一 前言

Artech 分享了 200行代码，7个对象——让你了解ASP.NET Core框架的本质 。 用一个极简的模拟框架阐述了ASP.NET Core框架最为核心的部分。

这里一步步来完成这个迷你框架。

二 先来一段简单的代码

这段代码非常简单，启动服务器并监听本地5000端口和处理请求。

        static async Task Main(string[] args){HttpListener httpListener = new HttpListener();httpListener.Prefixes.Add("http://localhost:5000/");httpListener.Start();while (true){var context = await httpListener.GetContextAsync();await context.Response.OutputStream.WriteAsync(Encoding.UTF8.GetBytes("hello world"));context.Response.Close();}}

现在要分离服务器(Server) 和 请求处理(handle),那么一个简单设计架构就出来了 ：

Pipeline =Server + HttpHandler

三 处理器的抽象

处理器要从请求(Request)中获取数据，和定制响应(Response)的数据。
可以想到我们的处理器的处理方法应该是这样的：

  Task Handle(/*HttpRequest HttpResponse*/);

它可以处理请求和响应，由于处理可以是同步或者异步的，所以返回Task。

很容易想到要封装http请求和响应，封装成一个上下文(Context) 供处理器使用(这样的好处，处理器需要的其他数据也可以封装在这里，统一使用)，所以要开始封装HttpContext。

封装HttpContext

 public class HttpRequest{public Uri Url  { get; }public NameValueCollection Headers { get; }public Stream Body { get; }}public class HttpResponse{public NameValueCollection Headers { get; }public Stream Body { get; }public int StatusCode { get; set; }}public class HttpContext{public HttpRequest Request { get; set; }public HttpResponse Response { get; set; }}

要支持不同的服务器，则不同的服务器都要提供HttpContext，这样有了新的难题：服务器和HttpContext之间的适配 。
现阶段的HttpContext包含HttpRequest和HttpResponse,请求和响应的数据都是要服务器(Server)提供的。
可以定义接口，让不同的服务器提供实现接口的实例：

    public interface IHttpRequestFeature{Uri Url { get; }NameValueCollection Headers { get; }Stream Body { get; }}public interface IHttpResponseFeature{int StatusCode { get; set; }NameValueCollection Headers { get; }Stream Body { get; }}

为了方便管理服务器和HttpContext之间的适配，定义一个功能的集合，通过类型可以找到服务器提供的实例

   public interface IFeatureCollection:IDictionary<Type,object>{}public static partial class Extensions{public static T Get<T>(this IFeatureCollection features){return features.TryGetValue(typeof(T), out var value) ? (T)value : default;}public static IFeatureCollection Set<T>(this IFeatureCollection features,T feature){features[typeof(T)] = feature;return features;}}public class FeatureCollection : Dictionary<Type, object>, IFeatureCollection { }

接下来修改HttpContext，完成适配

    public class HttpContext{public HttpContext(IFeatureCollection features){Request = new HttpRequest(features);Response = new HttpResponse(features);}public HttpRequest Request { get; set; }public HttpResponse Response { get; set; }}public class HttpRequest{private readonly IHttpRequestFeature _httpRequestFeature;public HttpRequest(IFeatureCollection features){_httpRequestFeature = features.Get<IHttpRequestFeature>();}public Uri Url => _httpRequestFeature.Url;public NameValueCollection Headers => _httpRequestFeature.Headers;public Stream Body => _httpRequestFeature.Body;}public class HttpResponse{private readonly IHttpResponseFeature _httpResponseFeature;public HttpResponse(IFeatureCollection features){_httpResponseFeature = features.Get<IHttpResponseFeature>();}public int StatusCode{get => _httpResponseFeature.StatusCode;set => _httpResponseFeature.StatusCode = value;}public NameValueCollection Headers => _httpResponseFeature.Headers;public  Stream Body => _httpResponseFeature.Body;}public static partial class Extensions{public static Task WriteAsync(this HttpResponse response,string content){var buffer = Encoding.UTF8.GetBytes(content);return response.Body.WriteAsync(buffer, 0, buffer.Length);}}

定义处理器

封装好了HttpContext,终于可以回过头来看看处理器。
处理器的处理方法现在应该是这样：

  Task Handle(HttpContext context);

接下来就是怎么定义这个处理器了。
起码有两种方式：
1、定义一个接口：

    public interface IHttpHandler{Task Handle(HttpContext context);}

2、定义一个委托类型

public delegate Task RequestDelegate(HttpContext context);

