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ASP.NET Core管道深度剖析

时间:2024-05-12 03:07:52

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ASP.NET Core管道深度剖析

管道

以IIS 6.0为例,在工作进程w3wp.exe中,利用Aspnet_ispai.dll加载.NET运行时(如果.NET运行时尚未加载)。IIS 6引入了应用程序池的概念,一个工作进程对应着一个应用程序池。一个应用程序池可以承载一个或者多个Web应用,每个Web应用映射到一个IIS虚拟目录。与IIS 5.x一样,每一个Web应用运行在各自的应用程序域中。

如果HTTP.SYS接收到的HTTP请求是对该Web应用的第一次访问,当成功加载了运行时后,会通过AppDomainFactory为该Web应用创建一个应用程序域(AppDomain)。随后,一个特殊的运行时IsapiRuntime被加载。IsapiRuntime定义在程序集System.Web中,对应的命名空间为System.Web.Hosting。IsapiRuntime会接管该HTTP请求。

IsapiRuntime会首先创建一个IsapiWorkerRequest对象,用于封装当前的HTTP请求,并将该IsapiWorkerRequest对象传递给运行时:HttpRuntime,从此时起,HTTP请求正式进入了管道。根据IsapiWorkerRequest对象,HttpRuntime会创建用于表示当前HTTP请求的上下文(Context)对象:HttpContext。

随着HttpContext被成功创建,HttpRuntime会利用HttpApplicationFactory创建新的或者获取现有的HttpApplication对象。实际上,维护着一个HttpApplication对象池,HttpApplicationFactory从池中选取可用的HttpApplication用户处理HTTP请求,处理完毕后将其释放到对象池中。HttpApplicationFactory负责处理当前的HTTP请求。

在HttpApplication初始化过程中,会根据配置文件加载并初始化相应的HttpModule对象。对于HttpApplication来说,在它处理HTTP请求的不同的阶段会触发不同的事件(Event),而HttpModule的意义在于通过注册HttpApplication的相应的事件,将所需的操作注入整个HTTP请求的处理流程。的很多功能,比如身份验证、授权、缓存等,都是通过相应的HttpModule实现的。

而最终完成对HTTP请求的处理实现在另一个重要的对象中:HttpHandler。对于不同的资源类型,具有不同的HttpHandler。比如.aspx页对应的HttpHandler为System.Web.UI.Page,WCF的.svc文件对应的HttpHandler为System.ServiceModel.Activation.HttpHandler。上面整个处理流程如图7所示。

图7 处理管道

HttpApplication

HttpApplication是整个基础架构的核心,它负责处理分发给它的HTTP请求。由于一个HttpApplication对象在某个时刻只能处理一个请求,只有完成对某个请求的处理后,HttpApplication才能用于后续的请求的处理。所以,采用对象池的机制来创建或者获取HttpApplication对象。具体来讲,当第一个请求抵达的时候,会一次创建多个HttpApplication对象,并将其置于池中,选择其中一个对象来处理该请求。当处理完毕,HttpApplication不会被回收,而是释放到池中。对于后续的请求,空闲的HttpApplication对象会从池中取出,如果池中所有的HttpApplication对象都处于繁忙的状态,会创建新的HttpApplication对象。

HttpApplication处理请求的整个生命周期是一个相对复杂的过程,在该过程的不同阶段会触发相应的事件。我们可以注册相应的事件,将我们的处理逻辑注入到HttpApplication处理请求的某个阶段。我们接下来介绍的HttpModule就是通过HttpApplication事件注册的机制实现相应的功能的。表1按照实现的先后顺利列出了HttpApplication在处理每一个请求时触发的事件名称。

表1

对于一个应用来说,HttpApplication派生于global.asax文件,我们可以通过创建global.asax文件对HttpApplication的请求处理行为进行定制。global.asax采用一种很直接的方式实现了这样的功能,这种方式既不是我们常用的方法重写(Method Overriding)或者事件注册,而是直接采用方法名匹配。在global.asax中,我们按照这样的方法命名规则进行事件注册:Application_{Event Name}。比如Application_BeginRequest方法用于处理HttpApplication的BeginRequest事件。如果通过VS创建一个global.asax文件,下面是默认的定义。

