通过一个模拟程序让你明白ASP.NET MVC是如何运行的

ASP.NET MVC的路由系统通过对HTTP请求的解析得到表示Controller、Action和其他相关的数据,并以此为依据激活Controller对象,调用相应的Action方法,并将方法返回的ActionResult写入HTTP回复中。为了更好的演示其实现原理,我创建一个简单的ASP.NET Web应用来模拟ASP.NET MVC的路由机制。这个例子中的相关组件基本上就是根据ASP.NET MVC的同名组件设计的,只是我将它们进行了最大限度的简化,因为我们只需要用它来演示大致的实现原理而已。[源代码从这里下载]

目录: 一、一个通过查询字符串表示Controller和Action的“MVC”程序 二、通过Route解析HTTP请求获得路由信息 三、在Global.asax中注册Route 四、Route的执行 五、通过MvcHandler处理请求 六、将ActionResult写入Http回复 七、实例的配置和定义

一、一个通过查询字符串表示Controller和Action的“MVC”程序

如右图所示,我们的Web应用非常简单。HomeController.cs为定义Controller类型的文件,而Index.html表示HomeController中名称为Index的Action对应的View。我们按照ASP.NET MVC的原理,通过解析请求URL得到Controller和Action的名称。如果Controller为Home,则激活HomeController,如果当前的Action为Index,则将Index.html这个静态文件的内容作为HTTP回复返回。

我不想定义复杂的解析Controller和Action的逻辑,再这里我直接通过请求URL相应的查询字符串controler和action表示Controller和Action的名称。也就是说如果通过浏览器访问地址http://localhost/mvcapp/?controller=Home&action=Index 可以访问到Index.html中的内容(注:我们并没有将Index.html作为站点的默认页面)。

接下来我简单的介绍一下是哪些组建促使这个简单的ASP.NET Web应用能够按照MVC的模式来执行。为了使你能够在真正的ASP.NET MVC找到匹配的组件,我们采用了相同的接口和类型名称。

二、通过Route解析HTTP请求获得路由信息

我定义了如下一个RouteData类型表示解析HTTP请求得到的Controller和Action等信息。Assemblies和Namespaces表示需要引入的命名空间和程序集,这是因为URL中只能解析出Controller的类型名称,需要相应的命名空间采用得到它的类型全名。如果对应的程序集不曾加载,还需要加载相应的程序集。

   1: public class RouteData
   2: {
   3:     public string Controller { get; set; }
   4:     public string Action { get; set; }
   5:     public IList<string> Assemblies { get; private set; }
   6:     public IList<string> Namespaces { get; private set; }
   7:     public IRouteHandler RouteHandler { get; set; }
   8:  
   9:     public RouteData(string controller, string action, IRouteHandler routeHandler)
  10:     {
  11:         this.Controller = controller;
  12:         this.Action = action;
  13:         this.RouteHandler = routeHandler;
  14:         this.Namespaces = RouteTable.Namespaces;
  15:         this.Assemblies = RouteTable.Assemblies;
  16:     }
  17: }

真正实现对HTTP请求进行解析并得到RouteData的Route继承自基类RouteBase。我们还定义个了一个表示Route集合的RouteCollection类型,它的GetRouteData方法对集合的所有Route对象进行遍历,并调用其GetRouteData方法。如果得到的RouteData不为空,则返回之。

   1: public abstract class RouteBase
   2: {
   3:     public abstract RouteData GetRouteData(HttpContextBase httpContext);
   4: }
   5:  
   6: public class RouteCollection: Collection<RouteBase>
   7: {
   8:     public RouteData GetRouteData(HttpContextBase httpContext)
   9:     {
  10:         foreach (RouteBase route in this)
  11:         {
  12:             var routeData = route.GetRouteData(httpContext);
  13:             if (null != routeData)
  14:             {
  15:                 return routeData;
  16:             }
  17:         }
  18:         return null;
  19:     }
  20: }

和ASP.NET MVC一样,我们定义了如下一个RouteTable对象,其静态属性正是一个RouteCollection对象。两个静态属性Namespaces和Assemblies为命名空间和程序集名称的全局维护。

   1: public class RouteTable
   2: {
   3:     static RouteTable()
   4:     {
   5:         Routes = new RouteCollection();
   6:         Namespaces = new List<string>();
   7:         Assemblies = new List<string>();
   8:     }
   9:     public static RouteCollection Routes { get; private set; }
  10:     public static IList<string> Namespaces { get; private set; }
  11:     public static IList<string> Assemblies { get; private set; }
  12: }