两种方式，本质上没啥区别，委托代码方式更灵活，不用实现一个接口，还符合鸭子模型。
处理器就选用委托类型。
定义了处理器，接下来看看服务器

四 服务器的抽象

服务器应该有一个开始方法，传入处理器，并执行。
服务器抽象如下：

    public interface IServer{Task StartAsync(RequestDelegate handler);}

定义一个HttpListener的服务器来实现IServer，由于HttpListener的服务器需要提供HttpContext所需的数据，所以先定义HttpListenerFeature

    public class HttpListenerFeature : IHttpRequestFeature, IHttpResponseFeature{private readonly HttpListenerContext _context;public HttpListenerFeature(HttpListenerContext context) => _context = context;Uri IHttpRequestFeature.Url => _context.Request.Url;NameValueCollection IHttpRequestFeature.Headers => _context.Request.Headers;NameValueCollection IHttpResponseFeature.Headers => _context.Response.Headers;Stream IHttpRequestFeature.Body => _context.Request.InputStream;Stream IHttpResponseFeature.Body => _context.Response.OutputStream;int IHttpResponseFeature.StatusCode{get => _context.Response.StatusCode;set => _context.Response.StatusCode = value;}}

定义HttpListener服务器

  public class HttpListenerServer : IServer{private readonly HttpListener _httpListener;private readonly string[] _urls;public HttpListenerServer(params string[] urls){_httpListener = new HttpListener();_urls = urls.Any() ? urls : new string[] { "http://localhost:5000/" };}public async Task StartAsync(RequestDelegate handler){Array.ForEach(_urls, url => _httpListener.Prefixes.Add(url));_httpListener.Start();Console.WriteLine($"服务器{typeof(HttpListenerServer).Name} 开启，开始监听：{string.Join(";", _urls)}");while (true){var listtenerContext = await _httpListener.GetContextAsync();var feature = new HttpListenerFeature(listtenerContext);var features = new FeatureCollection().Set<IHttpRequestFeature>(feature).Set<IHttpResponseFeature>(feature);var httpContext = new HttpContext(features);await handler(httpContext);listtenerContext.Response.Close();}}}

修改Main方法运行测试

        static async Task Main(string[] args){IServer server = new HttpListenerServer();async Task FooBar(HttpContext httpContext){await httpContext.Response.WriteAsync("fooBar");}await server.StartAsync(FooBar); }

运行结果如下：

至此，完成了服务器和处理器的抽象。
接下来单看处理器，所有的处理逻辑都集合在一个方法中，理想的方式是有多个处理器进行处理，比如处理器A处理完，则接着B处理器进行处理……
那么就要管理多个处理器之间的连接方式。

五 中间件

中间件的定义

假设有三个处理器A,B,C
框架要实现：A处理器开始处理，A处理完成之后，B处理器开始处理，B处理完成之后，C处理器开始处理。

引入中间件来完成处理器的连接。

中间件的要实现的功能很简单：

• 传入下一个要执行的处理器；
• 在中间件中的处理器里，记住下一个要执行的处理器；
• 返回中间件中的处理器，供其他中间件使用。
  所以中间件应该是这样的：

 //伪代码处理器  Middleware(传入下一个要执行的处理器){return 处理器{//处理器的逻辑下一个要执行的处理器在这里执行}}

举个例子，现在有三个中间件FooMiddleware,BarMiddleware,BazMiddleware,分别对应的处理器为A,B,C
要保证 处理器的处理顺序为 A->B->C
则先要执行 最后一个BazMiddleware，传入“完成处理器” 返回 处理器C
然后把处理器C 传入 BarMiddleware ，返回处理器B,依次类推。

//伪代码
var middlewares=new []{FooMiddleware,BarMiddleware,BazMiddleware};
middlewares.Reverse();
var  next=完成的处理器;
foreach(var middleware in middlewares)
{next=  middleware(next);
}
//最后的next，就是最终要传入IServer 中的处理器

模拟运行时的伪代码：

 //传入完成处理器，返回处理器C处理器 BazMiddleware(完成处理器){ return 处理器C{    //处理器C的处理代码完成处理器};}//传入处理器C，返回处理器B处理器  BarMiddleware(处理器C){ return 处理器B{    //处理器B的处理代码执行处理器C};}//传入处理器B，返回处理器A处理器  FooMiddleware(处理器B){ return 处理器A{    //处理器A的处理代码执行处理器B};}

这样当处理器A执行的时候，会先执行自身的代码，然后执行处理器B,处理器B执行的时候，先执行自身的代码，然后执行处理器C,依次类推。

所以，中间件的方法应该是下面这样的：

RequestDelegate DoMiddleware(RequestDelegate next);

