ASP.NET Web API 控制器执行过程(一)

前言

前面两篇讲解了控制器的创建过程，只是从框架源码的角度去简单的了解，在控制器创建过后所执行的过程也是尤为重要的，本篇就来简单的说明一下控制器在创建过后将会做哪些工作。

ASP.NET Web API 控制器执行过程

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控制器执行过程

我们知道控制器的生成过程都是在HttpControllerDispatcher类型中来操作的，那我们要想知道控制器在创建过后执行操作的入口点也必须在HttpControllerDispatcher类型中才能发现。来看如下示例代码：

代码1-1

    private Task<HttpResponseMessage> SendAsyncInternal(HttpRequestMessage request, CancellationToken cancellationToken)
    {
        IHttpRouteData routeData = request.GetRouteData();
        HttpControllerDescriptor descriptor = this.ControllerSelector.SelectController(request);     
        IHttpController controller = descriptor.CreateController(request);    
        HttpConfiguration configuration = request.GetConfiguration();
        HttpControllerContext controllerContext = new HttpControllerContext(descriptor.Configuration, routeData, request) {
            Controller = controller,
            ControllerDescriptor = descriptor
        };
        return controller.ExecuteAsync(controllerContext, cancellationToken);
}

看过前面两篇的朋友看到这里的代码一定会很熟悉了，控制器的生成过程就包含在了其中，在代码1-1中我们会看到HttpControllerContext类型，从它的名称来看想必大家也都知道了它的作用，代表着进入控制器处理阶段的逻辑上的上下文对象，并且封装着一些很重要的信息。

HttpControllerContext控制器上下文

示例代码1-2

    public class HttpControllerContext
    {
        public HttpControllerContext();
        public HttpControllerContext(HttpConfiguration configuration, IHttpRouteData routeData, HttpRequestMessage request);

        public HttpConfiguration Configuration { get; set; }
        public IHttpController Controller { get; set; }
        public HttpControllerDescriptor ControllerDescriptor { get; set; }
        public HttpRequestMessage Request { get; set; }
        public IHttpRouteData RouteData { get; set; }
    }

结合代码1-2和代码1-1可以看到在HttpControllerContext类型中对HttpConfiguration类型的对象，它的重要性不用多说了，里面包含着很多配置信息以及存放基础设施的容器对象，然后就是路由数据对象IHttpRouteData类型，以及最后的Http请求对象HttpRequestMessage类型的对象，并且在代码1-1中对HttpControllerContext类型中的Controller和ControllerDescriptor属性进行了赋值，Controller属性对应的就是当前被创建好的控制器，而ControllerDescriptor属性则是表示Controller属性对应控制器的描述类型，现在回头再看一下HttpControllerContext类型的对象就知道它里面包含的内容是有多重要了。

现在我们再回到代码1-1中，最后我们看到是由IHttpController类型的变量controller调用方法ExecuteAsync()方法由此进入控制器中，一般控制器都是继承自ApiController，我们就从ApiController类型来入手。

ApiController类型

示例代码1-3

    public abstract class ApiController : IHttpController, IDisposable
    {
        public virtual Task<System.Net.Http.HttpResponseMessage> ExecuteAsync(HttpControllerContext controllerContext, CancellationToken cancellationToken);
    }

在代码1-3中我们可以看到再ApiController类型中定义了ExecuteAsync()方法，ApiController为抽象类型，控制器的主要执行过程也就是都在ExecuteAsync()方法中，下面我看一下具体的实现，如下示例代码。

代码1-4

    public virtual Task<HttpResponseMessage> ExecuteAsync(HttpControllerContext controllerContext, CancellationToken cancellationToken)
    {
        HttpControllerDescriptor controllerDescriptor = controllerContext.ControllerDescriptor;
        ServicesContainer controllerServices = controllerDescriptor.Configuration.Services;
        HttpActionDescriptor actionDescriptor = controllerServices.GetActionSelector().SelectAction(controllerContext);
        HttpActionContext actionContext = new HttpActionContext(controllerContext, actionDescriptor);
        FilterGrouping grouping = new FilterGrouping(actionDescriptor.GetFilterPipeline());
        IEnumerable<IActionFilter> actionFilters = grouping.ActionFilters;
        IEnumerable<IAuthorizationFilter> authorizationFilters = grouping.AuthorizationFilters;
        IEnumerable<IExceptionFilter> exceptionFilters = grouping.ExceptionFilters;
        return InvokeActionWithExceptionFilters(InvokeActionWithAuthorizationFilters(actionContext, cancellationToken, authorizationFilters, () => actionDescriptor.ActionBinding.ExecuteBindingAsync(actionContext, cancellationToken).Then<HttpResponseMessage>(delegate {
            this._modelState = actionContext.ModelState;
            return InvokeActionWithActionFilters(actionContext, cancellationToken, actionFilters, () => controllerServices.GetActionInvoker().InvokeActionAsync(actionContext, cancellationToken))();
        }, new CancellationToken(), false))(), actionContext, cancellationToken, exceptionFilters);
   }

