            // 下一个中间件处理完成后的操作
            Console.WriteLine("Use End");
        });
    }
}

注意：

1.如果要将请求发送到管道中的下一个中间件，一定要记得调用next.Invoke / next()，否则会导致管道短路，后续的中间件将不会被执行
2.在中间件中，如果已经开始给客户端发送Response，请千万不要调用next.Invoke / next()，也不要对Response进行任何更改，否则，将抛出异常。
3.可以通过context.Response.HasStarted来判断响应是否已开始。

以下都是错误的代码写法

错误1：

public class Startup
{
    public void Configure(IApplicationBuilder app)
    {
        app.Use(async (context, next) =>
        {
            await context.Response.WriteAsync("Use");
            await next();
        });

        app.Run(context =>
        {
            // 由于上方的中间件已经开始 Response，此处更改 Response Header 会抛出异常
            context.Response.Headers.Add("test", "test");
            return Task.CompletedTask;
        });
    }
}

错误2：

public class Startup
{
    public void Configure(IApplicationBuilder app)
    {
        app.Use(async (context, next) =>
        {
            await context.Response.WriteAsync("Use");
            
            // 即使没有调用 next.Invoke / next()，也不能在 Response 开始后对 Response 进行更改
            context.Response.Headers.Add("test", "test");
        });
    }
}

UseWhen

通过该方法针对不同的逻辑条件创建管道分支。需要注意的是：

进入了管道分支后，如果管道分支不存在管道短路或终端中间件，则会再次返回到主管道。

当使用PathString时，路径必须以“/”开头，且允许只有一个'/'字符

支持嵌套，即UseWhen中嵌套UseWhen等

支持同时匹配多个段，如 /get/user

public class Startup
{
    public void Configure(IApplicationBuilder app)
    {
        // /get 或 /get/xxx 都会进入该管道分支
        app.UseWhen(context => context.Request.Path.StartsWithSegments("/get"), app =>
        {
            app.Use(async (context, next) =>
            {
                Console.WriteLine("UseWhen:Use");

                await next();
            });
        });
        
        app.Use(async (context, next) =>
        {
            Console.WriteLine("Use");

            await next();
        });

        app.Run(async context =>
        {
            Console.WriteLine("Run");

            await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
        });
    }
}

当访问 /get 时，输出如下：

UseWhen:Use
Use
Run

如果你发现输出了两遍，别慌，看看是不是浏览器发送了两次请求，分别是 /get 和 /favicon.ico

Map

通过该方法针对不同的请求路径创建管道分支。需要注意的是：
一旦进入了管道分支，则不会再回到主管道。
使用该方法时，会将匹配的路径从HttpRequest.Path 中删除，并将其追加到HttpRequest.PathBase中。
路径必须以“/”开头，且不能只有一个'/'字符
支持嵌套，即Map中嵌套Map、MapWhen（接下来会讲）等
支持同时匹配多个段，如 /post/user

public class Startup
{
    public void Configure(IApplicationBuilder app)
    {
        // 访问 /get 时会进入该管道分支
        // 访问 /get/xxx 时会进入该管道分支
        app.Map("/get", app =>
        {
            app.Use(async (context, next) =>
            {
                Console.WriteLine("Map get: Use");
                Console.WriteLine($"Request Path: {context.Request.Path}"); 
                Console.WriteLine($"Request PathBase: {context.Request.PathBase}");
        
                await next();
            });
        
            app.Run(async context =>
            {
                Console.WriteLine("Map get: Run");
        
                await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
            });
        
        });
        
        // 访问 /post/user 时会进入该管道分支
        // 访问 /post/user/xxx 时会进入该管道分支
        app.Map("/post/user", app =>
        {
            // 访问 /post/user/student 时会进入该管道分支
            // 访问 /post/user/student/1 时会进入该管道分支
            app.Map("/student", app =>
            {
                app.Run(async context =>
                {
                    Console.WriteLine("Map /post/user/student: Run");
                    Console.WriteLine($"Request Path: {context.Request.Path}");
                    Console.WriteLine($"Request PathBase: {context.Request.PathBase}");
        
                    await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
                });
            });
            
            app.Use(async (context, next) =>
            {
                Console.WriteLine("Map post/user: Use");
                Console.WriteLine($"Request Path: {context.Request.Path}");
                Console.WriteLine($"Request PathBase: {context.Request.PathBase}");
                
                await next();
            });
        
            app.Run(async context =>
            {
                Console.WriteLine("Map post/user: Run");
        
                await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
            });
        });
    }
}