中间件的管理

要管理中间件，就要提供注册中间件的方法和最终构建出RequestDelegate的方法。
定义注册中间件和构建处理器的接口： IApplicationBuilder

    public interface IApplicationBuilder{IApplicationBuilder Use(Func<RequestDelegate, RequestDelegate> middleware);RequestDelegate Build();}

实现：

    public class ApplicationBuilder : IApplicationBuilder{private readonly List<Func<RequestDelegate, RequestDelegate>> _middlewares = new List<Func<RequestDelegate, RequestDelegate>>();public IApplicationBuilder Use(Func<RequestDelegate, RequestDelegate> middleware){_middlewares.Add(middleware);return this;}public RequestDelegate Build(){_middlewares.Reverse();RequestDelegate next = context => { context.Response.StatusCode = 404; return Task.CompletedTask; };foreach (var middleware in _middlewares){next = middleware(next);}return next;}       }

定义中间件测试

在Program 类里定义三个中间件：

        static RequestDelegate FooMiddleware(RequestDelegate next){return async context =>{await context.Response.WriteAsync("foo=>");await next(context);};}static RequestDelegate BarMiddleware(RequestDelegate next){return async context =>{await context.Response.WriteAsync("bar=>");await next(context);};}static RequestDelegate BazMiddleware(RequestDelegate next){return async context =>{await context.Response.WriteAsync("baz=>");await next(context);};}

修改Main方法测试运行

        static async Task Main(string[] args){IServer server = new HttpListenerServer();var handler = new ApplicationBuilder().Use(FooMiddleware).Use(BarMiddleware).Use(BazMiddleware).Build();await server.StartAsync(handler); }

运行结果如下：

六 管理服务器和处理器

为了管理服务器和处理器之间的关系 抽象出web宿主
如下：

 public interface IWebHost{Task StartAsync();}public class WebHost : IWebHost{private readonly IServer _server;private readonly RequestDelegate _handler;public WebHost(IServer server,RequestDelegate handler){_server = server;_handler = handler;}public Task StartAsync(){return _server.StartAsync(_handler);}}

Main方法可以改一下测试

        static async Task Main(string[] args){IServer server = new HttpListenerServer();var handler = new ApplicationBuilder().Use(FooMiddleware).Use(BarMiddleware).Use(BazMiddleware).Build();IWebHost webHost = new WebHost(server, handler);await webHost.StartAsync();}

要构建WebHost，需要知道用哪个服务器，和配置了哪些中间件，最后可以构建出WebHost
代码如下：

 public interface IWebHostBuilder{IWebHostBuilder UseServer(IServer server);IWebHostBuilder Configure(Action<IApplicationBuilder> configure);IWebHost Build();}public class WebHostBuilder : IWebHostBuilder{private readonly List<Action<IApplicationBuilder>> _configures = new List<Action<IApplicationBuilder>>();private IServer _server;public IWebHost Build(){//所有的中间件都注册在builder上var builder = new ApplicationBuilder();foreach (var config in _configures){config(builder);}return new WebHost(_server, builder.Build());}public IWebHostBuilder Configure(Action<IApplicationBuilder> configure){_configures.Add(configure);return this;}public IWebHostBuilder UseServer(IServer server){_server = server;return this;}}

给IWebHostBuilder加一个扩展方法,用来使用HttpListenerServer 服务器

    public static partial class Extensions{public static IWebHostBuilder UseHttpListener(this IWebHostBuilder builder, params string[] urls){return builder.UseServer(new HttpListenerServer(urls));}}

修改Mian方法

        static async Task Main(string[] args){await new WebHostBuilder().UseHttpListener().Configure(app=>app.Use(FooMiddleware).Use(BarMiddleware).Use(BazMiddleware)).Build().StartAsync();              }

完成。

七 添加一个UseMiddleware 扩展 玩玩

        public static IApplicationBuilder UseMiddleware(this IApplicationBuilder application, Type type){//省略实现}public static IApplicationBuilder UseMiddleware<T>(this IApplicationBuilder application) where T : class{return application.UseMiddleware(typeof(T));}

添加一个中间件

    public class QuxMiddleware{private readonly RequestDelegate _next;public QuxMiddleware(RequestDelegate next){_next = next;}public async Task InvokeAsync(HttpContext context){await context.Response.WriteAsync("qux=>");await _next(context);}}public static partial class Extensions{public static IApplicationBuilder UseQux(this IApplicationBuilder builder){return builder.UseMiddleware<QuxMiddleware>();}}

使用中间件

    class Program{static async Task Main(string[] args){await new WebHostBuilder().UseHttpListener().Configure(app=>app.Use(FooMiddleware).Use(BarMiddleware).Use(BazMiddleware).UseQux()).Build().StartAsync();              }

运行结果

最后，期待Artech 新书。