六、编写自定义中间件

哇，我们已经到了这本书的第六章了！在本章中，我们将进一步了解中间件以及如何使用它来定制应用。我们将快速浏览中间件的基础知识，然后我们将探索使用中间件可以做的一些特殊事情。

我们将介绍以下主题：

• 引入中间件
• 编写自定义中间件
• 探索中间件的潜力
• 在 ASP.NET Core 3.0 及更高版本上使用中间件

本章的主题涉及 ASP.NET Core 架构的中间件层：

图 6.1–ASP.NET Core 体系结构

技术要求

要遵循本章中的描述，您需要创建一个 ASP.NET Core MVC 应用。打开控制台、shell 或 bash 终端，并切换到工作目录。使用以下命令创建新的 MVC 应用：

dotnet new web -n MiddlewaresSample -o MiddlewaresSample

现在，通过双击项目文件在 Visual Studio 中打开项目，或者通过在已打开的控制台中键入以下命令在 VS 代码中打开项目：

cd MiddlewaresSample
code .

本章的所有代码示例都可以在本书的 GitHub repo 中找到：https://github.com/PacktPublishing/Customizing-ASP.NET-Core-5.0/tree/main/Chapter06 。

I 生成中间件

大多数读者可能已经知道什么是中间件，但你们中的一些人可能不知道。即使您已经使用 ASP.NET Core 一段时间了，您也不需要了解中间件的详细信息，因为它们大多隐藏在命名良好的扩展方法后面，例如UseMvc()、UseAuthentication()、UseDeveloperExceptionPage()等等。每次在Startup.cs文件中调用Use方法时，在Configure方法中，您都会隐式使用至少一个，甚至更多的中间件。

中间件是一段处理请求管道的代码。将请求管道想象成一个巨大的管道，你可以调用一些东西，然后返回一个回音。中间件负责创建该回声、操纵声音以丰富信息、处理源声音或处理回声。

中间件按照其配置的顺序执行。配置的第一个中间件是第一个执行的中间件。

在 ASP.NET Core web 中，如果客户端请求图像或任何其他静态文件，StaticFileMiddleware类型将搜索该资源，如果找到，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也不做。如果没有处理请求管道的最终中间件，则请求不返回任何内容。MvcMiddleware类型还检查请求的资源，尝试将其映射到配置的路由，执行控制器，创建视图，并返回 HTML 或 Web API 结果。如果MvcMiddleware类型找不到匹配的控制器，则返回结果；在这种情况下，它是一个404 状态结果。它在任何情况下都会返回回声。这就是为什么类型是最后配置的中间件：

图 6.2——中间件工作流程图

异常处理中间件通常是最先配置的中间件之一，不是因为它是第一个执行的，而是因为它是最后一个。配置的第一个中间件也是最后一个要执行的中间件，如果回声从管道返回。异常处理中间件验证结果，并以友好的方式在浏览器和客户端中显示可能的异常。这是运行时错误获取500 状态的地方：

1. 如果按照技术要求一节中的描述创建一个空的 ASP.NET Core 应用，您可以看到管道是如何执行的。

2. Open Startup.cs with your favorite editor. It should be pretty empty compared to a regular ASP.NET Core application. Rewrite the Configure() method like this:

   cs public class Startup { public void ConfigureServices(IServiceCollection services) { } public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env) { if (env.IsDevelopment()) { app.UseDeveloperExceptionPage(); } app.Run(async context => { await context.Response.WriteAsync("Hello World!"); }); } }

   这里使用的是DeveloperExceptionPageMiddleware类型，带有一个特殊的 lambda 中间件，它只向响应流写入"Hello World!"。响应流是我们之前了解到的回声。这个特殊的中间件停止管道并返回类似于回声的内容。因此，它是最后一个运行的中间件。

3. Leave this middleware and add the following lines right before the app.Run()function:

   cs 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.Use()的这两个调用也创建了两个 lambda 中间件，但这一次，除了处理特定的请求外，中间件还调用了它们的继承者：每个中间件都知道应该遵循哪个中间件，并调用它。在调用下一个中间件之前和之后，这两个中间件都会写入响应流。在调用下一个中间件之前，处理实际请求，在调用下一个中间件之后，处理响应（echo）。这应该说明管道是如何工作的。