而我们实例中完成基于查询字符串的Controller和Action解析的QueryStringRoute对应如下。在GetRouteData方法中,除了根据查询字符解析并初始化Controller和Action名称之外,还将RouteHandler指定为MvcRouteHandler。而MvcRouteHandler得GetHttpHandler方法直接返回的是根据RequestContext创建的MvcHandler对象。

   1: public class QueryStringRoute : RouteBase
   2: {
   3:     public override RouteData GetRouteData(HttpContextBase httpContext)
   4:     {
   5:         if (httpContext.Request.QueryString.AllKeys.Contains("controller") &&
   6:             httpContext.Request.QueryString.AllKeys.Contains("controller") )
   7:         {
   8:             string controller = httpContext.Request.QueryString["controller"];
   9:             string action = httpContext.Request.QueryString["action"];
  10:             IRouteHandler routeHandler = new MvcRouteHandler();
  11:             return new RouteData(controller, action, routeHandler);               
  12:         }
  13:         return null;
  14:     }
  15: }
  16:  
  17: public class MvcRouteHandler: IRouteHandler
  18: {
  19:     public IHttpHandler GetHttpHandler(RequestContext requestContext)
  20:     {
  21:         return new MvcHandler(requestContext);
  22:     }
  23: }

三、在Global.asax中注册Route

通过上面定义的RouteTable类型,我们在Global.asax中按照如下的方式在应用启动的时候QueryStringRoute对象添加到RouteTable的静态属性Routes表示的Route列表中。同时为需要的命名空间和程序集名称进行初始化,以辅助后续步骤中对Controller的创建。

   1: public class Global : System.Web.HttpApplication
   2: {
   3:     protected void Application_Start(object sender, EventArgs e)
   4:     {
   5:         RouteTable.Routes.Add(new QueryStringRoute());
   6:         RouteTable.Assemblies.Add("MvcApp, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null");
   7:         RouteTable.Namespaces.Add("Artech.MvcApp");
   8:     }
   9: }

四、Route的执行

通过RouteTable的Routes属性表示的Route列表对请求的解析和路由信息的获取是通过自定义的HttpModule来实现的,它的类型为UrlRoutingModule。如下面的代码片断所示,UrlRoutingModule注册了HttpApplication的PostResolveRequestCache事件,并在该事件触发的时候调用Route列表的GetRouteData方法,并根据得到RouteData创建RequestContext。最后通过RouteData的RouteHandler得到真正用于处理该请求的HttpHandler对象,并对其进行映射。这意味着后续将会采用这个映射的HttpHandler进行请求的处理。

   1: public class UrlRoutingModule: IHttpModule
   2: {
   3:     public void Dispose() { }
   4:     public void Init(HttpApplication context)
   5:     {
   6:         context.PostResolveRequestCache += (sender, args) =>
   7:             {
   8:                 HttpContextWrapper contextWrapper = new HttpContextWrapper(context.Context);
   9:                 HttpContextBase httpContext = (HttpContextBase)contextWrapper;
  10:                 RouteData routeData = RouteTable.Routes.GetRouteData(httpContext);
  11:                 if (null == routeData)
  12:                 {
  13:                     return;
  14:                 }
  15:                 RequestContext requestContext = new RequestContext { HttpContext = httpContext, RouteData = routeData };                    
  16:                 httpContext.RemapHandler(routeData.RouteHandler.GetHttpHandler(requestContext));
  17:             };
  18:     }
  19: }

五、通过MvcHandler处理请求

在UrlRoutingModule映射的实际上是具有如下定义的MvcHandler,它具有一个RequestContext属性通过构造函数进行初始化。在ASP.NET MVC中,真正的请求处理体现在根据路由信息创建Controller,并执行相应的Action方法。这两个步骤体现的ProcessRequest方法中。

   1: public class MvcHandler: IHttpHandler
   2: {
   3:     public RequestContext RequestContext{get; private set;}
   4:     public IControllerFactory ControllerFactory
   5:     {
   6:         get { return ControllerBuilder.Current.GetControllerFactory(); }
   7:     }
   8:     public MvcHandler(RequestContext requestContext)
   9:     {
  10:         this.RequestContext = requestContext;
  11:     }
  12:     public bool IsReusable
  13:     {
  14:         get { return false; }
  15:     }
  16:     public void ProcessRequest(HttpContext context)
  17:     {
  18:         RouteData routeData = this.RequestContext.RouteData;
  19:         var controller =  this.ControllerFactory.CreateController(this.RequestContext, routeData.Controller);
  20:         controller.Execute(this.RequestContext);
  21:     }
  22: }

Controller实现了具有如下定义的接口IController,所有Action方法都通过Execute方法执行,该方法的参数的表示当前请求上下文的RequestContext对象。IController通过相应的Controller工厂创建,下面的代码同时也定义了Controller工厂接口的定义。

