Microsoft.AspNetCore.Routing路由
这篇随笔讲讲路由功能，主要内容在项目Microsoft.AspNetCore.Routing中，可以在GitHub上找到，Routing项目地址。
路由功能是大家都很熟悉的功能，使用起来也十分简单，从使用的角度来说可讲的东西不多。不过阅读源码的过程的是个学习的过程，看看顶尖Coder怎么组织代码也是在提升自己。
我们知道现在ASP.NET Core中所有用到的功能都是服务，那么Routing服务是什么时候被添加到依赖注入容器的呢？答案是在StartUp类的ConfigureServices方法中。如果我们随便新建的MVC 6的项目，在VS中模板会自动帮我们添加一些代码，在Startup类中的两个方法我们可以找到一下代码。
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
// Add framework services.
// 省略其他框架服务
services.AddMvc();//添加MVC服务
// Add application services.
//省略自定义应用服务
}
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env, ILoggerFactory loggerFactory)
{
app.UseMvc(routes =>
{
routes.MapRoute(
name: "default",
template: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
});
}
上面两个StartUp类里的方法，一个是注册服务，一个使用服务。从它们调用的方法名上应该能区别出来，AddXXX的是注册服务，UseXXX的是使用服务。这里面用到的方法都是扩展方法，有关路由需要用到的服务都会在AddMvc()中注册，当然这个方法还会注册一大堆其他MVC框架需要用的方法。如果想追踪相关服务的添加语句的话：AddMvc()->AddMvcCore()->ConfigureDefaultServices()->AddRouting()，另外一条线是AddMvc()->AddMvcCore()->AddMvcCoreServices()->TryAddSingleton<MvcDefaultHandler>()。前者是添加与路由模板解析存储相关的服务，后者是处理请求路由的服务，包括请求路由与模板的配对，以及触发相应的Action等等。
我想分别从两条线来解释路由(Routing)的工作流程。
- 一条是从开发者注册路由，框架进行解析存储的角度来解释，也就是从MapRoute()这个方法开始。
- 另外一条是从解析路由的角度，一个请求的路由如何被处理，然后Invoke相应的Action。
为了解释清楚相关概念，我想先解释一下三个词：Route, Routing, Router。三个词都可以模糊地翻译为路由，但是这样太容易混淆了，懂英语的人应该能一眼就看出其中的不同。
- Routing是统称，有关路由的总体概念，就可以以Routing来描述，比如我讲的这个项目就叫Routing，或者我们有个添加有关路由服务的方法，就会叫AddRouting()；
- Route是用来描述某一个特定路由的名词，它有具体的数据项，比如说上面的代码我们向框架中添加了一个name是default的Route；它还是一个类名，这个类就是干Route应该干的事情：存储、解析数据之类的；
- Router可以翻译为“路由者”带路党，是一种Handler的体现，用来处理请求的路由，比如MVC框架默认的MvcRouteHandler就是一个Router。
注册路由
首先从MapRoute()方法说起。这个方法会在内部调用这些代码
1 routeBuilder.Routes.Add(new Route( 2 routeBuilder.DefaultHandler, 3 name, 4 template, 5 new RouteValueDictionary(defaults), 6 new RouteValueDictionary(constraints), 7 new RouteValueDictionary(dataTokens), 8 inlineConstraintResolver));
RouteBuilder会在内部维护一个Route(s)的容器，上面的代码在往容器里面添加新的Route，如果我们用VS默认的模板，那么这里面name="default", template="{controller=Home}/{action=Index}/{id?}"，其他参数诸如像defaults，constraints什么的都是没有的。需要说明的是此时routeBuilder.DefaultHandler已经被设置为MvcDefaultHandler，这是在UseMvc()方法中被设置的。在Route类的构造过程中（RouteBase的构造函数中），template字符串会被解析，包括是不是参数名(parameter)啊，是不是字面值(literal)啊，约束是什么，默认值是什么都可以被解析出来。MVC6的路由和MVC5有一点不一样，默认值以及约束可以写在template里，而MVC5的约束和默认值只能再传递一个匿名类型进去：defaults: new { controller = "Home", action = "Index", id = UrlParameter.Optional }。显然MVC6的路由简单的多，当然你也可以还用以前的方式传递默认值，没有问题。MVC6的这种方法内置默认值和约束的方式在之前的特性路由已经体现了，用来改进传统路由也在情理之中。MvcDefaultHandler会被赋给Route的_target字段，这个字段在未来请求来临时发挥功效。
解析路由的过程就是一个字符串处理的过程，比较复杂，如果要全部讲解篇幅太长。如果做过LeetCode上一些字符串处理的题目的话，看起来会轻松一些，有兴趣的童鞋可以去深究源码。
UseMvc()这个方法和路由有很大的关系，下面来看一下它的源码
public static IApplicationBuilder UseMvc(this IApplicationBuilder app, Action<IRouteBuilder> configureRoutes)
{
//省略了检查参数的代码...
