通过源码了解ASP.NET MVC 几种Filter的执行过程

Posted 2020-06-23 我是攻城狮

一、前言

　　之前也阅读过MVC的源码，并了解过各个模块的运行原理和执行过程，但都没有形成文章（所以也忘得特别快），总感觉分析源码是大神的工作，而且很多人觉得平时根本不需要知道这些，会用就行了。其实阅读源码是个很好的习惯，它不只停留在知道怎么用的阶段，而是让我们知道一系列的为什么，为什么这样设计，为什么这样使用...。很多朋友应该看过《asp.net x 框架揭秘》这本书，确实不错，特别是边看源码边看书，可以有不小的收获。Ok,我不是大神，我只是心血来潮想看一下源码！

二、几种常见的Filter

　　说到mvc里的Filter，自然会想到IAuthorizationFilter,IActionFilter,IResultFilter,IExceptionFilter，搜索一下也都知道怎么用了。其实说白了，这些接口定义了一系列方法，这些方法在请求的不同时机被执行，所谓Filter，就是让我们可以在不同时机进行拦截处理。

     这里还涉及到一个特性：FilterAttribute，例如常用的AuthorizeAttribute就继承了FilterAttribute和实现了IAuthorizationFilter接口。说到Attribute，马上会关联到：运行时、反射、性能。框架会在运行过程中，通过反射获取标记属性，并执行特定的操作；至于性能问题，通常可以通过缓存来优化。

　　所以，我们可以做出猜测，以AuthorizeAttribute为例，msdn说它可以进行权限验证，也就是在Action执行前，框架会通过反射获取标记在Action(或Controller)上的FilterAttribute，并执行IAuthorizationFilter定义的OnAuthorization方法，在该方法内部进行权限验证。所以如果我们要在Action执行前做某些判断或处理，可以 1.定义一个Attribute继承FilterAttribute，并实现IActionFilter接口（与IAuthorizationFilter不同的是，这个时候ModelBinding已经完成）；2.实现IActionFilter中的方法；3.标记在Action(或Controller上)。ok，下面就通过源码来验证这个过程。

三、源码分析

　　Action的执行是由ActionInvoker负责的，我们直接从这里出发。IActionInvoker定义了ActionInvoker要实现的方法，该接口定义如下：　　

    public interface IActionInvoker
    {
        bool InvokeAction(ControllerContext controllerContext, string actionName);
    }

　　ControllerActionInvoker  实现了该接口，顾名思义，它用于执行Controller 的 Action方法。它的 InvokeAction如下：

        public virtual bool InvokeAction(ControllerContext controllerContext, string actionName)
        {
            ControllerDescriptor controllerDescriptor = GetControllerDescriptor(controllerContext);
            ActionDescriptor actionDescriptor = FindAction(controllerContext, controllerDescriptor, actionName);
            if (actionDescriptor != null)
            {
                //标记1
                FilterInfo filterInfo = GetFilters(controllerContext, actionDescriptor);

                try
                {
                    //标记2
                    AuthenticationContext authenticationContext = InvokeAuthenticationFilters(controllerContext, filterInfo.AuthenticationFilters, actionDescriptor);

                    if (authenticationContext.Result != null)
                    {
                        InvokeActionResult(controllerContext, authenticationContext.Result);
                    }
                    else
                    {
                        IPrincipal principal = authenticationContext.Principal;

                        if (principal != null)
                        {
                            Thread.CurrentPrincipal = principal;
                            HttpContext.Current.User = principal;
                        }

                        //标记3
                        AuthorizationContext authorizationContext = InvokeAuthorizationFilters(controllerContext, filterInfo.AuthorizationFilters, actionDescriptor);
                        if (authorizationContext.Result != null)
                        {
                            AuthenticationChallengeContext challengeContext =
                                InvokeAuthenticationFiltersChallenge(controllerContext, filterInfo.AuthenticationFilters, actionDescriptor, authorizationContext.Result);                           
                            InvokeActionResult(controllerContext, challengeContext.Result ?? authorizationContext.Result);
                        }
                        else
                        {
                            if (controllerContext.Controller.ValidateRequest)
                            {
                                ValidateRequest(controllerContext);
                            }

                            //标记4
                            IDictionary<string, object> parameters = GetParameterValues(controllerContext, actionDescriptor);
                            ActionExecutedContext postActionContext = InvokeActionMethodWithFilters(controllerContext, filterInfo.ActionFilters, actionDescriptor, parameters);
                            //标记5
                            InvokeActionResultWithFilters(controllerContext, filterInfo.ResultFilters, postActionContext.Result);
                        }
                    }
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    //标记6
                    ExceptionContext exceptionContext = InvokeExceptionFilters(controllerContext, filterInfo.ExceptionFilters, ex);
                    if (!exceptionContext.ExceptionHandled)
                    {
                        throw;
                    }
                    InvokeActionResult(controllerContext, exceptionContext.Result);
                }

                return true;
            }
            return false;
        }

　　其实这里的6个标记已经印证了我们的猜测，先获取各种Filter，然后在各个时机执行它们。上面标记2-6都是InvokeXXXFilters就是具体的执行方法。

　　但是，到这里上面我们说到的FilterAttribute还没有出现。我们先把焦点放到标记1，GetFilters 上，它获取一个FilterInfo。GetFilters的定义如下：

        protected virtual FilterInfo GetFilters(ControllerContext controllerContext, ActionDescriptor actionDescriptor)
        {
            return new FilterInfo(_getFiltersThunk(controllerContext, actionDescriptor));
        }

