前言
最近打算抽時間看一下 ASP.NET Core MVC 的源碼，特此把自己學習到的內容記錄下來，也算是做個筆記吧。
路由作為 MVC 的基本部分，所以在學習 MVC 的其他源碼之前還是先學習一下路由系統，ASP.NET Core 的路由系統相對於以前的 Mvc 變化很大，它重新整合了 Web Api 和 MVC。
路由源碼地址 ：https://github.com/aspnet/Routing
路由（Routing）功能介紹
路由是 MVC 的一個重要組成部分，它主要負責將接收到的 Http 請求映射到具體的一個路由處理程序上，在MVC 中也就是說路由到具體的某個 Controller 的 Action 上。
路由的啟動方式是在ASP.NET Core MVC 應用程序啟動的時候作為一個中間件來啟動的，詳細信息會在下一篇的文章中給出。
通俗的來說就是，路由從請求的 URL 地址中提取信息，然后根據這些信息進行匹配，從而映射到具體的處理程序上，因此路由是基於URL構建的一個中間件框架。
路由還有一個作用是生成響應的的URL，也就是說生成一個鏈接地址可以進行重定向或者鏈接。
路由中間件主要包含以下幾個部分：
- URL 匹配
- URL 生成
- IRouter 接口
- 路由模板
- 模板約束
Getting Started
ASP.NET Core Routing 主要分為兩個項目，分別是 Microsoft.AspNetCore.Routing.Abstractions,Microsoft.AspNetCore.Routing。前者是一個路由提供各功能的抽象，后者是具體實現。
我們在閱讀源碼的過程中，我建議還是先大致瀏覽一下項目結構，然后找出關鍵類，再由入口程序進行閱讀。
Microsoft.AspNetCore.Routing.Abstractions
大致看完整個結構之后，我可能發現了幾個關鍵的接口，理解了這幾個接口的作用后能夠幫助我們在后續的閱讀中事半功倍。
IRouter
在 Microsoft.AspNetCore.Routing.Abstractions 中有一個關鍵的接口就是 IRouter:
public interface IRouter
{
Task RouteAsync(RouteContext context);
VirtualPathData GetVirtualPath(VirtualPathContext context);
}
這個接口主要干兩件事情，第一件是根據路由上下文來進行路由處理，第二件是根據虛擬路徑上下文獲取 VirtualPathData。
IRouteHandler
另外一個關鍵接口是 IRouteHandler , 根據名字可以看出主要是對路由處理程序機型抽象以及定義的一個接口。
public interface IRouteHandler
{
RequestDelegate GetRequestHandler(HttpContext httpContext, RouteData routeData);
}
它返回一個 RequestDelegate 的一個委托，這個委托可能大家比較熟悉了，封裝了處理Http請求的方法，位於Microsoft.AspNetCore.Http.Abstractions 中，看過我之前博客的同學應該比較了解。
這個接口中 GetRequestHandler 方法有兩個參數，第一個是 HttpContext，就不多說了，主要是來看一下第二個參數 RouteData。
RouteData，封裝了當前路由中的數據信息，它包含三個主要屬性，分別是 DataTokens, Routers, Values。
DataTokens： 是匹配的路徑中附帶的一些相關屬性的鍵值對字典。
Routers： 是一個 Ilist<IRouter> 列表，說明RouteData 中可能會包含子路由。
Values： 當前路由的路徑下包含的鍵值。
還有一個 RouteValueDictionary, 它是一個集合類，主要是用來存放路由中的一些數據信息的，沒有直接使用 IEnumerable<KeyValuePair<string, string>> 這個數據結構是應為它的內部存儲轉換比較復雜，它的構造函數接收一個 Object 的對象，它會嘗試將Object 對象轉化為自己可以識別的集合。
IRoutingFeature
我根據這個接口的命名一眼就看出來了這個接口的用途，還記得我在之前博客中講述Http管道流程中得時候提到過一個叫 工具箱 的東西么，這個 IRoutingFeature 也是其中的一個組成部分。我們看一下它的定義：
public interface IRoutingFeature
{
RouteData RouteData { get; set; }
}
原來他只是包裝了 RouteData，到 HttpContext 中啊。
IRouteConstraint
這個接口我在閱讀的時候看了一下注釋，原來路由中的參數參數檢查主要是靠這個接口來完成的。
我們都知道在我們寫一個 Route Url地址表達式的時候，有時候會這樣寫：Route("/Product/{ProductId:long}") , 在這個表達式中有一個 {ProductId:long} 的參數約束，那么它的主要功能實現就是靠這個接口來完成的。
/// Defines the contract that a class must implement in order to check whether a URL parameter
/// value is valid for a constraint.