4. 如果您现在运行应用（使用dotnet run并在浏览器中打开显示的 URL，您应该会看到如下明文结果：

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

这对你有意义吗？如果是，那么让我们继续，看看如何使用这个概念向请求管道 ne 添加一些额外的功能。

编写自定义中间件

ASP.NET Core 是基于中间件的。请求期间执行的所有逻辑都基于中间件。因此，我们可以使用它向 web 添加自定义功能。我们想知道通过请求管道的每个请求的执行时间：

1. We can do this by creating and starting a stopwatch before the next middleware is called, and by stopping measuring the execution time after the next middleware is called, like so:

   cs app.Use(async (context, next) => { var s = new Stopwatch(); s.Start(); // execute the rest of the pipeline await next(); s.Stop(); //stop measuring var result = s.ElapsedMilliseconds; // write out the milliseconds needed await context.Response.WriteAsync($"Time needed: {result}"); });

   之后，我们将经过的毫秒数返回到响应流。

2. If you write some more middleware, the Configure method in Startup.cs gets pretty messy. This is why most middleware is written as separate classes. This could look like this:

   cs 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(); // execute the rest of the pipeline await _next(context); s.Stop(); //stop measuring var result = s.ElapsedMilliseconds; // write out the milliseconds needed await context.Response.WriteAsync($"Time needed: {result}"); } }

   这样，我们通过构造函数和Invoke()方法中的当前上下文获得下一个中间件。

   笔记

   中间件在应用启动时初始化，构造函数在应用生命周期内只运行一次。另一方面，每个请求调用一次Invoke()方法。

3. 要使用这个中间件，您可以在configure方法中使用一个通用的UseMiddleware()方法：

   cs app.UseMiddleware<StopwatchMiddleware>();

4. 更优雅的方法是创建一个封装此调用的extension方法：

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

5. 现在你可以简单地这样称呼它：

   cs app.UseStopwatch();

这是通过请求管道向 ASP.NET Core 应用提供附加功能的方法。您的中间件中提供了整个HttpContext。有了它，您可以使用中间件操纵请求甚至响应。

例如，AuthenticationMiddleware类型试图从请求中收集用户信息。如果找不到，它将通过向客户端发送特定的响应来请求信息。如果它找到一些信息，它会将其添加到请求上下文中，并使整个应用可以使用它的方式。

挖掘中间件的潜力

你可以用中间件做很多其他的事情。例如，您知道可以将请求管道拆分为两个或多个管道吗？在本节中，我们将介绍如何做到这一点以及其他一些事情。

使用/map 对管道进行分支

下一个片段展示了如何基于特定路径创建分支：

app.Map("/map1", app1 =>
{
    // some more Middleware
    app1.Run(async context =>
    {
        await context.Response.WriteAsync("Map Test 1");
    });
});
app.Map("/map2", app2 =>
{
    // some more Middleware
    app2.Run(async context =>
    {
        await context.Response.WriteAsync("Map Test 2");
    });
});
    // some more Middleware
app.Run(async (context) =>
{
    await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
});

路径"/map1"是一个特定的分支，它继续内部的请求管道–与"/map2"相同。这两个映射内部都有自己的中间件配置。所有其他未指定的路径将跟随主分支。

使用 MapWhen（）对管道进行分支

还有一种MapWhen()方法可以基于条件而不是基于路径的分支来分支管道：

public void Configure(IApplicationBuilder app)
{
    app.MapWhen(
        context => 
          context.Request.Query.ContainsKey("branch"),
        app1 =>
        {
            // some more Middleware
            app1.Run(async context =>
            {
                await context.Response.WriteAsync(
                    "MapBranch Test");
            });
    });
    // some more Middleware
    app.Run(async context =>
    {
        await context.Response.WriteAsync(
            "Hello from non-Map delegate.");
    });
}

接下来，我们将看看如何使用中间件来创造条件。

用中间件创造条件

您可以根据配置值创建条件，或者如图所示，根据请求上下文的属性创建条件。在上一个示例中，使用了查询字符串属性。您可以使用 HTTP 头、表单属性或请求上下文的任何其他属性。