var routes = new RouteBuilder(app)
{
DefaultHandler = app.ApplicationServices.GetRequiredService<MvcRouteHandler>(),
};
configureRoutes(routes);
routes.Routes.Insert(0, AttributeRouting.CreateAttributeMegaRoute(
routes.DefaultHandler,
app.ApplicationServices));
return app.UseRouter(routes.Build());
}
configureRoutes(routes)就是上面解释的调用MapRoute()方法的一个Action委托。DefaultHandler在构造RouteBuilder时被设置为默认的MvcRouteHandler，如果我们想要使用其他Handler，可以模仿这个UseMvc()方法重新写一个拓展方法，传入你的Handler即可。注意下面那句代码：它向RouteBuilder.Routes中添加了用于处理特性路由的Route，并用Insert方法将其添加了到容器的起始位置，这说明特性路由要优先于传统路由。至于为什么要先添加传统路由，是因为开发者可以在传入的configureRoutes这个委托中指定自己的Handler，DefaultHandler有可能在configureRoutes(routes)这段代码中变了，所以特性路由的添加要晚于传统路由。
RouteBuilder.Build()方法会生成一个包含当前Route的集合，这些Route携带了信息（包括传统路由被解析的参数，约束等以及特性路由的元数据等），在上面的例子中，这个容器就两个Route，一个特性路由，一个name="default"的传统路由。最后app.UseRouter会向ApplicationBuilder中添加一个类型为RouterMiddleware的中间件。此时整个有关路由的第一条工作流程就到此结束了。如果比较一下AddMvc()和UseMvc()会发现前一个方法关系到了非常多的服务，而后一个方法似乎只用到了有关路由的东西，这是因为服务的注册要一起完成，而使用服务可以即时拉取。当应用程序响应请求时，一开始只用到路由服务，假如请求匹配，才会用到有关Controller和Action的服务，到那时候再拉取即可。
UseRouter()方法最终会调用ApplicationBuilder.Use()方法，RouterMiddleware的信息最终会以委托的方式存储在ApplicationBuilder中，有关这方面的流程可以参阅我之前的文章：Microsoft.AspNetCore.Hosting。
处理请求路由
上面说到我们注册路由时，路由的信息在UseRouter()方法调用时是以Func<RequesetDelegate, RequestDelegate>方式存在。每一个中间件最初都是一种形态，利用这种方式，可以把在程序中用到的中间件构造成一种委托链，最后可以构造出一个跟使用顺序有关的RequestDelegate：即请求管道。Routing是请求管道中的一部分，假如请求到达routing区域，则相关的RequestDelegate就会被触发，利用反射构造出RouteMiddleware这个类，然后调用它的Invoke方法来处理有关路由的事务。
先来看看RouteMiddleware的Invoke方法。
public async Task Invoke(HttpContext httpContext)
{
var context = new RouteContext(httpContext);//构造一个路由上下文，三个属性：HttpContext，Handler（一个委托），RouteData
context.RouteData.Routers.Add(_router);
await _router.RouteAsync(context);//这里的_router默认是MvcRouteHandler
if (context.Handler == null)
{
_logger.RequestDidNotMatchRoutes();
await _next.Invoke(httpContext);
}
else
{
httpContext.Features[typeof(IRoutingFeature)] = new RoutingFeature()
{
RouteData = context.RouteData,
};
await context.Handler(context.HttpContext);
}
}
整个方法的逻辑就是：
- 构造一个路由上下文，此时context.Handler=null；
- 由MvcRouteHandler.RouteAsync()方法来处理请求（注意此时请求的路由信息在HttpContext中，而现在它又是RouteContext的一个属性）；
- 第二步的工作就是筛选最合适的Action，并把相应的委托赋给RouteContext.Handler；
- 如果RouteContext.Handler为null，说明匹配失败，路由工作到此结束，直接Invoke下一个Middleware；
