Asp.Net Core WebApi学习笔记（四）-- Middleware
本文记录了Asp.Net管道模型和Asp.Net Core的Middleware模型的对比，并在上一篇的基础上增加Middleware功能支持。
在演示Middleware功能之前，先要了解一下Asp.Net管道模型发生了什么样的变化。
第一部分：管道模型
1. Asp.Net管道
在之前的Asp.Net里，主要的管道模型流程如下图所示：
请求进入Asp.Net工作进程后，由进程创建HttpWorkRequest对象，封装此次请求有关的所有信息，然后进入HttpRuntime类进行进一步处理。HttpRuntime通过请求信息创建HttpContext上下文对象，此对象将贯穿整个管道，直到响应结束。同时创建或从应用程序池里初始化一个HttpApplication对象，由此对象开始处理之前注册的多个HttpModule。之后调用HandlerFactory创建Handler处理程序，最终处理此次请求内容，生成响应返回。
下面用一个简单的Asp.Net程序来验证这个流程。
使用VS2015创建一个空的Asp.Net项目，根据向导添加HttpModule.cs、HttpHandler.cs、Global.asax文件
HttpModule.cs
HttpHandler.cs
配置Web.Config。以下是在IIS7环境下的配置内容。
1 <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
2 <!--
3 有关如何配置 ASP.NET 应用程序的详细信息，请访问
4 http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=169433
5 -->
6 <configuration>
7 <system.web>
8 <compilation debug="true" targetFramework="4.5"/>
9 <httpRuntime targetFramework="4.5"/>
10 </system.web>
11 <system.webServer>
12 <validation validateIntegratedModeConfiguration="false"/>
13 <handlers>
14 <add name="handler" verb="GET" path="index.handler" type="WebApplicationTest.HttpHandler,WebApplicationTest"/>
15 </handlers>
16 <modules>
17 <add name="module1" type="WebApplicationTest.HttpModule1,WebApplicationTest"/>
18 <add name="module2" type="WebApplicationTest.HttpModule2,WebApplicationTest"/>
19 <add name="module3" type="WebApplicationTest.HttpModule3,WebApplicationTest"/>
20 </modules>
21 </system.webServer>
22 </configuration>
启动调试，访问地址 http://localhost:5383/index.handler ，可以看到页面内容。
之前版本的Asp.Net MVC正是通过 UrlRoutingModule.cs 类和 MvcHandler.cs 类进行扩展从而实现了MVC框架。
2、Asp.Net Core管道
而在Asp.Net Core里面，管道模型流程发生了很大的变化：
IHttpModule和IHttpHandler不复存在，取而代之的是一个个中间件(Middleware)。
Server将接收到的请求直接向后传递，依次经过每一个中间件进行处理，然后由最后一个中间件处理并生成响应内容后回传，再反向依次经过每个中间件，直到由Server发送出去。
中间件就像一层一层的“滤网”，过滤所有的请求和相应。这一设计非常适用于“请求-响应”这样的场景——消息从管道头流入最后反向流出。
接下来将演示在Asp.Net Core里如何实现中间件功能。
第二部分、Middleware
其实，在这个系列的第一篇里面，已经展示了管道的一个简单用法。这里再详细讲解一下如何实现自定义管道。
Middleware支持Run、Use和Map三种方法进行注册，下面将展示每一种方法的使用方式。
一、Run方法
所有需要实现的自定义管道都要在 Startup.cs 的 Configure 方法里添加注册。
1 public void Configure(IApplicationBuilder app, ILoggerFactory loggerFactory)
2 {
3 // 添加日志支持
4 loggerFactory.AddConsole();
5 loggerFactory.AddDebug();
6
7 // 添加NLog日志支持
8 loggerFactory.AddNLog();
9
10 // 添加自定义中间件
11 app.Run(async context =>
12 {
13 await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
14 });
15
16 // 添加MVC中间件
17 //app.UseMvc();
18 }
启动调试，访问地址 http://localhost:5000/ ，页面显示Hello World！字样。
再次添加一个Run方法
1 public void Configure(IApplicationBuilder app, ILoggerFactory loggerFactory)
2 {
3 // 添加日志支持
4 loggerFactory.AddConsole();
5 loggerFactory.AddDebug();
6
7 // 添加NLog日志支持
8 loggerFactory.AddNLog();
9
10 // 添加自定义中间件
11 app.Run(async context =>
12 {
13 await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
14 });
15
16 app.Run(async context =>
17 {
18 await context.Response.WriteAsync("Hello World too!");
19 });
20
21 // 添加MVC中间件
22 //app.UseMvc();
23 }
启动调试，再次访问发现页面上只有Hello World!字样。
原因是：Run的这种用法表示注册的此中间件为管道内的最后一个中间件，由它处理完请求后直接返回。
二、Use方法
1 public void Configure(IApplicationBuilder app, ILoggerFactory loggerFactory)
2 {
3 // 添加日志支持
4 loggerFactory.AddConsole();
5 loggerFactory.AddDebug();
6
7 // 添加NLog日志支持
8 loggerFactory.AddNLog();
9
10 // 添加自定义中间件
11 app.Use(async (context, next) =>
12 {
13 await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
14 });
15
16 // 添加MVC中间件
17 //app.UseMvc();