如果需要，还可以嵌套贴图以创建子分支和孙分支。

Map()或MapWhen()可用于根据特定路径或特定条件提供特定 API 或资源。ASP.NET CoreHealthCheckAPI 是这样做的：首先使用MapWhen()指定要使用的端口，然后使用Map()设置HealthCheckAPI 的路径（如果没有指定端口，则使用Map()。最后使用了HealthCheckMiddleware型。下面的代码只是一个示例，展示了它的外观：

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

接下来，让我们看看您应该如何在更新版本的 ASP.NET Core 中使用终止中间件。

在 ASP.NET Core 3.0 及更高版本上使用中间件

在 ASP.NETCore 3.0 及更高版本中，Configure()方法看起来有所不同。有两种新的中间件元素，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("Hell World!");
        });
    });
}

第一个是使用路由的中间件，另一个使用端点。我们到底在看什么？

这是新的端点路由。以前，路由是 MVC 的一部分，只适用于 MVC、Web API 和基于 MVC 框架的框架。然而，在 ASP.NET Core 3.0 及更高版本中，路由不再在 MVC 框架中。现在，MVC 和其他框架被映射到特定的路由或端点。有不同类型的端点定义可用。

在前面的代码片段中，GET请求被映射到页面根 URL。在下一个片段中，MVC 被映射到一个路由模式，剃须刀页面被映射到剃须刀页面特定的基于文件结构的路由：

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

不再有UseMvc()，即使它仍然存在并且仍然在IApplicationBiulder级别工作，以防止现有代码被破坏。现在，有一些新方法可以更精确地激活 ASP.NET Core 功能。

以下是 ASP.NET Core 5.0 最常用的新Map方法：

• MVC 和 WebAPI 区域：endpoints.MapAreaControllerRoute(...);
• MVC 和 WebAPI：endpoints.MapControllerRoute(...);
• Blazor 服务器端：endpoints.MapBlazorHub(...);
• 信号机：endpoints.MapHub(...);
• 剃须刀页面：endpoints.MapRazorPages(...);
• 健康检查：endpoints.MapHealthChecks(...);

有很多方法可以定义回退端点，并将路由和 HTTP 方法映射到委托和中间件。

如果您想要创建在所有请求上都能工作的中间件，比如StopWatchMiddleware类型，那么这将像以前在IApplicationBuilder类型上一样工作。如果您想编写一个中间件来处理特定的路径或路由，则需要创建一个Map方法，使其映射到该路由。

重要提示

不再建议在中间件内部处理路由。通过这种方法，中间件更加通用，可以使用单个配置在多个路由上工作。

我最近编写了一个中间件，在 ASP.NET Core 应用中提供 GraphQL 端点；我不得不重写它以遵循新的 ASP.NET Core 路由。旧方法仍然可以工作，但是可以将路径和路由与新的 ASP.NET Core 路由分开处理。让我们看看如何处理这些情况。

将终止中间件重写为当前标准

如果您有提供不同端点的现有中间件，则应将其更改为使用新端点路由：

1. As an example, let's create a small dummy middleware that writes an application status to a specific route. In this demo, there is no custom route handling:

   cs 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}!"); } }

   我们需要做的第一件事是在IEndpointRouteBuilder类型上编写一个extension方法。此方法有一个路由模式作为可选参数，并返回一个IEndpointConventionBuilder类型以启用路由的 CORS、身份验证或其他条件。

2. 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：

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

3. 一旦完成，我们就可以使用MapAppStatus方法将其映射到特定的路径：

   cs app.UseEndpoints(endpoints => { endpoints.MapGet("/", async context => { await context.Response.WriteAsync( "Hello World!"); }); endpoints.MapAppStatus("/status", "Status"); });

4. 我们现在可以在浏览器中调用路由：http://localhost:5000/status。

我们将在第 13 章使用端点路由中学习关于端点路由的更多信息以及如何对其进行定制。现在，让我们回顾一下我们对中间件的了解。

总结

大多数 ASP.NET Core 功能都基于中间件，我们可以通过创建自己的中间件来扩展 ASP.NET Core。

在接下来的两章中，我们将研究不同的数据类型，以及如何使用内容协商来处理它们。我们将学习如何创建任何格式和数据类型的 API 输出。

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