public interface IRouteConstraint
{
bool Match(
HttpContext httpContext,
IRouter route,
string routeKey,
RouteValueDictionary values,
RouteDirection routeDirection);
}
Microsoft.AspNetCore.Routing
Microsoft.AspNetCore.Routing 主要是對 Abstractions 的一個主要實現，我們閱讀代碼的時候可以從它的入口開始閱讀。
RoutingServiceCollectionExtensions 是一個擴展ASP.NET Core DI 的一個擴展類，在這個方法中用來進行 ConfigService，Routing 對外暴露了一個 IRoutingBuilder 接口用來讓用戶添加自己的路由規則，我們來看一下：
public static IApplicationBuilder UseRouter(this IApplicationBuilder builder, Action<IRouteBuilder> action)
{
//...略
// 構造一個RouterBuilder 提供給action委托宮配置
var routeBuilder = new RouteBuilder(builder);
action(routeBuilder);
//調用下面的一個擴展方法，routeBuilder.Build() 見下文
return builder.UseRouter(routeBuilder.Build());
}
public static IApplicationBuilder UseRouter(this IApplicationBuilder builder, IRouter router)
{
//...略
return builder.UseMiddleware<RouterMiddleware>(router);
}
routeBuilder.Build() 構建了一個集合 RouteCollection，用來保存所有的 IRouter 處理程序信息，包括用戶配置的Router。
RouteCollection 本身也實現了 IRouter , 所以它也具有路由處理的能力。
Routing 中間件的入口是 RouterMiddleware 這個類，通過這個中間件注冊到 Http 的管道處理流程中， ASP.NET Core MVC 會把它默認的作為其配置項的一部分，當然你也可以把Routing單獨拿出來使用。
我們來看一下 Invoke 方法里面做了什么，它位於RouterMiddleware.cs 文件中。
public async Task Invoke(HttpContext httpContext)
{
var context = new RouteContext(httpContext);
context.RouteData.Routers.Add(_router);
await _router.RouteAsync(context);
if (context.Handler == null)
{
_logger.RequestDidNotMatchRoutes();
await _next.Invoke(httpContext);
}
else
{
httpContext.Features[typeof(IRoutingFeature)] = new RoutingFeature()
{
RouteData = context.RouteData,
};
await context.Handler(context.HttpContext);
}
}
首先，通過 httpContext 來初始化路由上下文（RouteContext），然后把用戶配置的路由規則添加到路由上下文RouteData中的Routers中去。
接下來 await _router.RouteAsync(context) , 就是用到了 IRouter 接口中的 RouteAsync 方法了。
我們接着跟蹤 RouteAsync 這個函數，看其內部都做了什么？ 我們又跟蹤到了RouteCollection.cs 這個類：
我們看一下 RouteAsync 的流程：
public async virtual Task RouteAsync(RouteContext context)
{
var snapshot = context.RouteData.PushState(null, values: null, dataTokens: null);
for (var i = 0; i < Count; i++)
{
var route = this[i];
context.RouteData.Routers.Add(route);
try
{
await route.RouteAsync(context);
if (context.Handler != null)
{
break;
}
}
finally
{
if (context.Handler == null)
{
snapshot.Restore();
}
}
}
}
我覺得這個類，包括函數設計的很巧妙，如果是我的話，我不一定能夠想的出來，所以我們通過看源碼也能夠學到很多新知識。
為什么說設計的巧妙呢？ RouteCollection 繼承了 IRouter 但是並沒有具體的對路由進行處理，而是通過循環來重新將路由上下文分發的具體的路由處理程序上。我們來看一下他的流程：
1、為了提高性能，創建了一個RouteDataSnapshot 快照對象，RouteDataSnapshot是一個結構體，它存儲了 Route 中的路由數據信息。
2、循環當前 RouteCollection 中的 Router，添加到 RouterContext里的Routers中，然后把RouterContext交給Router來處理。
3、當沒有處理程序處理當前路由 snapshot.Restore() 重新初始化快照狀態。
接下來就要看具體的路由處理對象了，我們從 RouteBase 開始。
1、RouteBase 的構造函數會初始化 RouteTemplate, Name, DataTokens, Defaults.