当你访问 /get/user 时，输出如下：

Map get: Use
Request Path: /user
Request PathBase: /get
Map get: Run

当你访问 /post/user/student/1 时，输出如下：

Map /post/user/student: Run
Request Path: /1
Request PathBase: /post/user/student

其他情况交给你自己去尝试啦！

MapWhen

与Map类似，只不过MapWhen不是基于路径，而是基于逻辑条件创建管道分支。注意事项如下：

一旦进入了管道分支，则不会再回到主管道。
当使用PathString时，路径必须以“/”开头，且允许只有一个'/'字符
HttpRequest.Path和HttpRequest.PathBase不会像Map那样进行特别处理
支持嵌套，即MapWhen中嵌套MapWhen、Map等
支持同时匹配多个段，如 /get/user

public class Startup
{
    public void Configure(IApplicationBuilder app)
    {
        // /get 或 /get/xxx 都会进入该管道分支
        app.MapWhen(context => context.Request.Path.StartsWithSegments("/get"), app =>
        {
            app.MapWhen(context => context.Request.Path.ToString().Contains("user"), app =>
            {
                app.Use(async (context, next) =>
                {
                    Console.WriteLine("MapWhen get user: Use");

                    await next();
                });
            });
        
            app.Use(async (context, next) =>
            {
                Console.WriteLine("MapWhen get: Use");
        
                await next();
            });
        
            app.Run(async context =>
            {
                Console.WriteLine("MapWhen get: Run");
        
                await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
            });
        });
    }
}

当你访问 /get/user 时，输出如下：

MapWhen get user: Use

可以看到，即使该管道分支没有终端中间件，也不会回到主管道。

Run & Use & UseWhen & Map & Map

一下子接触了4个命名相似的、与中间件管道有关的API，不知道你有没有晕倒，没关系，我来帮大家总结一下：

Run用于注册终端中间件，Use用来注册匿名中间件，UseWhen、Map、MapWhen用于创建管道分支。
UseWhen进入管道分支后，如果管道分支中不存在短路或终端中间件，则会返回到主管道。Map和MapWhen进入管道分支后，无论如何，都不会再返回到主管道。
UseWhen和MapWhen基于逻辑条件来创建管道分支，而Map基于请求路径来创建管道分支，且会对HttpRequest.Path和HttpRequest.PathBase进行处理。

编写中间件并激活

上面已经提到过的Run和Use就不再赘述了。

基于约定的中间件

“约定大于配置”，先来个约法三章：

1.拥有公共（public）构造函数，且该构造函数至少包含一个类型为RequestDelegate的参数
2.拥有名为Invoke或InvokeAsync的公共（public）方法，必须包含一个类型为HttpContext的方法参数，且该参数必须位于第一个参数的位置，另外该方法必须返回Task类型。
3.构造函数中的其他参数可以通过依赖注入（DI）填充，也可以通过UseMiddleware传参进行填充。

通过DI填充时，只能接收 Transient 和 Singleton 的DI参数。这是由于中间件是在应用启动时构造的（而不是按请求构造），所以当出现 Scoped 参数时，构造函数内的DI参数生命周期与其他不共享，如果想要共享，则必须将Scoped DI参数添加到Invoke/InvokeAsync来进行使用。

通过UseMiddleware传参时，构造函数内的DI参数和非DI参数顺序没有要求，传入UseMiddleware内的参数顺序也没有要求，但是我建议将非DI参数放到前面，DI参数放到后面。（这一块感觉微软做的好牛皮）

4.Invoke/InvokeAsync的其他参数也能够通过依赖注入（DI）填充，可以接收 Transient、Scoped 和 Singleton 的DI参数。

一个简单的中间件如下：

public class MyMiddleware
{
    // 用于调用管道中的下一个中间件
    private readonly RequestDelegate _next;

    public MyMiddleware(
        RequestDelegate next,
        ITransientService transientService,
        ISingletonService singletonService)
    {
        _next = next;
    }

    public async Task InvokeAsync(
        HttpContext context,
        ITransientService transientService,
        IScopedService scopedService,
        ISingletonService singletonService)
    {
        // 下一个中间件处理之前的操作
        Console.WriteLine("MyMiddleware Begin");
        
        await _next(context);
        
        // 下一个中间件处理完成后的操作
        Console.WriteLine("MyMiddleware End");
    }
}

然后，你可以通过UseMiddleware方法将其添加到管道中

public class Startup
{
    public void Configure(IApplicationBuilder app)
    {
        app.UseMiddleware<MyMiddleware>();
    }
}