1: <%@ Application Language="C#" %>

2: <script runat="server">

3: void Application_Start(object sender, EventArgs e) {}

4: void Application_End(object sender, EventArgs e) {}

5: void Application_Error(object sender, EventArgs e) {}

6: void Session_Start(object sender, EventArgs e) {}

7: void Session_End(object sender, EventArgs e) {}

8: </script>

HttpModule

为创建各种.NET Web应用提供了强大的平台,它拥有一个具有高度可扩展性的引擎,并且能够处理对于不同资源类型的请求。那么,是什么成就了的高可扩展性呢? HttpModule功不可没。

从功能上讲,HttpModule之于,就好比ISAPI Filter之于IIS一样。IIS将接收到的请求分发给相应的ISAPI Extension之前,注册的ISAPI Filter会先截获该请求。ISAPI Filter可以获取甚至修改请求的内容,完成一些额外的功能。与之相似地,当请求转入管道后,最终负责处理该请求的是与请求资源类型相匹配的HttpHandler对象,但是在Handler正式工作之前,会先加载并初始化所有配置的HttpModule对象。HttpModule在初始化的过程中,会将一些功能注册到HttpApplication相应的事件中,那么在HttpApplication整个请求处理生命周期中的某个阶段,相应的事件会被触发,通过HttpModule注册的事件处理程序也得以执行。

所有的HttpModule都实现了IHttpModule接口,下面是IHttpModule的定义。其中Init方法用于实现HttpModule自身的初始化,该方法接受一个HttpApplication对象,有了这个对象,事件注册就很容易了。

1: public interface IHttpModule

2: {

3:void Dispose();

4:void Init(HttpApplication context);

5: }

提供的很多基础构件(Infrastructure)功能都是通过相应的HttpModule实现的,下面类列出了一些典型的HttpModule:

OutputCacheModule:实现了输出缓存(Output Caching)的功能;SessionStateModule:在无状态的HTTP协议上实现了基于会话(Session)的状态;WindowsAuthenticationModule + FormsAuthenticationModule + PassportAuthentication- Module:实现了3种典型的身份认证方式:Windows认证、Forms认证和Passport认证;UrlAuthorizationModule + FileAuthorizationModule:实现了基于Uri和文件ACL(Access Control List)的授权。

而另外一个重要的HttpModule与WCF相关,那么就是System.ServiceModel. Activation.HttpModule。HttpModule定义在System.ServiceModel程序集中,在默认的情况下,HttpModule完成了基于IIS的寄宿工作。

除了这些系统定义的HttpModule之外,我们还可以自定义HttpMoudle。通过Web.config,我们可以很容易地将其注册到我们的Web应用中。

HttpHandler

如果说HttpModule相当于IIS的ISAPI Filter的话,我们可以说HttpHandler则相当于IIS的ISAPI Extension,HttpHandler在中扮演请求的最终处理者的角色。对于不同资源类型的请求,会加载不同的Handler来处理,也就是说.aspx page与.asmx web service对应的Handler是不同的。

所有的HttpHandler都实现了接口IHttpHandler。下面是IHttpHandler的定义,方法ProcessRequest提供了处理请求的实现。

1: public interface IHttpHandler

2: {

3:void ProcessRequest(HttpContext context);

4:bool IsReusable { get; }

5: }

对于某些HttpHandler,具有一个与之相关的HttpHandlerFactory,用于创建或者获取相应的HttpHandler。HttpHandlerFactory实现接口IHttpHandlerFactory,方法GetHandler用于创建新的HttpHandler,或者获取已经存在的HttpHandler。

1: public interface IHttpHandlerFactory

2: {

3:IHttpHandler GetHandler(HttpContext context, string requestType, string url, string pathTranslated);

4:void ReleaseHandler(IHttpHandler handler);

5: }

HttpHandler和HttpHandlerFactory的类型都可以通过相同的方式配置到Web.config中。下面一段配置包含对3种典型的资源类型的HttpHandler配置:.aspx,.asmx和.svc。可以看到基于WCF Service的HttpHandler类型为:System.ServiceModel.Activation.HttpHandler。