　　_getFiltersThunk 是一个私有变量：

private Func<ControllerContext, ActionDescriptor, IEnumerable<Filter>> _getFiltersThunk = FilterProviders.Providers.GetFilters;

　　通过定义可以看出，_getFiltersThunk 会返回一个Filter 集合（这里的Filter是一个实际的类，而上面提到的是概念性的东西，或者叫过滤器更合适），Filter 对象包装了IXXXFilter接口对象，具体是在其Instance 属性中。这里有点绕，但不影响，简单的说就是 GetFilters 方法会根据 FilterProviders.Providers.GetFilters 返回的一个IEnumerable<Filter>包装一个 FilterInfo对象。

　　我们先看 IEnumerable<Filter> 是如何获取的，它通过 FilterProviders.Providers.GetFilters 获得，FilterProviders 定义如下：

        public static class FilterProviders
        {
            static FilterProviders()
            {
                Providers = new FilterProviderCollection();
                Providers.Add(GlobalFilters.Filters);
                Providers.Add(new FilterAttributeFilterProvider());
                Providers.Add(new ControllerInstanceFilterProvider());
            }

            public static FilterProviderCollection Providers { get; private set; }
        }

　　这里可以注册自定义的FilterProvider，FilterProvider实际是实现了IFilterProvider（定义了GetFilters方法）的类。可以看到，mvc 默认已经准备两个FilterProvider。调用GetFilters实际会遍历每一个FilterProvider的GetFilters方法，以内置的FilterAttributeFilterProvider 为例，它的 GetFilters方法如下：

        public virtual IEnumerable<Filter> GetFilters(ControllerContext controllerContext, ActionDescriptor actionDescriptor)
        {
            ControllerBase controller = controllerContext.Controller;
            var typeFilters = GetControllerAttributes(controllerContext, actionDescriptor)
                .Select(attr => new Filter(attr, FilterScope.Controller, null));
            var methodFilters = GetActionAttributes(controllerContext, actionDescriptor)
                .Select(attr => new Filter(attr, FilterScope.Action, null));

            return typeFilters.Concat(methodFilters).ToList();
        }

　　这里也可以看到，Filter对象包装了具体的过滤器。其中GetControllerAttributes，实际它会调用ControllerDescriptor的 GetFilterAttribute，该方法定义如下：

        public virtual IEnumerable<FilterAttribute> GetFilterAttributes(bool useCache)
        {
            return GetCustomAttributes(typeof(FilterAttribute), inherit: true).Cast<FilterAttribute>();
        }

　　ok，FilterAttribute 终于出现了！GetActionAttributes 也是类似的过程。

     获取到Controller和Action的FilterAttribute，并包装成Filter集合后，就会构建一个FilterInfo对象，该对象的作用可以从其构造函数看出：

        public FilterInfo(IEnumerable<Filter> filters)
        {
            // evaluate the ‘filters‘ enumerable only once since the operation can be quite expensive
            var cache = filters.ToList();

            var overrides = cache.Where(f => f.Instance is IOverrideFilter);

            FilterScope actionOverride = SelectLastScope<IActionFilter>(overrides);
            FilterScope authenticationOverride = SelectLastScope<IAuthenticationFilter>(overrides);
            FilterScope authorizationOverride = SelectLastScope<IAuthorizationFilter>(overrides);
            FilterScope exceptionOverride = SelectLastScope<IExceptionFilter>(overrides);
            FilterScope resultOverride = SelectLastScope<IResultFilter>(overrides);

            _actionFilters.AddRange(SelectAvailable<IActionFilter>(cache, actionOverride));
            _authenticationFilters.AddRange(SelectAvailable<IAuthenticationFilter>(cache, authenticationOverride));
            _authorizationFilters.AddRange(SelectAvailable<IAuthorizationFilter>(cache, authorizationOverride));
            _exceptionFilters.AddRange(SelectAvailable<IExceptionFilter>(cache, exceptionOverride));
            _resultFilters.AddRange(SelectAvailable<IResultFilter>(cache, resultOverride));
        }

　　很明显，它将Filter 按照各自IXXXFilter接口进行分类。在InvokeAction方法内，就是根据这个分类，在各个时机进行相应的调用的。

四、总结

　　通过一张图来简单总结一下：