18 }
启动调试，访问页面同样显示Hello World!字样。我们发现使用Use方法替代Run方法，一样可以实现同样的功能。
再次添加一个Use方法，将原来的Use方法内容稍作调整，尝试实现页面显示两个Hello World!字样。
1 public void Configure(IApplicationBuilder app, ILoggerFactory loggerFactory)
2 {
3 // 添加日志支持
4 loggerFactory.AddConsole();
5 loggerFactory.AddDebug();
6
7 // 添加NLog日志支持
8 loggerFactory.AddNLog();
9
10 // 添加自定义中间件
11 app.Use(async (context, next) =>
12 {
13 await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
14 await next();
15 });
16
17 app.Use(async (context, next) =>
18 {
19 await context.Response.WriteAsync("Hello World too!");
20 });
21
22 // 添加MVC中间件
23 //app.UseMvc();
24 }
启动调试，访问页面
将两个Use方法换个顺序，稍微调整一下内容，再次启动调试，访问页面，发现字样输出顺序也发生了变化。
1 public void Configure(IApplicationBuilder app, ILoggerFactory loggerFactory)
2 {
3 // 添加日志支持
4 loggerFactory.AddConsole();
5 loggerFactory.AddDebug();
6
7 // 添加NLog日志支持
8 loggerFactory.AddNLog(); HelloworldMiddleware.cs
9
10 // 添加自定义中间件
11 app.Use(async (context, next) =>
12 {
13 await context.Response.WriteAsync("Hello World too!");
14 await next();
15 });
16
17 app.Use(async (context, next) =>
18 {
19 await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
20 });
21
22 // 添加MVC中间件
23 //app.UseMvc();
24 }
从上面的例子可以发现，通过Use方法注册的中间件，如果不调用next方法，效果等同于Run方法。当调用next方法后，此中间件处理完后将请求传递下去，由后续的中间件继续处理。
当注册中间件顺序不一样时，处理的顺序也不一样，这一点很重要，当注册的自定义中间件数量较多时，需要考虑哪些中间件先处理请求，哪些中间件后处理请求。
另外，我们可以将中间件单独写成独立的类，通过UseMiddleware方法同样可以完成注册。下面将通过独立的中间件类重写上面的演示功能。
新建两个中间件类： HelloworldMiddleware.cs 、 HelloworldTooMiddleware.cs
修改 Startup.cs 的Configure方法内容
1 public void Configure(IApplicationBuilder app, ILoggerFactory loggerFactory)
2 {
3 // 添加日志支持
4 loggerFactory.AddConsole();
5 loggerFactory.AddDebug();
6
7 // 添加NLog日志支持
8 loggerFactory.AddNLog();
9
10 // 添加自定义中间件
11 app.UseMiddleware<HelloworldMiddleware>();
12 app.UseMiddleware<HelloworldTooMiddleware>();
13
14 // 添加MVC中间件
15 //app.UseMvc();
16 }
启动调试，访问页面，可以看到同样的效果。
三、Map方法
Map方法主要通过请求路径和其他自定义条件过滤来指定注册的中间件，看起来更像一个路由。
修改 Startup.cs 的Configure方法内容，增加静态方法MapTest
1 public void Configure(IApplicationBuilder app, ILoggerFactory loggerFactory)
2 {
3 // 添加日志支持
4 loggerFactory.AddConsole();
5 loggerFactory.AddDebug();
6
7 // 添加NLog日志支持
8 loggerFactory.AddNLog();
9
10 // 添加自定义中间件
11 app.Map("/test", MapTest);
12
13 // 添加MVC中间件
14 //app.UseMvc();
15 }
16
17 private static void MapTest(IApplicationBuilder app){
18 app.Run(async context => {
19 await context.Response.WriteAsync("Url is " + context.Request.PathBase.ToString());
20 });
21 }
启动调试，访问路径 http://localhost:5000/test ，页面显示如下内容
但是访问其他路径时，页面没有内容显示。从这个可以看到，Map方法通过类似路由的机制，将特定的Url地址请求引导到固定的方法里，由特定的中间件处理。
另外，Map方法还可以实现多级Url“路由”，其实就是Map方法的嵌套使用
1 // 添加自定义中间件
2 app.Map("/level1", lv1App => {
3 app.Map("/level1.1", lv11App => {
4 // /level1/level1.1
5
6 });
7
8 app.Map("/level1.2", lv12App => {
9 // /level1/level1.2
10
11 });
12 });
也可以通过MapWhen方法使用自定义条件进行“路由”
1 public void Configure(IApplicationBuilder app, ILoggerFactory loggerFactory)
2 {
3 // 添加日志支持
4 loggerFactory.AddConsole();
5 loggerFactory.AddDebug();
6
7 // 添加NLog日志支持
8 loggerFactory.AddNLog();
9
10 // 添加自定义中间件
11 app.MapWhen(context =>
12 {
13 return context.Request.Query.ContainsKey("a");
14 }, MapTest);
15
16 // 添加MVC中间件
17 //app.UseMvc();
18 }
19
20 private static void MapTest(IApplicationBuilder app)
21 {
22 app.Run(async context =>
23 {
24 await context.Response.WriteAsync($"Url is {context.Request.Path.ToString()}{context.Request.QueryString.Value}");