1: <?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>

2: <configuration>

3: <system.web>

4: <httpHandlers>

5: <add path="*.svc" verb="*" type="System.ServiceModel.Activation.HttpHandler, System.ServiceModel, Version=3.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" validate="false"/>

6: <add path="*.aspx" verb="*" type="System.Web.UI.PageHandlerFactory" validate="True"/>

7: <add path="*.asmx" verb="*" type="System.Web.Services.Protocols.WebServiceHandlerFactory, System.Web.Services, Version=2.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b03f5f7f11d50a3a" validate="False"/>

8: </httpHandlers>

9: </system.web>

10: </configuration>

第二部分:转自 HttpModule的认识

HttpModule是向实现类提供模块初始化和处置事件。当一个HTTP请求到达HttpModule时,整个 Framework系统还并没有对这个HTTP请求做任何处理,也就是说此时对于HTTP请求来讲,HttpModule是一个HTTP请求的“必经之路”,所以可以在这个HTTP请求传递到真正的请求处理中心(HttpHandler)之前附加一些需要的信息在这个HTTP请求信息之上,或者针对截获的这个HTTP请求信息作一些额外的工作,或者在某些情况下干脆终止满足一些条件的HTTP请求,从而可以起到一个Filter过滤器的作用。

1、的HTTP请求处理过程

说明:

(1)、客户端浏览器向服务器发出一个http请求,此请求会被inetinfo.exe进程截获,然后转交给aspnet_isapi.dll进程,接着它又通过Http Pipeline的管道,传送给aspnet_wp.exe这个进程,接下来就到了.net framework的HttpRunTime处理中心,处理完毕后就发送给用户浏览器。

(2)、当一个http请求被送入到HttpRuntime之后,这个Http请求会继续被送入到一个被称之为HttpApplication Factory的一个容器当中,而这个容器会给出一个HttpApplication实例来处理传递进来的http请求,而后这个Http请求会依次进入到如下几个容器中:HttpModule --> HttpHandler Factory --> HttpHandler。当系统内部的HttpHandler的ProcessRequest方法处理完毕之后,整个Http Request就被处理完成了,客户端也就得到相应的东东了。

(3)完整的http请求在 framework中的处理流程:

HttpRequest-->inetinfo.exe->ASPNET_ISAPI.DLL-->Http Pipeline-->ASPNET_WP.EXE-->HttpRuntime-->HttpApplication Factory-->HttpApplication-->HttpModule-->HttpHandler Factory-->HttpHandler-->HttpHandler.ProcessRequest()

也就是说一个HTTP请求在HttpModule容器的传递过程中,会在某一时刻(ResolveRequestCache事件)将这个HTTP请求传递给HttpHandler容器。在这个事件之后,HttpModule容器会建立一个HttpHandler的入口实例,但是此时并没有将HTTP请求控制权交出,而是继续触发AcquireRequestState事件以及PreRequestHandlerExcute事件。在PreRequestHandlerExcute事件之后,HttpModule窗口就会将控制权暂时交给HttpHandler容器,以便进行真正的HTTP请求处理工作。

而在HttpHandler容器内部会执行ProcessRequest方法来处理HTTP请求。在容器HttpHandler处理完毕整个HTTP请求之后,会将控制权交还给HttpModule,HttpModule则会继续对处理完毕的HTTP请求信息流进行层层的转交动作,直到返回到客户端为止。

PS:红色的HttpApplication实例在HttpModule的Init方法中会用到。

(4)如果想在中途截获一个httpRequest并做些自己的处理,就应该在HttpRuntime运行时内部来做到这一点,确切的说是在HttpModule这个容器中来实现。

2、HttpModule工作原理

负责监听HttpRequest,同时对HttpRequest增添或者过滤掉一部分内容。也就是说,当一个HTTP请求到达HttpModule时,整个 Framework系统还并没有对这个HTTP请求做任何处理,也就是说此时对于HTTP请求来讲,HttpModule是一个HTTP请求的“必经之路”,所以可以在这个HTTP请求传递到真正的请求处理中心(HttpHandler)之前附加一些需要的信息在这个HTTP请求信息之上,或者针对截获的这个HTTP请求信息作一些额外的工作,或者在某些情况下干脆终止满足一些条件的HTTP请求,从而可以起到一个Filter过滤器的作用。