- 如果到这一步，说明路由匹配成功，先把路由信息记录到HttpContext，然后调用RouteContext.Handler，触发有关Action的相关操作，那就是另一个主题了；
- RouteContext只在这个方法出现，到第五步时，上下文又变回了HttpContext，注意这个方法传入的时候就是HttpContext。就像帅哥HttpContext到了一个叫路由的地方，撩了一个叫RouteContext的妹子，等它离开时就把它抛弃了。
接下来看一下MvcRouteHandler.RouteAsync()方法
1 public Task RouteAsync(RouteContext context)
2 {
3 //省略null检查
4 var actionDescriptor = _actionSelector.Select(context);//关键！！找到最优的Action，并返回一个携带相关信息的数据类
5 if (actionDescriptor == null)
6 {
7 _logger.NoActionsMatched();
8 return TaskCache.CompletedTask;
9 }
10 //省略action有默认值情况的处理
11 context.Handler = (c) => InvokeActionAsync(c, actionDescriptor);//关键！！将RouteContext的Handler属性置为相应的处理方法
12 return TaskCache.CompletedTask;
13 }
14
15 private async Task InvokeActionAsync(HttpContext httpContext, ActionDescriptor actionDescriptor)
16 {
17 var routeData = httpContext.GetRouteData();//在RouteMiddleWare.Invoke()时候留下来的RouteData
18 try
19 {
20 _diagnosticSource.BeforeAction(actionDescriptor, httpContext, routeData);
21
22 using (_logger.ActionScope(actionDescriptor))//日志记录
23 {
24 _logger.ExecutingAction(actionDescriptor);
25
26 var startTimestamp = _logger.IsEnabled(LogLevel.Information) ? Stopwatch.GetTimestamp() : 0;
27
28 var actionContext = new ActionContext(httpContext, routeData, actionDescriptor);//根据相应的数据构造ActionContext上下文
29
30 //省略部分非主要逻辑代码
31
32 var invoker = _actionInvokerFactory.CreateInvoker(actionContext);//构建一个有关Action处理的类型
33
34 await invoker.InvokeAsync();//触发Action处理
35
36 _logger.ExecutedAction(actionDescriptor, startTimestamp);
37 }
38 }
39 finally
40 {
41 _diagnosticSource.AfterAction(actionDescriptor, httpContext, routeData);
42 }
43 }
注释已经解释的比较详细了。通过RouteContext选出最优的ActionDescriptor，我一笔带过了，不过这个过程与注册路由时候的解析一下，比较复杂。涉及到决策树之类的内容，感兴趣的同学可以深究。如果确实有Action匹配的话，RouteContext.Handler会被设置为相应的匿名方法。接着控制权交回给RouteMiddleware，然后触发InvokeActionAsync()方法，RouteContext的使命就此结束。
从InvokeActionAsync()方法中可以看出，框架根据相应的ActionDescriptor生成相应的ActionContext，之后进行有关Controller和Action的动作。撩完RouteContext就该轮到ActionContextle。
总结
- 注册路由时，我们传入的路由模板(TemplateString)会在构造Route的时候被解析，参数名字、默认值以及约束都能在模板中被解析出来；
- MVC框架默认的路由Handler是MvcRouteHandler，它会在UseMvc()方法中自动添加；
- 注册路由的这些信息最终和其他服务一样，会变成Application委托链（中间件）的一部分；
- 解析请求路由时，路由的信息由HttpContext携带着；
- 假如MvcRouteHandler能解析请求的路由，就会触发有关Action的处理；否则路由过程结束，控制权交给下一个Middleware；也就是说，路由的RouterMiddleware会负责有关Action处理的部分。
- HttpContext是渣男，撩了一个又一个XXXContext。