ASP.NET Core 運行原理剖析


1.1. 概述

在ASP.NET Core之前,ASP.NET Framework應用程序由IIS加載。Web應用程序的入口點由InetMgr.exe創建並調用托管。以初始化過程中觸發HttpApplication.Application_Start()事件。開發人員第一次執行代碼的機會是處理Application_StartGlobal.asax中的事件。在ASP.NET Core中,Global.asax文件不再可用,已被新的初始化過程替代。

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ASP.NET Core 應用程序是在.NET Core 控制台程序下調用特定的庫,這是ASP.NET Core應用程序開發的根本變化。所有的ASP.NET托管庫都是從Program開始執行,而不是由IIS托管。也就是說.NET工具鏈可以同時用於.NET Core控制台應用程序和ASP.NET Core應用程序。

using System;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;

namespace aspnetcoreapp
{
    public class Program
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            
            var host = new WebHostBuilder()
                .UseKestrel() //指定宿主程序為Kestrel
                .UseStartup<Startup>()// 調用Startup.cs類下的Configure 和 ConfigureServices
                .Build();

            host.Run();
        }
    }
}

以上是Program類中Main方法的示例代碼,Main方法負責初始化Web主機,調用Startup和執行應用程序。主機將調用Startup類下面的ConfigureConfigureServices方法。

1.2. 文件配置

1.2.1. Starup文件配置

對於一個ASP.NET Core 程序而言,Startup 類是必須的。ASP.NET Core在程序啟動時會從Program類中開始執行,然后再找到UseStartup<Startup>中找到配置的Startup的類,如果不指定Startup類會導致啟動失敗。

Startup中必須定義Configure方法,而ConfigureServices方法則是可選的,方法會在程序第一次啟動時被調用,類似傳統的ASP.NET MVC的路由和應用程序狀態均可在Startup中配置,也可以在此初始化所需中間件。

Configure

在ASP.NET Core 應用程序中Configure方法用於指定中間件以什么樣的形式響應HTTP請求。


using System;
using Microsoft.AspNetCore.Builder;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.AspNetCore.Http;

namespace aspnetcoreapp
{
    public class Startup
    {
        public Startup(IConfiguration configuration)
        {
            Configuration = configuration;
        }
        public IConfiguration Configuration { get; }
        
        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
        {
                        
            if (env.IsDevelopment())
            {
                app.UseDeveloperExceptionPage();
                app.UseBrowserLink();
            }
            else
            {
                app.UseExceptionHandler("/Home/Error");
            }
            
            app.UseStaticFiles();
                                    
            app.UseMvc(routes =>
            {
                routes.MapRoute(
                    name: "default",
                    template: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
            });
        }
    }
}

ASP.NET Core是通過對IApplicationBuilder進行擴展來構建中間件的, 上面代碼中每個use擴展方法都是將中間件添加到請求管道。也可以給Configure方法附加服務(如:IHostingEnvironment)這些服務在ConfigureServices方法中被初始化。

用ASP.NET Core項目模板添加的應用程序,默認添加的幾個中間件:

  • UseStaticFiles 允許應用程序提供靜態資源。
  • UseMvc 將MVC添加到管道並允許配置路由。

ConfigureServices

ConfigureServices方法是應用程序運行時將服務添加到容器中,用ASP.NET Core項目模板的時候默認會將MVC的服務添加到容器中:

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddMvc();
}

接下來舉一個例子,在實際應用中ConfigureServices方法和Configure方法配合使用,在ASP.NET Core中有一個UI開發框架Telerik UI for ASP.NET Core,它有60多個UI組件,不僅支持ASP.NET Core的跨平台布署模式,而且還支持前端自適應渲染。

當在項目中應用Telerik UI的時候,首先在項目中引用相關的包,然后再在ConfigureServices方法中將Kendo UI服務添加到容器中:

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddKendo();
}

接下來,在Configure中設置Kendo UI

public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
    //...
    app.UseKendo(env);
}

1.2.2. appsetting.json配置

Configuration API 提供了一個基於鍵-值對來配置應用程序的方法,在運行時可以從多個來源來讀取配置。鍵-值對可以分組形成多層結構。鍵-值對可以配置在不同的地方,如:文件、內存等,其中放在內存中不能持久化,這里筆者選擇將其配置在appsetting.json文件里面。

配置appsetting文件


{
  "key1": "字符串",
  "key2": 2,
  "key3":true,

  "parentObj": {
    "key1": "sub-key1"
  },
  "members": [
    {
      "name": "Lily",
      "age": "18"
    },
    {
      "name": "Lucy",
      "age": "17"
    }
  ]
}