HttpModule实现了接口IHttpModule,我们可以自定义实现该接口的类,从而取代HttpModule。

默认的HttpModule如下:

System.Web.SessionState.SessionStateModule;

System.Web.Security.WindowsAuthenticationModule;

System.Web.Security.FormsAuthenticationModule;

System.Web.Security.PassportAuthenticationModule;

System.Web.Security.UrlAuthorizationModule;

System.Web.Security.FileAuthorizationModule;

3、编写自己的HttpModule

要实现HttpModule,必须实现接口IHttpModule。下面是IHttpModule接口分析:

using System;

namespace System.Web

{

public interface IHttpModule

{

// 销毁不再被HttpModule使用的资源

void Dispose();

// 初始化一个Module,为捕获HttpRequest做准备

void Init(HttpApplication context);

}

}

下面是自己的HttpModule:

using System;

using System.Web;

namespace ClassLibrary1

{

public class MyHttpModule : IHttpModule

{

public void Dispose() { }

public void Init(HttpApplication context)

{

context.BeginRequest += new EventHandler(Application_BeginRequest);

context.EndRequest += new EventHandler(Application_EndRequest);

}

public void Application_BeginRequest(object sender, EventArgs e)

{

HttpApplication application = sender as HttpApplication;

HttpContext context = application.Context;

HttpResponse response = context.Response;

response.Write("这是来自自定义HttpModule中有BeginRequest");

}

public void Application_EndRequest(object sender, EventArgs e)

{

HttpApplication application = sender as HttpApplication;

HttpContext context = application.Context;

HttpResponse response = context.Response;

response.Write("这是来自自定义HttpModule中有EndRequest");

}

}

}

web.config

<httpModules>

<add name="myHttpModule" type="ClassLibrary1.MyHttpModule,ClassLibrary1"/>

</httpModules>

default.aspx.cs

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Web;

using System.Web.UI;

using System.Web.UI.WebControls;

public partial class _Default : System.Web.UI.Page

{

protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

{

Response.Write("<br/><br/>来自Default.aspx页面<br/>");

}

}

4、HttpModule内部事件机制和生命周期

HttpModule对HttpApplication实例进行处理,而HttpApplication有很多事件(对应不同的生命期),这样就衍生出HttpModule内部事件机制和生命周期。

(1)、HttpModule的事件

说明:

a、BenginRequest和EndRequest分别是HttpModule容器最开始的和最后的事件;

b、EndRequest之后还会触发PreSendRequestHeaders事件和PreSendRequestContent事件,这不是在HttpModule外的两个事件,表示HttpModule结束,即将开始向Client发送数据。

(2)、验证HttpModule生命周期

与HttpHandler的交互:

说明:

a、HttpModule容器会将HttpRequest传递到HttpHandler容器,这个时间点是ResolveRequestCache事件

b、HttpModule容器会建立HttpHandler实例作为入口——Session从此生效

c、触发AcquireRequestState事件以及PreRequestHandlerExecute事件

d、HttpModule容器便将对HttpRequest的控制权转让给HttpHandler容器

e、HttpHandler容器处理HttpRequest——使用自身的ProcessRequest方法,将对其控制权又还给HttpModule容器——之后Session失效。

验证生命周期代码:

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Text;

using System.Web;

namespace MyHttpModule

{

public class ValidaterHttpModuleEvents : IHttpModule

{

public void Dispose()

{ }

/// <summary>

/// 验证HttpModule事件机制

/// </summary>

/// <param name="application"></param>

public void Init(HttpApplication application)

{

application.BeginRequest += new EventHandler(application_BeginRequest);

application.EndRequest += new EventHandler(application_EndRequest);

application.AcquireRequestState += new EventHandler(application_AcquireRequestState);

application.AuthenticateRequest += new EventHandler(application_AuthenticateRequest);

application.AuthorizeRequest += new EventHandler(application_AuthorizeRequest);

application.PreRequestHandlerExecute += new EventHandler(application_PreRequestHandlerExecute);

application.PostRequestHandlerExecute += new EventHandler(application_PostRequestHandlerExecute);

application.ReleaseRequestState += new EventHandler(application_ReleaseRequestState);

application.ResolveRequestCache += new EventHandler(application_ResolveRequestCache);

application.PreSendRequestHeaders += new EventHandler(application_PreSendRequestHeaders);

application.PreSendRequestContent += new EventHandler(application_PreSendRequestContent);

