手把手带你定制.NET 6.0的Middleware中间件

技术交流
2024-10-01 09:32:02

前言

在本文中，我们将学习中间件，以及如何使用它进一步定制应用程序。我们将快速学习中间件的基础知识，然后探讨如何使用它做的一些特殊事情。
本文涵盖的主题包括：

中间件简介
编写自定义中间件
中间件的潜力
如何使用中间件

本章所处的位置，如下图所示：

技术准备

我们使用控制台、shell或Bash终端先创建一个ASP.NET Core MVC应用程序，然后切换到工作目录：

dotnet new web -n MiddlewaresDemo -o MiddlewaresDemo

然后用VS打开项目：

cd MiddlewaresDemo code .

注意在.NET 6.0中，web项目模板发生了变化。Microsoft引入了minimal API，项目模板默认使用minimal API。

中间件简介

大多数人可能已经知道中间件是什么，但有些人可能不知道，即使你已经在使用ASP.NET Core有一段时间了。我们一般不需要详细了解中间件实例，因为它们大多隐藏在扩展方法后面，例如UseMvc()、UseAuthentication()、UseDeveloperExceptionPage()等。每次在Configure方法中，我们默认将隐式地使用至少一个或更多个中间件组件。

中间件组件是处理请求管道的一段代码。我们可以将请求流程想象成一串管道，每次请求调用，都会返回一个响应。中间件负责创建回声——它操纵请求上下文，加工处理、叠加逻辑、丰富信息。

中间件组件按配置顺序执行。配置的第一个中间件组件是第一个执行的组件。我们可以把中间件看成回旋镖，出去的时候第一个执行，回来的时候最后一个执行。

在ASP.NET Core web应用程序，如果客户端请求的是图像或任何其他静态文件，StaticFileMiddleware将负责查找该资源，如果找到该资源，则返回该资源。如果没有，这个中间件除了调用下一个之外什么都不做。

MvcMiddleware组件检查请求的资源，将其映射到已配置的路由，执行控制器，创建视图，并返回HTML或Web API结果。如果MvcMiddleware没有找到匹配的控制器，它无论如何都会返回一个结果——通常是一个404状态的结果，这就是为什么MvcMiddleware是最后配置的中间件。

异常处理中间件通常是配置的第一批的中间件之一，不是因为它是第一个执行的，而是因为它是最后一个执行的。异常处理验证结果，并以客户端友好的方式在浏览器中显示可能的异常。以下过程描述了运行时发生的500错误状态：

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args); 
var app = builder.Build(); 
app.MapGet("/", () => "Hello World!"); 
app.Run();

在ASP.NET Core 6.0，Microsoft引入了minimal API，它简化了应用配置，并隐藏了许多默认配置，比如隐式的using声明，因此，在头部我们看不到任何using语句，以上就是我们看到的ASP.NET Core 6.0中的Program.cs文件内容。

在这里，lambda中间件绑定到默认路由，只有一句简单的"Hello World！"响应流。这个特殊的中间件会终止管道并返回响应内容。因此，它是最后一个运行的中间件。

下面我们把app.MapGet()做个替换，如下所示：

app.Use(async (context, next) =>{     
    await context.Response.WriteAsync("===");     
    await next();     
    await context.Response.WriteAsync("==="); 
}); 
app.Use(async (context, next) => { 
    await context.Response.WriteAsync(">>>>>> ");     
    await next();     
    await context.Response.WriteAsync(" <<<<<<");
}); 
app.Run(async context => { 
    await context.Response.WriteAsync("Hello World!"); 
});

这里调用两个app.Use()方法，并且创建了两个lambda中间件，除了做简单的处理外，中间件还调用了它们的后继组件，每个中间件的调用链很明确很清晰。在调用下一个中间件之前，处理实际的请求，在调用下个中间件之后，处理响应。以上就是管道的工作机制。

如果现在运行程序（使用dotnet run）并在浏览器中打开URL，我们应该会看到这样的纯文本结果

===>>>>>> Hello World! <<<<<<===

不知道您理解了没？如果理解了，我们往下学习，看看如何使用这个概念向请求管道添加一些附加功能。

编写自定义中间件

中间件可以说是ASP.NET Core的基座，在请求期间执行的所有逻辑都基于此机制。因此，我们可以使用它向web添加自定义功能。在下面案例，我们希望找出通过请求管道的每个请求的执行时间：