Defaults 是默認配置的路由參數。
2、RouteAsync 中會進行一系列檢查，如果沒有匹配到URL對應的路由就會直接返回。
3、使用路由參數匹配器 RouteConstraintMatcher 進行匹配，如果沒有匹配到，同樣直接返回。
4、如果匹配成功，會觸發 OnRouteMatched(RouteContext context)函數，它是一個抽象函數，具體實現位於 Route.cs 中。
然后，我們再繼續跟蹤到 Route.cs 中的 OnRouteMatch，一起來看一下：
protected override Task OnRouteMatched(RouteContext context)
{
context.RouteData.Routers.Add(_target);
return _target.RouteAsync(context);
}
_target 值得當前路由的處理程序，那么具體是哪個路由處理程序呢？ 我們一起探索一下。
我們知道，我們創建路由一共有MapRoute,MapGet,MapPost,MapPut,MapDelete,MapVerb... 等等這寫方式，我們分別對應說一下每一種它的路由處理程序是怎么樣的，下面是一個示例：
app.UseRouter(routes =>{
routes.DefaultHandler = new RouteHandler((httpContext) =>
{
var request = httpContext.Request;
return httpContext.Response.WriteAsync($"");
});
routes
.MapGet("api/get/{id}", (request, response, routeData) => {})
.MapMiddlewareRoute("api/middleware", (appBuilder) =>
appBuilder.Use((httpContext, next) => httpContext.Response.WriteAsync("Middleware!")
))
.MapRoute(
name: "AllVerbs",
template: "api/all/{name}/{lastName?}",
defaults: new { lastName = "Doe" },
constraints: new { lastName = new RegexRouteConstraint(new Regex("[a-zA-Z]{3}",RegexOptions.CultureInvariant, RegexMatchTimeout)) });
});
按照上面的示例解釋一下，
MapRoute：使用這種方式的話，必須要給 DefaultHandler 賦值處理程序，否則會拋出異常，通常情況下我們會使用RouteHandler類。
MapVerb： MapPost,MapPut 等等都和它類似，它將處理程序作為一個 RequestDelegate 委托提供了出來，也就是說我們實際上在自己處理HttpContext的東西，不會經過RouteHandler處理。
MapMiddlewareRoute：需要傳入一個 IApplicationBuilder 委托，實際上 IApplicationBuilder Build之后也是一個 RequestDelegate，它會在內部 new 一個 RouteHandler 類，然后調用的 MapRoute。
這些所有的矛頭都指向了 RouteHandler ， 我們來看看 RouteHandler 吧。
public class RouteHandler : IRouteHandler, IRouter
{
// ...略
public Task RouteAsync(RouteContext context)
{
context.Handler = _requestDelegate;
return TaskCache.CompletedTask;
}
}
什么都沒干，僅僅是將傳入進來的 RequestDelegate 賦值給了 RouteContext 的處理程序。
最后，代碼會執行到 RouterMiddleware 類中的 Invoke 方法的最后一行 await context.Handler(context.HttpContext)，這個時候開始調用Handler委托，執行用戶代碼。
總結
我們來總結一下以上流程：
首先傳入請求會到注冊的 RouterMiddleware 中間件，然后它 RouteAsync 按順序調用每個路由上的方法。當一個請求到來的時候，IRouter實例選擇是否處理已經設置到 RouteContext Handler 上的一個非空 RequestDelegate。如果Route已經為該請求設置處理程序，則路由處理會中止並且開始調用設置的Hanlder處理程序以處理請求。如果當前請求嘗試了所有路由都沒有找到處理程序的話，則調用next，將請求交給管道中的下一個中間件。
關於路由模板和參數約束源碼處理流程就不一一說了，有興趣可以直接看下源碼。
下一篇是 Core MVC 系統的啟動流程源碼學習，有興趣的同學可以關注一下我。
本文地址：http://www.cnblogs.com/savorboard/p/aspnetcore-routing.html
作者博客：Savorboard
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