代码1-4中定义了控制器的执行过程，我们就从源码的角度去了解一下控制器的执行过程。

在代码1-4中先是从控制器上下文对象中获取当前控制器类型的描述对象HttpControllerDescriptor类型的实例，而后从HttpControllerDescriptor类型实例从获取在HttpConfiguration中的服务容器ServicesContainer类型的实例，对于这些类型前面的篇幅或多或少的讲过了。

在这之后从服务容器中获取IHttpActionSelector类型的行为选择器并且经过筛选获取到最佳匹配的HttpActionDescriptor类型，在之前也有讲到过HttpControllerDescriptor,这里的HttpActionDescriptor跟其相似，就是表示控制其行为（方法）的元数据信息。

下面我就来讲解一下控制器行为选择器的执行过程，也就是它筛选方法的几个步骤。

首先我们要知道控制器行为选择器的类型，从代码1-4中可以看到是通过服务容器对象的扩展方法来获取的，在前面的篇幅也都讲过了，这里可以得知我们要查看的控制器行为选择器的类型就是ApiControllerActionSelector类型。

ApiControllerActionSelector控制器行为选择器

示例代码1-5

    public class ApiControllerActionSelector : IHttpActionSelector
    {
        // Fields
        private readonly object _cacheKey;
        private ActionSelectorCacheItem _fastCache;
        private const string ActionRouteKey = "action";
        private const string ControllerRouteKey = "controller";

        // Methods
        public ApiControllerActionSelector();
        public virtual ILookup<string, HttpActionDescriptor> GetActionMapping(HttpControllerDescriptor controllerDescriptor);
        private ActionSelectorCacheItem GetInternalSelector(HttpControllerDescriptor controllerDescriptor);
        public virtual HttpActionDescriptor SelectAction(HttpControllerContext controllerContext);

        // Nested Types
        private class ActionSelectorCacheItem
        {
        }

        private class LookupAdapter : ILookup<string, HttpActionDescriptor>, IEnumerable<IGrouping<string, HttpActionDescriptor>>, IEnumerable
        {
        }
   }

从代码1-5中我们可以看到ApiControllerActionSelector类型中包含着两个私有类，这两个私有类后面会有讲到起到的作用也很重要。

下面我们还是回到代码1-4中的逻辑，从调用控制器行为选择器中调用SelectAction()方法开始。

在ApiControllerActionSelector类型中调用SelectAction()时，实际是由SelectAction()方法调用GetInternalSelector()方法生成一个控制器方法的缓存对象，也就是ApiControllerActionSelector类型的私有类ActionSelectorCacheItem，而真正的筛选工作都是由它来执行的，所以下面才是介绍的重点。

控制器方法选择器-筛选方法的步骤

1初始化筛选

在ActionSelectorCacheItem类型的初始化的时候， ActionSelectorCacheItem实例中会首先根据HttpControllerDescriptor对象获取到控制器本身的类型，然后利用反射的技术根据条件获取到当前控制器类型中的所有方法，最后保存为MethodInfo[]。而所谓的条件就是（BindingFlags.Public 、BindingFlags.Instance、方法所属类型必须是ApiController类型的）。

我们看下ActionSelectorCacheItem类型中的字段信息，这些字段里存放的都是很重要的数据，后面会一一说明。

示例代码1-6

        private readonly ReflectedHttpActionDescriptor[] _actionDescriptors;
        private readonly ILookup<string, ReflectedHttpActionDescriptor> _actionNameMapping;
        private readonly IDictionary<ReflectedHttpActionDescriptor, string[]> _actionParameterNames = new Dictionary<ReflectedHttpActionDescriptor, string[]>();
        private readonly HttpMethod[] _cacheListVerbKinds = new HttpMethod[] { HttpMethod.Get, HttpMethod.Put, HttpMethod.Post };
        private readonly ReflectedHttpActionDescriptor[][] _cacheListVerbs;
        private readonly HttpControllerDescriptor _controllerDescriptor;

1.1基础信息初始化- ReflectedHttpActionDescriptor[] _actionDescriptors

这个时候初始化工作并没有做完，这时候会把MethodInfo[]数组中的每个MethodInfo实例封装成ReflectedHttpActionDescriptor类型的对象，对于类型稍后再说。在封装成ReflectedHttpActionDescriptor类型的对象后，也会将每个实例存至一个ReflectedHttpActionDescriptor类型的数组中。

1.2 基础信息初始化- IDictionary<ReflectedHttpActionDescriptor, string[]> _actionParameterNames