我们可以在调用下一个中间件之前创建并启动秒表，然后在调用下个中间件之后停止测量执行时间，如下所示：

app.Use(async (context, next) => {     
    var s = new Stopwatch();     
    s.Start();     
    //其他操作 
    await next();     
    s.Stop(); 
    //结束度量     
    var result = s.ElapsedMilliseconds;     
    //统计耗时     
    await context.Response.WriteAsync($"耗时：{result} 秒。"); 
});

记得为System.Diagnostics添加using语句。

之后，我们将经过的毫秒返回到响应流。

如果您编写的中间件组件很多，Program.cs将变得非常混乱。所以大多数中间件组件将被编写为独立的类，如下所示：

using System.Diagnostics; 
public class StopwatchMiddleware {    
    private readonly RequestDelegate _next;     
    public StopwatchMiddleware(RequestDelegate next)  
    {  
        _next = next;  
    }     

    public async Task Invoke(HttpContext context) {         
        var s = new Stopwatch();         
        s.Start();         
        //其他操作          
        await _next(context);         
        s.Stop(); 
        //结束度量         
        var result = s.ElapsedMilliseconds;         
        //统计耗时     
        await context.Response.WriteAsync($"耗时：{result} 秒。");    
    }  
}

在Invoke方法中的，我们获得构造函数和当前上下文获得要执行的下一个中间件组件。

注意：

中间件在应用程序启动时初始化，构造函数在应用程序生命周期内仅运行一次。另一方面，每个请求调用一次Invoke方法。

要使用此中间件，您可以使用一个通用的UseMiddleware方法：

app.UseMiddleware();

然而，更优雅的方法是创建一个封装此调用的扩展方法：

public static class StopwatchMiddlewareExtension {     
    public static IApplicationBuilder  UseStopwatch(this IApplicationBuilder app)     
    {         
        app.UseMiddleware();         
        return app;    
     }
 }

然后就可以这样使用：

app.UseStopwatch();

这样，您可以通过请求管道向ASP.NET Core应用程序提供其他功能。中间件中提供了整个HttpContext。这样，您可以使用中间件操纵请求和响应。

例如，AuthenticationMiddleware尝试从请求中收集用户信息。如果找不到任何信息，它将通过向客户端发送特定的响应来请求信息。如果它找到，它会将其添加到请求上下文中，并以这种方式将其提供给整个应用程序。

中间件的潜力

使用中间件还可以做许多其他事情。例如，可以将请求管道拆分为两个或多个管道，我们将在这里讨论如何做到这一点。

使用/map分支管道

下一段代码显示了如何基于特定路径创建请求管道的分支：

app.Map("/map1", app1 => {     
    // 其他中间件     
    app1.Run(async context =>     {         
            await context.Response.WriteAsync("Map Test 1");     
    }); 
}); 
app.Map("/map2", app2 => {     
     // 其他中间件     
    app2.Run(async context => {         
        await context.Response.WriteAsync("Map Test 2");     
    }); 
}); 
// 其他中间件

/map1路径是一个特定的分支，它在内部继续请求管道，/map2与此相同。这两个map都有自己内部的中间件配置。所有其他未指定的路径都遵循该主分支。

使用MapWhen分支管道

还有一个MapWhen方法可以根据条件分支管道，而不是根据路径分支：

public void Configure(IApplicationBuilder app) {     
    app.MapWhen(context =>context.Request.Query.ContainsKey("分支"),         
        app1 => {            
             // 其他中间件           
            app1.Run(async context =>  {  
                await context.Response.WriteAsync( "MapBranch Test"); 
            });     
    });     
    //其他中间件     
    app.Run(async context =>    { 
        await context.Response.WriteAsync("Hello non-Map.");     
    });
}

使用中间件构造条件

我们一般可以根据配置值创建条件，或者根据请求上下文的属性创建条件。在前面的示例中，我们使用了查询字符串属性作为条件。当然，你也可以使用HTTP标头、表单属性或请求上下文的任何其他属性。

如果需要，还可以嵌套map以创建子分支和孙分支。

我们再看下健康检查中间件，ASP.NET Core HealthCheck API的工作原理如下：

首先，它使用MapWhen指定要使用的端口，然后，它使用Map设置HealthCheck API路径（如果未指定端口则使用Map）。最后，使用了HealthCheckMiddleware。我们看下面的代码示例：

private static void UseHealthChecksCore(IApplicationBuilder app, PathString path, int? port, object[] args) 
{     
    if (port == null)    
    {         
        app.Map(path, b => b.UseMiddleware(args)); 
    }     
    else  {        
        app.MapWhen(c => c.Connection.LocalPort == port,
            b0 => b0.Map(path, b1 =>b1.UseMiddleware(args)));     
    }; 
}

