ASP.NET Web API中的Controller

虽然通过Visual Studio向导在ASP.NET Web API项目中创建的 Controller类型默认派生与抽象类型ApiController，但是ASP.NET Web API框架本身只要求它实现IHttpController接口即可，所以我们将其统称为HttpController。既然HttpController指的是所有实现了IHttpController接口的类型，我们自然得先来了解一下这个接口的定义。如下面的代码片断所示，在IHttpController接口中仅仅定义了唯一的方法ExecuteAsync方法，它以异步的方式执行HttpController，并返回一个Task<HttpResponseMessage>对象。[本文已经同步到《How ASP.NET Web API Works?》]

public interface IHttpController
{
    Task<HttpResponseMessage> ExecuteAsync(HttpControllerContext controllerContext, CancellationToken cancellationToken);
}

HttpController可以视为对ASP.NET Web API的消息处理管道的延续。通过“ASP.NET Web API标准的“管道式”设计”的介绍我们知道位于管道末端的是一个HttpRoutingDispatcher对象。当SendAsync方法被执行的时候，HttpRoutingDispatcher会利用隶属于它的HttpControllerDispatcher来激活目标HttpController对象，随后调用该对象的ExecuteAsync方法并将返回的Task<HttpResponseMessage>对象作为返回值。右图揭示了包含激活的HttpController在内的消息处理管道的结构。

一、HttpControllerContext

与HttpMessageHandler的SendAsync方法有所不同，HttpController的ExecuteAsync方法并没有一个表示请求的类型为HttpRequestMessage的参数，取而代之的是一个HttpControllerContext类型的参数。HttpControllerContext定义在命名空间“System.Web.Http.Controllers”下，表示执行HttpController的上下文。

如下面的代码片断所示，通过定义在HttpControllerContext中的属性我们可以得到用于配置消息处理管道的HttpConfiguration对象和封装路由数据的HttpRouteData对象，以及表示当前请求的HttpRequestMessage对象。这三个属性可以在构建HttpControllerContext的时候直接通过构造函数的参数指定，我们也可以先创建一个空的HttpControllerContext对象之后直接对这些属性赋值。

public class HttpControllerContext
{
    public HttpControllerContext();
    public HttpControllerContext(HttpConfiguration configuration, IHttpRouteData routeData, HttpRequestMessage request);

    public HttpConfiguration         Configuration { get; set; }
    public IHttpRouteData            RouteData { get; set; }
    public HttpRequestMessage        Request { get; set; }

    public IHttpController              Controller { get; set; }
    public HttpControllerDescriptor     ControllerDescriptor { get; set; }
}

一个HttpControllerContext对象表示执行HttpController的上下文，我们可以通过Controller属性来获取或者设置这个HttpController对象。除此之外，我们还可以利用另一个属性ControllerDescriptor获取或者设置用于描述HttpController的HttpControllerDescriptor对象（类型HttpControllerDescriptor定义在命名空间“System.Web.Http.Controllers”下）。

二、HttpControllerDescriptor

HttpControllerDescriptor封装了某个HttpController类型的元数据，我们可以将它视为某个HttpController类型的描述对象。HttpControllerDescriptor具有根据元数据创建对应HttpController的能力，实际上ASP.NET Web API的HttpController激活系统就是根据HttpControllerDescriptor来创建目标HttpController的。

如下面的代码片断所示，我们可以通过HttpControllerDescriptor的属性Configuration、ControllerName和ControllerType获取当前的HttpConfiguration对象和被描述HttpController的名称和类型。这三个属性可以在构建HttpControllerDescriptor时通过构造函数的参数显式指定，也可以先构建一个空的HttpControllerDescriptor对象，然后手工设置这些属性。

public class HttpControllerDescriptor
{
    public HttpControllerDescriptor();
    public HttpControllerDescriptor(HttpConfiguration configuration, string controllerName, Type controllerType);

    public virtual IHttpController CreateController(HttpRequestMessage request);

    public virtual Collection<T> GetCustomAttributes<T>() where T: class;
    public virtual Collection<T> GetCustomAttributes<T>(bool inherit) where T: class;
    public virtual Collection<IFilter> GetFilters();

    public HttpConfiguration     Configuration { get; set; }
    public string                ControllerName { get; set; }
    public Type                  ControllerType { get; set; }

    public virtual ConcurrentDictionary<object, object> Properties { get; }
}

HttpControllerDescriptor具有创建HttpController的能力主要体现在其CreateController方法上，该方法完成了目标方法的激活。换句话说，目标HttpController的激活是通过调用描述它的HttpControllerDescriptor对象的CreateController方法完成的。本章的核心就在于剖析此方法的实现逻辑。