在1.1的工作做完之后呢，就会对每个ReflectedHttpActionDescriptor类型的对象进行分析，分析啥？分析方法的参数名称，并且已1：n的方式存在IDictionary<ReflectedHttpActionDescriptor, string[]>类型的键值队中。这里存放的值就是一个方法描述对象作为key值，value值是这个方法的所有参数名称。

1.3 基础信息初始化- ILookup<string, ReflectedHttpActionDescriptor> _actionNameMapping

这里的工作是根据1.1工作的结果，利用_actionDescriptors变量来根据ActionName分组，而最后_actionNameMapping中的值也是集合类型，不过每一项中的值都是个1：n的键值队值。因为控制器方法可能存在重载的情况。

1.4 基础信息初始化-ReflectedHttpActionDescriptor[][] _cacheListVerbs

_cacheListVerbs值的初始化在最后，它的定义是一个二维数组，数组初始确定为三行N列，三行的控制是由_cacheListVerbKinds值控制的，这里初始化的是根据1.1工作的结果将_actionDescriptors值按Http方法类型进行分类，所以我说的是三行N列。

上面的这些步骤虽然有点烦，不过了解一下便于下面的理解。

2. Action名称筛选

示例代码1-7

public HttpActionDescriptor SelectAction(HttpControllerContext controllerContext)

在ActionSelectorCacheItem类型的SelectAction()方法中，将会进行剩下的几个筛选步骤，首先是会从方法的参数controllerContext中获取到路由数据对象，并且在其Values属性中查询是否有“Action”键对应的方法名称值，这个时候就会出现下面两种情况。

2.1如果注册的路由中有Action名称

这这种情况下会把上面1.3中的工作成果拿来，_actionNameMapping根据Action名称获取到一个ReflectedHttpActionDescriptor类型的数组，这个数组在整个流程中还不能往下走，还要经过筛选，筛选的规则是判断ReflectedHttpActionDescriptor中支持的Http方法类型是否支持当前请求的Http方法类型。

这里就涉及到在ReflectedHttpActionDescriptor类型的内部对IActionHttpMethodProvider类型特性的处理，不多说后面的文章会讲到。这里上一张图大家先留个印象。

图1

2.2没有路由名称的根据Http方法类型

在这种情况下，则是根据代码1-7中的方法的方法参数controllerContext中获取当前的请求类型，然后从1.4的工作结果中用_cacheListVerbs值根据当前请求的Http方法类型获取到ReflectedHttpActionDescriptor类型的数组实例。

3.根据请求参数名称、数量来匹配

3.1有参数的情况下

在这种情况下，会先把路由数据对象的Values属性中的Keys值存放在一个集合A中，然后再获取当前请求的查询字符串集合，并且把集合中的所有Key值添加到集合A中，这就使的所有请求的参数名称都在一个集合中，然后就会从1.2的结果中根据当前的ReflectedHttpActionDescriptor类型实例（这里是接着2的流程，所以这里是ReflectedHttpActionDescriptor类型的数组遍历执行）从_actionParameterNames获取对应的参数名称数组，然后是集合A会和获取的参数名称数组做一一的比较，看看集合A中是否包含参数名称，如果都有了则是满足条件。

这里返回的依然可能是ReflectedHttpActionDescriptor类型的数组，因为在一个方法有重载时，比如说Get(string a)和Get(string a,string b)两个方法时，请求中如果有a和b两个参数的话，Get(string a)也是满足条件的。

3.2无参数的情况下

这种情况下就比较简单了，从1.2的结果中还如上述那般，遍历的根据ReflectedHttpActionDescriptor类型实例获取参数名称数组，找到数组长度为0的。

4. 排除IActionMethodSelector类型特性的控制器方法

到最后一个筛选条件了，还是遍历ReflectedHttpActionDescriptor类型数组中的每一项，并且查找他们是否有使用实现了IActionMethodSelector接口的特性。

4.1有使用了实现IActionMethodSelector接口的特性

在这种情况下，会获取到IActionMethodSelector类型，并且调用其实现方法IsValidForRequest()，如果返回true的话这个ReflectedHttpActionDescriptor类型才可以被使用，这也是提供给我们自定义实现的一个便捷，通常情况下是下面的这种情况。

4.2没有使用实现IActionMethodSelector接口的特性

在这种情况下，会添加ReflectedHttpActionDescriptor类型到返回实例的集合中。

最后控制器行为选择器只会返回ReflectedHttpActionDescriptor类型集合的中的第一项且必须是只有一项，其他情况都会抛出异常。

这个时候思绪回到代码1-4，看到HttpActionDescriptor（ReflectedHttpActionDescriptor）类型变量被赋值，回想下上面的过程，感觉过了好久一样。

最后贴一下很粗略的示意图

图2

作者：金源

ASP.NET Web API 控制器执行过程(一)