}

private void application_BeginRequest(object sender, EventArgs e)

{

HttpApplication application = (HttpApplication)sender;

application.Context.Response.Write("application_BeginRequest<br/>");

}

private void application_EndRequest(object sender, EventArgs e)

{

HttpApplication application = (HttpApplication)sender;

application.Context.Response.Write("application_EndRequest<br/>");

}

private void application_PreRequestHandlerExecute(object sender, EventArgs e)

{

HttpApplication application = (HttpApplication)sender;

application.Context.Response.Write("application_PreRequestHandlerExecute<br/>");

}

private void application_PostRequestHandlerExecute(object sender, EventArgs e)

{

HttpApplication application = (HttpApplication)sender;

application.Context.Response.Write("application_PostRequestHandlerExecute<br/>");

}

private void application_ReleaseRequestState(object sender, EventArgs e)

{

HttpApplication application = (HttpApplication)sender;

application.Context.Response.Write("application_ReleaseRequestState<br/>");

}

private void application_AcquireRequestState(object sender, EventArgs e)

{

HttpApplication application = (HttpApplication)sender;

application.Context.Response.Write("application_AcquireRequestState<br/>");

}

private void application_PreSendRequestContent(object sender, EventArgs e)

{

HttpApplication application = (HttpApplication)sender;

application.Context.Response.Write("application_PreSendRequestContent<br/>");

}

private void application_PreSendRequestHeaders(object sender, EventArgs e)

{

HttpApplication application = (HttpApplication)sender;

application.Context.Response.Write("application_PreSendRequestHeaders<br/>");

}

private void application_ResolveRequestCache(object sender, EventArgs e)

{

HttpApplication application = (HttpApplication)sender;

application.Context.Response.Write("application_ResolveRequestCache<br/>");

}

private void application_AuthorizeRequest(object sender, EventArgs e)

{

HttpApplication application = (HttpApplication)sender;

application.Context.Response.Write("application_AuthorizeRequest<br/>");

}

private void application_AuthenticateRequest(object sender, EventArgs e)

{

HttpApplication application = (HttpApplication)sender;

application.Context.Response.Write("application_AuthenticateRequest<br/>");

}

}

}

<add name="HttpModule1" type="MyHttpModule.HttpModule1,MyHttpModule"/>

<add name="HttpModule2" type="MyHttpModule.HttpModule2,MyHttpModule"/>

HttpModule1和HttpModule2模仿ValidaterHttpModuleEvents编写(除了类名改变外,事件和方法不变),不贴代码了。运行结果如下:

从运行结果可以看到,在web.config文件中引入自定义HttpModule的顺序就决定了多个自定义HttpModule在处理一个HTTP请求的接管顺序。

(3)、利用HttpModule实现终止此次HttpRequest请求

在BeginRequest事件中,使用pleteRequest()方法可以实现当满足一定条件时终止此次HttpRequest请求

using System;

using System.Web;

namespace ClassLibrary1

{

public class MyHttpModule : IHttpModule

{

public void Dispose() { }

public void Init(HttpApplication context)

{

context.BeginRequest += new EventHandler(Application_BeginRequest);

}

public void Application_BeginRequest(object sender, EventArgs e)

{

HttpApplication application = sender as HttpApplication;

pleteRequest();

application.Context.Response.Write("请求被终止");

}

}

}

说明:

a、对于一个HttpModule,在BeginRquest中终止,但是仍然会调用EndRequest事件,以及PreSendRequestHeaders事件和PreSendRequestContent事件。也可以说是直接跳转到EndRequest事件,而不会调用这期间的事件

b、如果有两个HttpModule,在第一个HttpModule的BeginRequest中终止,仅仅不会调用第二个HttpModule的BeginRequest,但仍然会调用两个EndRequest事件,以及PreSendRequestHeaders事件和PreSendRequestContent事件。看下面的图示:

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