不过，一般不推荐直接使用UseMiddleware，而是将其封装到扩展方法中

public static class AppMiddlewareApplicationBuilderExtensions
{
    public static IApplicationBuilder UseMy(this IApplicationBuilder app) => app.UseMiddleware<MyMiddleware>();
}

public class Startup
{
    public void Configure(IApplicationBuilder app)
    {
        app.UseMy();
    }
}

基于工厂的中间件

优势：

按照请求进行激活。这个就是说，上面基于约定的中间件实例是单例的，但是基于工厂的中间件，可以在依赖注入时设置中间件实例的生命周期。
使中间件强类型化（因为其实现了接口IMiddleware）

该方式的实现基于IMiddlewareFactory和IMiddleware。先来看一下接口定义：

public interface IMiddlewareFactory
{
    IMiddleware? Create(Type middlewareType);

    void Release(IMiddleware middleware);
}

public interface IMiddleware
{
    Task InvokeAsync(HttpContext context, RequestDelegate next);
}

你有没有想过当我们调用UseMiddleware时，它是如何工作的呢？事实上，UseMiddleware扩展方法会先检查中间件是否实现了IMiddleware接口。如果实现了，则使用容器中注册的IMiddlewareFactory实例来解析该IMiddleware的实例（这下你知道为什么称为“基于工厂的中间件”了吧）。如果没实现，那么就使用基于约定的中间件逻辑来激活中间件。

注意，基于工厂的中间件，在应用的服务容器中一般注册为 Scoped 或 Transient 服务。

这样的话，咱们就可以放心的将 Scoped 服务注入到中间件的构造函数中了。

接下来，咱们就来实现一个基于工厂的中间件：

public class YourMiddleware : IMiddleware
{
    public async Task InvokeAsync(HttpContext context, RequestDelegate next)
    {
        // 下一个中间件处理之前的操作
        Console.WriteLine("YourMiddleware Begin");

        await next(context);

        // 下一个中间件处理完成后的操作
        Console.WriteLine("YourMiddleware End");
    }
}

public static class AppMiddlewareApplicationBuilderExtensions
{
    public static IApplicationBuilder UseYour(this IApplicationBuilder app) => app.UseMiddleware<YourMiddleware>();
}

然后，在ConfigureServices中添加中间件依赖注入

public class Startup
{
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        services.AddTransient<YourMiddleware>();
    }
}

最后，在Configure中使用中间件

public class Startup
{
    public void Configure(IApplicationBuilder app)
    {
        app.UseYour();
    }
}

微软提供了IMiddlewareFactory的默认实现：

public class MiddlewareFactory : IMiddlewareFactory
{
    // The default middleware factory is just an IServiceProvider proxy.
    // This should be registered as a scoped service so that the middleware instances
    // don't end up being singletons.
    // 默认的中间件工厂仅仅是一个 IServiceProvider 的代理
    // 该工厂应该注册为 Scoped 服务，这样中间件实例就不会成为单例
    private readonly IServiceProvider _serviceProvider;

    public MiddlewareFactory(IServiceProvider serviceProvider)
    {
        _serviceProvider = serviceProvider;
    }

    public IMiddleware? Create(Type middlewareType)
    {
        return _serviceProvider.GetRequiredService(middlewareType) as IMiddleware;
    }

    public void Release(IMiddleware middleware)
    {
        // The container owns the lifetime of the service
        // DI容器来管理服务的生命周期
    }
}

可以看到，该工厂使用过DI容器来解析出服务实例的。因此，当使用基于工厂的中间件时，是无法通过UseMiddleware向中间件的构造函数传参的。

基于约定的中间件 VS 基于工厂的中间件

基于约定的中间件实例都是 Singleton；而基于工厂的中间件实例可以是 Singleton、Scoped 和 Transient（当然，不建议注册为 Singleton）
基于约定的中间件实例构造函数中可以通过依赖注入传参，也可以用过UseMiddleware传参；而基于工厂的中间件只能通过依赖注入传参
基于约定的中间件实例可以在Invoke/InvokeAsync中添加更多的依赖注入参数；而基于工厂的中间件只能按照IMiddleware的接口定义进行实现。

到此这篇关于理解ASP.NET Core 中间件(Middleware)的文章就介绍到这了,更多相关ASP.NET Core Middleware内容请搜索极客世界以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持极客世界！