我们可以通过HttpControllerDescriptor的GetCustomAttributes<T>方法得到应用在被描述HttpController类型上指定类型的特性列表。调用另一个方法GetFilters可以获取应用到目标HttpController类型上的所有Filter，Filter在ASP.NET Web API中是一个非常重要的概念，同时也是一种常见的扩展方式，我们会在本书第12章“过滤器”中对Filter进行单独介绍。

HttpControllerDescriptor还具有一个字典类型的只读属性Properties，它使我们可以将任何一个对象附加到某个HttpControllerDescriptor上。我们在HttpRequestMessage和HttpConfiguration类型中已经看到过了类似的设计。

三、ApiController

我们现在来介绍一下我们创建HttpController类型默认继承的基类ApiController。如下面的代码片断所示，除了实现接口IHttpController外，HttpController还采用标准的方式实现了另一个接口IDisposable。如果自定义HttpController需要实现一些资源回收的工作，可以将它们定义在重写的（受保护的）虚方法Dispose中。

public abstract class ApiController : IHttpController, IDisposable
{
    public virtual Task<HttpResponseMessage> ExecuteAsync(HttpControllerContext controllerContext, CancellationToken cancellationToken);
    protected virtual void Initialize(HttpControllerContext controllerContext);

    public void Dispose();
    protected virtual void Dispose(bool disposing);

    public HttpControllerContext     ControllerContext { get; set; }
    public HttpConfiguration         Configuration { get; set; }
    public HttpRequestMessage        Request { get; set; }
    public IHttpRouteData            RouteData { get; set; }

    public ModelStateDictionary     ModelState { get; }
    public UrlHelper                Url { get; set; }
    public IPrincipal               User { get; }
}

ApiController的三个属性Configuration、Request和RouteData与此HttpControllerContext对象的同名属性具有相同的引用。表示执行当前ApiController上下文的HttpControllerContext对象可以通过ControllerContext属性获取，这是一个可读写的属性，意味着我们也可以通过设置该属性为其指定相应的上下文。如果我们没有对ControllerContext属性进行显式设置，该属性会在第一次被获取时被自动赋值。

ApiController的只读属性ModelState返回一个具有字典数据结构的ModelStateDictionary对象，包含其中的数据会被以“Model绑定”的形式绑定到目标Action方法的对应的参数。除此之外，此ModelStateDictionary还用于保存参数验证失败后的错误消息。另一个参数Url返回一个类型为UrlHelper的对象（UrlHelper定义在命名空间“System.Web.Http.Routing”下），我们利用它可以根据注册的HttpRoute和提供的路由变量生成一个完整的URL。

ApiController的User属性返回当前线程的Principal。相信读者还会记得在本书第3章“消息处理管道”中介绍HttpServer时我们谈到：如果当前线程的Principal为Null，作为消息处理管道“龙头”的HttpServer会在SendAsync方法执行过程中创建一个空的GenericPrincipal对象作为当前线程的“匿名”Principal。所以对于匿名请求来说，这个User属性会返回这个通过HttpServer设置的空GenericPrincipal对象。

从上面给出的代码片断我们还会看到ApiController包含一个受保护的Initialize方法，它会根据由指定HttpControllerContext提供的上下文信息对自身作相应的初始化。一旦Initialize方法被成功执行，当前ApiController对象将处于初始化状态。此Initialize在默认情况下会在实现的ExecuteAsync方法中被自动调用。在默认情况下，ASP.NET Web API的HttpController激活系统总是创建一个新的HttpController来处理每一个请求。对于其类型继承自ApiController的HttpController来说，如果在执行ExecuteAsync方法的时候发现当前的ApiController已经处于“初始化”的状态，系统会直接抛出一个InvalidOperationException异常。

举个简单的例子，假设我们定义了如下一个继承自ApiController的DemoController类型，并通如下的方式将原本为受保护的Initialize方法转换成一个公有方法，以方便我们后续的调用。

public class DemoController : ApiController
{
    public new void Initialize(HttpControllerContext controllerContext)
    {
        base.Initialize(controllerContext);
    }
}

然后我们执行如下一段代码，它的特别之处在于在调用DemoController对象的ExecuteAsync方法之前调用了Initialize方法对其作了初始化处理。

DemoController controller = new DemoController ();
HttpControllerContext controllerContext = new HttpControllerContext(new HttpConfiguration(), new HttpRouteData(new HttpRoute()), new HttpRequestMessage());
controller.ControllerContext = controllerContext;
controller.Initialize(controllerContext);
controller.ExecuteAsync(controllerContext, new CancellationToken(false));

当执行ApiController的ExecuteAsync方法的时候会抛出如右图所示的InvalidOperation异常，并提示“Cannot reuse an 'ApiController' instance. 'ApiController' has to be constructed per incoming message. Check your custom 'IHttpControllerActivator' and make sure that it will not manufacture the same instance.”错误消息已经表明了ApiController是不能“重用”的，用于处理每一个请求的ApiController都应该是“全新”的。