   1: public interface IController
   2: {
   3:     void Execute(RequestContext requestContext);
   4: }
   5: public interface IControllerFactory
   6: {
   7:     IController CreateController(RequestContext requestContext, string controllerName);
   8: }

我们定义了如下一个简单名称为DefaultController,它的Execute方法定义很简单:通过包含在RequestContext的RouteData得到当前的Action,并将它作为方法名得到相应的MethodInfo对象,滨个通过反射调用它得到一个ActionResult对象,最后执行ActionResult的ExecuteResult方法。该方法的参数是基于RequestContext创建的另一个上下文ControllerContext。

   1: public class DefaultController : IController
   2: {
   3:     public void Execute(RequestContext requestContext)
   4:     {
   5:         string action = requestContext.RouteData.Action;
   6:         MethodInfo method = this.GetType().GetMethod(action);
   7:         ActionResult result = (ActionResult)method.Invoke(this, null);
   8:         ControllerContext controllerContext = new ControllerContext
   9:         {
  10:             RequestContext = requestContext
  11:         };
  12:         result.ExecuteResult(controllerContext);
  13:     }
  14: }

我们定义了具有如下定义的Controller工厂类DefaultControllerFactory。创建Controller的逻辑也不复杂:通过RouteData表示的Controller名称得到相应的Controller类型,通过反射创建Controller对象。由于RouteData中只包含Controller的名称,所以需要通过命名空间和程序集的辅助才能解析出真正的类型。

   1: class DefaultControllerFactory : IControllerFactory
   2: {
   3:     public IController CreateController(RequestContext requestContext, string controllerName)
   4:     {
   5:         RouteData routeData = requestContext.RouteData;
   6:         string controllerType = string.Format("{0}Controller", controllerName);
   7:         IController controller;
   8:         controller = this.CreateControler(controllerType);
   9:         if (null != controller)
  10:         {
  11:             return controller;
  12:         }
  13:         foreach (string assembly in routeData.Assemblies)
  14:         {
  15:             controller = this.CreateControler(controllerType, assembly);
  16:             if (null != controller)
  17:             {
  18:                 return controller;
  19:             }
  20:  
  21:             foreach (string ns in routeData.Namespaces)
  22:             {
  23:                 controllerType = string.Format("{0}.{1}Controller", ns, controllerName);
  24:                 controller = this.CreateControler(controllerType, assembly);
  25:                 if (null != controller)
  26:                 {
  27:                     return controller;
  28:                 }
  29:             }
  30:         }
  31:  
  32:         throw new InvalidOperationException("Cannot locate the controller");
  33:     }
  34:     private IController CreateControler(string controllerType, string assembly = null)
  35:     {
  36:         Type type = null;
  37:         if (null == assembly)
  38:         {
  39:             type = Type.GetType(controllerType);
  40:         }
  41:         else
  42:         {
  43:             type = Assembly.Load(assembly).GetType(controllerType);
  44:         }
  45:         if (null == type)
  46:         {
  47:             return null;
  48:         }
  49:         return Activator.CreateInstance(type) as IController;
  50:     }
  51: }

六、将ActionResult写入Http回复

Controller的Action方法的返回值为具有如下定义的ActionResult类型,通过ExecuteResult方法将相应的执行结果写入HTTP回复中。我定义了如下一个StaticViewResult,它根据RouteData中的Action信息找到匹配的.html静态文件,并将文件的内容写入HttpResponse。

   1: public abstract class ActionResult
   2: {
   3:     public abstract void ExecuteResult(ControllerContext context);
   4: }
   5:  
   6: public class StaticViewResult: ActionResult
   7: {
   8:     public override void ExecuteResult(ControllerContext context)
   9:     {
  10:         context.RequestContext.HttpContext.Response.WriteFile(context.RequestContext.RouteData.Action + ".html");
  11:     }
  12: }

七、实例的配置和定义

在我们的实例中定义的HomeController定义如下,在表示Action的Index方法中,直接返回一个StaticViewResult对象。

   1: public class HomeController : DefaultController
   2: {
   3:     public ActionResult Index()
   4:     {
   5:         return new StaticViewResult();
   6:     }
   7: }

然后在配置中进行了针对UrlRoutingModule的注册,仅此而已。

   1: <configuration>
   2:   <system.webServer>
   3:     <modules>
   4:       <add name="UrlRoutingModule" type="Artech.MvcRouting.UrlRoutingModule, Artech.MvcRouting"/>
   5:     </modules>
   6:   </system.webServer>
   7: </configuration>

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