这里，我们可以使用Map或MapWhen分别基于特定路径或特定条件提供特殊的API或资源。

接下来，让我们看看如何在更新版本的ASP.NET Core中使用终止中间件组件。

在ASP.NET Core 3.0及更高版本中使用中间件

在ASP.NET Core 3.0及更高版本，有两种新的中间件，它们被称为UseRouting和UseEndpoints：

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env) {     
    if (env.IsDevelopment())     
    {  
        app.UseDeveloperExceptionPage();     
    }     
    app.UseRouting();     
    app.UseEndpoints(endpoints =>  {         
        endpoints.MapGet("/", async context => { 
            await context.Response.WriteAsync("Hello  World!");         
        });     
    }); 
}

第一个是使用路由的中间件UseRouting，另一个是访问地址的UseEndpoints。

这是新的端点路由。以前，路由是MVC的一部分，它只适用于MVC、Web API和基于MVC的框架。然而在ASP.NET Core 3.0及更高版本，路由不再是MVC框架中的一部分。现在，MVC和其他框架都可以被映射到特定的路由或端点。

在前面的代码段中，GET请求被映射到页面根URL。在下一个代码片段中，MVC被映射到路由模式，RazorPages被映射到基于RazorPage的特定文件结构的路由：

app.UseEndpoints(endpoints => {     
    endpoints.MapControllerRoute(name: "default", pattern: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}"); 
    endpoints.MapRazorPages(); 
});

现在已经没有UseMvc方法了，即使它仍然存在并在IApplicationBuilder对象级别上工作，以防止现有代码中断。现在，激活ASP.NET Core功能的方法更为精细。

Areas for MVC and web API: endpoints.MapAreaControllerRoute(...);
MVC and web API: endpoints.MapControllerRoute(...);
Blazor server-side: endpoints.MapBlazorHub(...);
SignalR: endpoints.MapHub(...);
Razor Pages: endpoints.MapRazorPages(...);
Health checks: endpoints.MapHealthChecks(...);

这些是ASP最常用的新Map方法。

还有很多方法可以定义回退地址，比如将路由和HTTP方法映射到代理，以及中间件组件。

你可以创建适用于所有请求的中间件，例如StopWatchMiddleware，你也可以编写中间件以在特定路径或路由上工作，例如创建一个Map方法，以将其映射到该路由。

注意事项
不再建议在中间件内部处理路由。相反，您应该使用新的地址路由。使用这种方法，中间件更加通用，它可以通过单一的配置就可以在多个路由上工作。

重写终止中间件

接下来，我们创建小型虚拟中间件，将应用程序状态写入特定路由。在此示例中，没有自定义路由处理：

namespace MiddlewaresSample; 
public class AppStatusMiddleware {     
    private readonly RequestDelegate _next;     
    private readonly string _status;
    public AppStatusMiddleware(RequestDelegate next, string status)     
    {        
        _next = next;         
        _status = status;    
    }     
    public async Task Invoke(HttpContext context)  {         
        await context.Response.WriteAsync($"Hello {_status}!");     
    } 
}

我们需要做的是在IEndpointRouteBuilder对象上编写一个扩展方法。此方法将路由模式作为可选参数，并返回IEndpointConventionBuilder对象以启用跨域资源共享（CORS）、身份验证或路由的其他条件。

现在，我们应该添加一个扩展方法，以便更容易地使用中间件：

public static class MapAppStatusMiddlewareExtension {     
    public static IEndpointConventionBuilder MapAppStatus(this IEndpointRouteBuilder routes, string pattern = "/", string name = "World") 
     {         
        var pipeline = routes.CreateApplicationBuilder().UseMiddleware(name).Build();         
        return routes.Map(pattern, pipeline).WithDisplayName("AppStatusMiddleware");     
    } 
}

完成后，我们可以使用MapAppStatus方法将其映射到特定路线：

app.UseRouting(); 
app.UseEndpoints(endpoints => {     
    endpoints.MapGet("/", () => "Hello World!");     
    endpoints.MapAppStatus("/status", "Status"); 
});

现在，我们可以通过输入以下地址在浏览器中调用路由： http://localhost:5000/status