一個分層結構的JSON文件,鍵(如:key1)作為索引器,值作為參數,類型可以為:字符串、數字、布爾、對象、數組。下面具體來看下在應用中怎樣使用。

在應用程序加加載和應用配置文件


public static IConfigurationRoot Configuration { get; set; }

public static void Main(string[] args = null)
{
    var builder = new ConfigurationBuilder()
        .SetBasePath(Directory.GetCurrentDirectory())
        .AddJsonFile("appsettings.json");

    Configuration = builder.Build();

    Console.WriteLine($"key1 = {Configuration["key1"]}");
    Console.WriteLine($"key2 = {Configuration["key2"]}");
    Console.WriteLine(
        $"subkey1 = {Configuration["parentObj:key1"]}");
    Console.WriteLine();

    Console.WriteLine("members:");
    Console.Write($"{Configuration["members:0:name"]}, ");
    Console.WriteLine($"age {Configuration["members:0:age"]}");
    Console.Write($"{Configuration["members:1:name"]}, ");
    Console.WriteLine($"age {Configuration["members:1:age"]}");
    Console.WriteLine();

    Console.WriteLine("Press a key...");
    Console.ReadKey();
}

由於加載的是一個JSON文件,所以文件加載進來以后程序可以直接將它當作一個JSON對象來使用。如果有過動態語言使用經驗的同學來說這種方式就比較熟悉了。只在這里訪問屬性的時候將平時常見的.變成了:,這和寫的JSON對象更接近。

1.3. 處理管道(中間件)

在ASP.NET Core應用程序中使用中間件,應用程序所做的任何事情(包括服務器中的靜態文件)都是由中間件來完成的。沒有任何中間件的應用程序在請求的出錯時候簡單返回404 Not Found。中間件可以讓您完全控制請求的處理方式,並且讓您的應用程序更加精簡。

當接收到一個請求時,請求會交給中間件構成的中間件管道進行處理,管道就是多個中間件構成,請求從一個中間件的一端進入,從中間件的另一端出來,每個中間件都可以對HttpContext請求開始和結束進行處理:

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在ASP.NET Core中可以用Run、Map和Use三種方式來配置HTTP管道。Run 方法稱為短路管道(因為它不會調用 next 請求委托)。因此,Run方法一般在管道尾部被調用。Run 是一種慣例,有些中間件組件可能會暴露他們自己的 Run方法,而這些方法只能在管道末尾處運行。下面兩段代碼是等效的,因為Use沒有調用next方法

Run方法示例代碼

public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{

    app.Run(async context =>
        {
            await context.Response.WriteAsync("environment " + env);
        });

}

Use方法不執行next時示例代碼

public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{

    app.Use(async (context, next) =>
        {
            await context.Response.WriteAsync("environment " + env);
        });

}

在.NET Core 中約定了Map*擴展被用於分支管道,當前的實現已支持基於請求路徑或使用謂詞來進入分支。Map擴展方法用於匹配基於請求路徑的請求委托。Map只接受路徑,並配置單獨的中間件管道的功能。


private static void HandleMapUrl(IApplicationBuilder app)
{
    app.Run(async context =>
    {
        await context.Response.WriteAsync("Map Url Test Successful");
    });
}
public void ConfigureMapping(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
    app.Map("/mapurl", HandleMapUrl);
}

上例中是一個用Map方法來接受路徑進入分支管道,也就是說所有基於/mapurl路徑請求都會被管道中的HandleMapUrl方法所處理;如果想用謂詞來進入中間件分支,則要使用MapThen方法。MapThen方法允許以一種非常靈活的方式構建中間管道。比如可以檢測查詢字符串是否具有'branch'來進入分支:

private static void HandleBranch(IApplicationBuilder app)
{
    app.Run(async context =>
    {
        await context.Response.WriteAsync("Branch used.");
    });
}
public void Configure(IApplicationBuilder app)
{
    app.MapWhen(context => {
        return context.Request.Query.ContainsKey("branch");
    }, HandleBranch);

}

1.4 總結

  • 這節講解了ASP.NET Core在運行時首先加載Program類下面的Main方法,在Main方法中指定托管服務器,並調用Startup類中的ConfigureConfigureServices方法等完成初始化;
  • 在ASP.NET Core中 HTTP請求是以中間件管道的形式進行處理,每個中間件都可以在HTTP請求開始和結束處理對它進行處理;
  • ASP.NET Core可以構建跨平台應用,服務運行在Http.Sys(僅適用於Windows平台)和Kestrel上,不需要用IIS進行托管,所以相比傳統ASP.NET來說性能更高效也更加靈活。

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