25 });
26
27 }
启动调试，访问路径 http://localhost:5000/path?a=1&b=2 ，页面显示如下内容
只有当请求参数中含有a时，页面才正常显示内容。
四、其他内置的中间件
Asp.Net Core框架内置了几个中间件
最后，用自定义中间件实现一个简单的访问日志记录功能，记录每一次请求的内容和响应时间。
1. 添加日志模型 VisitLog.cs
1 using System;
2 using System.Collections.Generic;
3 using System.Linq;
4
5 namespace WebApiFrame.Models
6 {
7 public class VisitLog
8 {
9 public string Url { get; set; }
10
11 public IDictionary<string, string> Headers { get; set; } = new Dictionary<string, string>();
12
13 public string Method { get; set; }
14
15 public string RequestBody { get; set; }
16
17 public DateTime ExcuteStartTime { get; set; }
18
19 public DateTime ExcuteEndTime { get; set; }
20
21 public override string ToString()
22 {
23 string headers = "[" + string.Join(",", this.Headers.Select(i => "{" + $"\"{i.Key}\":\"{i.Value}\"" + "}")) + "]";
24 return $"Url: {this.Url},\r\nHeaders: {headers},\r\nMethod: {this.Method},\r\nRequestBody: {this.RequestBody},\r\nExcuteStartTime: {this.ExcuteStartTime.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")},\r\nExcuteStartTime: {this.ExcuteEndTime.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff")}";
25 }
26 }
27 }
2. 添加访问日志记录中间件 VisitLogMiddleware.cs ，同时添加UseVisitLogger扩展方法。
1 using Microsoft.AspNetCore.Builder;
2 using Microsoft.AspNetCore.Http;
3 using Microsoft.Extensions.Logging;
4 using System;
5 using System.IO;
6 using System.Linq;
7 using System.Threading.Tasks;
8 using WebApiFrame.Models;
9
10 namespace WebApiFrame.Core.Middlewares
11 {
12 public class VisitLogMiddleware
13 {
14 private readonly RequestDelegate _next;
15
16 private readonly ILogger logger;
17
18 private VisitLog visitLog;
19
20 public VisitLogMiddleware(RequestDelegate next, ILoggerFactory loggerFactory)
21 {
22 _next = next;
23 logger = loggerFactory.CreateLogger<VisitLogMiddleware>();
24 }
25
26 public async Task Invoke(HttpContext context)
27 {
28 visitLog = new VisitLog();
29 HttpRequest request = context.Request;
30 visitLog.Url = request.Path.ToString();
31 visitLog.Headers = request.Headers.ToDictionary(k => k.Key, v => string.Join(";", v.Value.ToList()));
32 visitLog.Method = request.Method;
33 visitLog.ExcuteStartTime = DateTime.Now;
34
35 using (StreamReader reader = new StreamReader(request.Body))
36 {
37 visitLog.RequestBody = reader.ReadToEnd();
38 }
39
40 context.Response.OnCompleted(ResponseCompletedCallback, context);
41 await _next(context);
42 }
43
44 private Task ResponseCompletedCallback(object obj)
45 {
46 visitLog.ExcuteEndTime = DateTime.Now;
47 logger.LogInformation($"VisitLog: {visitLog.ToString()}");
48 return Task.FromResult(0);
49 }
50 }
51
52 public static class VisitLogMiddlewareExtensions
53 {
54 public static IApplicationBuilder UseVisitLogger(this IApplicationBuilder builder)
55 {
56 return builder.UseMiddleware<VisitLogMiddleware>();
57 }
58 }
59 }
3. 在 Startup.cs 添加中间件支持
1 public void Configure(IApplicationBuilder app, ILoggerFactory loggerFactory)
2 {
3 // 添加日志支持
4 loggerFactory.AddConsole();
5 loggerFactory.AddDebug();
6
7 // 添加NLog日志支持
8 loggerFactory.AddNLog();
9
10 // 添加自定义中间件
11 app.UseVisitLogger();
12
13 app.Run(async context =>
14 {
15 await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
16 });
17
18
19 // 添加MVC中间件
20 //app.UseMvc();
21 }
4. 启动调试，访问地址 http://localhost:5000/ ，查看调试控制台日志打印信息。
另外，如果你比较细心会发现，在Configure方法里有这样一句代码： app.UseMvc(); ，Asp.Net Core Mvc正是通过这个方法借用中间件来扩展实现了MVC框架。