Dora.Interception，为.NET Core度身打造的AOP框架 [1]：更加简练的编程体验

Posted 2021-04-20 大内老A

01

定义拦截器类型

Dora.Interception中的拦截器类型不需要实现任何的接口或者继承任何的基类，因为我们采用“基于约定”的设计方案。由于Dora.Interception是建立在.NET Core的依赖注入框架之上，所以我们可以将任意依赖的服务直接注入到定义的截器类型中。接下来我们将定义一个名为CacheInterceptor的拦截器来实现针对方法返回值的缓存。由于缓存的内容是某个方法的返回值，所以我们将方法和参数列表作为缓存的Key，这个Key由如下这个CacheKey来表示（完整定义请参阅源代码）。

public class CacheKey
{
    public MethodBase Method { get; }
    public object[] InputArguments { get; }

    public CacheKey(MethodBase method, object[] arguments)
    {
        this.Method = method;
        this.InputArguments = arguments;
    }
    public override bool Equals(object obj);
    public override int GetHashCode();
}

我们直接利用ASP.NET Core基于内存的缓存框架来对方法返回值实施缓存，所以我们直接将IMemoryCache服务和对应的Options以如下的方式注入到CacheInterceptor的构造函数中。

具体的拦截操作实现在按照约定定义的InvokeAsync方法中，我们可以利用作为输入参数的InvocationContext 对象得到当前方法调用的所有上下文信息，也可以直接通过它的ReturnValue设置方法的返回值。在如下所示的代码片段中，我们正是利用这个InvocationContext对象得到表示当前调用方法的MethodInfo对象和输入参数，并以它们创建出CacheKey对象来操作缓存。

public class CacheInterceptor
{
    private readonly IMemoryCache _cache;
    private readonly MemoryCacheEntryOptions _options;
    public CacheInterceptor(IMemoryCache cache, IOptions<MemoryCacheEntryOptions> optionsAccessor)
    {
        _cache = cache;
        _options = optionsAccessor.Value;
    }

    public async Task InvokeAsync(InvocationContext context)
    {
        var key = new CacheKey(context.Method, context.Arguments);
        if (_cache.TryGetValue(key, out object value))
        {
            context.ReturnValue = value;
        }
        else
        {
            await context.ProceedAsync();
            _cache.Set(key, context.ReturnValue, _options);
        }
    }
}

对于一个拦截器对象来说，当调用被其拦截之后，需要由它自己来决定是否需要继续后续的调用，在新的版本中，我们采用直接调用InvocationContext的ProceedAsync方法的方式来达到这个目的。上面这个CacheInterceptor类型采用构造器注入的方式来注入依赖的服务，实际上我们还具有更加简单的方案，那就是采用如下的方式直接将依赖服务注入到InvokeAsync方法中。

public class CacheInterceptor
{
    public async Task InvokeAsync(InvocationContext context, IMemoryCache cache, IOptions<MemoryCacheEntryOptions> optionsAccessor)
    {
        var key = new CacheKey(context.Method, context.Arguments);
        if (cache.TryGetValue(key, out object value))
        {
            context.ReturnValue = value;
        }
        else
        {
            await context.ProceedAsync();
            cache.Set(key, context.ReturnValue, optionsAccessor.Value);
        }
    }
}

02

应用拦截器

所谓的Interceptor应用就是如何将Interceptor应用到定义在某个类型上的某个方法的过程。Dora.Interception默认提供了多种注册方式，最为常用的莫过于采用Attribute标注的方式来注册Interceptor。

如果需要采用这种方式来注册CacheInterceptor，我们需要采用如下的方式为Interceptor类型定义对应的CacheReturnValueAttribute 类型。CacheReturnValueAttribute 派生于抽象类InterceptorAttribute，在重写的Use方法中，它调用作为参数的IInterceptorChainBuilder 对象的Use方法将CacheInterceptor添加到Interceptor管道中，传入的参数（Order）代表Interceptor在管道中的位置。

[AttributeUsage(AttributeTargets.Method)]
public class CacheReturnValueAttribute : InterceptorAttribute
{
    public override void Use(IInterceptorChainBuilder builder) 
        => builder.Use<CacheInterceptor>(Order);
}

Dora.Interception刻意地将Interceptor和对应的Attribute区分对象，因为我们认为后者仅仅是Interceptor的一种“注册方式'’而已。如果我们希望将二者合一，我们可以采用如下的定义方式。

public class CacheInterceptorAttribute : InterceptorAttribute
{
    public async Task InvokeAsync(
    InvocationContext context, 
    IMemoryCache cache, 
    IOptions<MemoryCacheEntryOptions> optionsAccessor)
    {
        var key = new CacheKey(context.Method, context.Arguments);
        if (cache.TryGetValue(key, out object value))
        {
            context.ReturnValue = value;
        }
        else
        {
            await context.ProceedAsync();
            cache.Set(key, context.ReturnValue, optionsAccessor.Value);
        }
    }
    public override void Use(IInterceptorChainBuilder builder) 
        => builder.Use(this, Order);
}

为了演示CacheInterceptor针对目标返回值的缓存，我们定义了如下这个标识“系统时钟”的ISystemClock服务，它的GetCurrentTime方法返回当前的时间。为了验证基于参数的缓存，我们为该方法定义了一个表示事件类型（Local或者UTC）的参数。

上面定义的CacheReturnValueAttribute标注在实现类型的GetCurrentTime方法上。很多AOP框架都支持将Interceptor直接应用到服务接口上，但我个人觉得这是不对的，因为接口表示的是双边契约，Interceptor体现的是单边的行为，所以Interceptor是不应该应用到接口上。

public interface ISystemClock
{
    DateTime GetCurrentTime(DateTimeKind dateTimeKind);
}

public class DefaultSystemClock : ISystemClock
{
    [CacheReturnValue]
    public DateTime GetCurrentTime(DateTimeKind dateTimeKind)
    => dateTimeKind == DateTimeKind.Utc
            ? DateTime.UtcNow
            : DateTime.Now;
}

03

代码不需要任何改变

将Dora.Interception引入你的应用完全不会影响你现有的代码，比如在消费ISystemClock服务的时候完全不用考虑CacheInterceptor的存在。如下所示的就是典型地在Controller中以注入形式消费服务的编程模式。

public class HomeController: Controller
{
    private readonly ISystemClock _clock;   
    public HomeController(ISystemClock clock)  => _clock = clock;

    [HttpGet("/")]
    public async Task Index()
    {
        async Task<string[]> GetTimesAsync()
        {
            var times = new string[6];
            for (int index = 0; index < 3; index++)
            {
                times[index] = $"Local: {_clock.GetCurrentTime(DateTimeKind.Local)}";
                await Task.Delay(1000);
            }

            for (int index = 3; index < 6; index++)
            {
                times[index] = $"UTC: {_clock.GetCurrentTime(DateTimeKind.Utc)}";
                await Task.Delay(1000);
            }
            return times;
        }

        var currentTimes = await GetTimesAsync();
        var list = string.Join("", currentTimes.Select(it => $"<li>{it}</li>"));
        Response.ContentType = "text/html";
        await Response.WriteAsync(
            @"<html>
                <body>
                    <ul>" + list +
                    @"</ul>
                </body>
            </html>");   
    }
}

我们唯一需要做的就是在注册Startup类型的ConfigureServices方法中调用IServiceCollection的扩展方法BuildInterceptableServiceProvider方法创建并返回一个IServiceProvider，后者能够帮助我们创建出能够被拦截的服务实例。BuildInterceptableServiceProvider方法提供的是一个InterceptableServiceProvider对象，InterceptableServiceProvider与目前.NET Core DI框架基本上是一致的，我仅仅对它作了一些微小的改动。

public class Startup
{
    public IServiceProvider ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        services
            .AddSingleton<ISystemClock, DefaultSystemClock>()
            .AddMemoryCache()
            .AddMvc();
        return services.BuildInterceptableServiceProvider();
    }
    public void Configure(IApplicationBuilder app) 
        => app.UseDeveloperExceptionPage().UseMvc();
}

如果运行上面这个简单的ASP.NET Core MVC应用，浏览器将会呈现出如下所示的输出结果。由于SystemClock的GetCurrentTime方法的返回值被缓存了，所以针对相同参数返回的时间是相同的。

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