ASP.NET路由系统实现原理：HttpHandler的动态映射

我们知道一个请求最终通过一个具体的HttpHandler进行处理，而我们熟悉的用于表示一个Web页面的Page对象就是一个HttpHandler，被用于处理基于某个.aspx文件的请求。我们可以通过HttpHandler的动态映射来实现请求地址与物理文件路径之间的分离。实际上ASP.NET路由系统就是采用了这样的实现原理。如下图所示，ASP.NET路由系统通过一个注册到当前应用的自定义HttpModule对所有的请求进行拦截，并通过对请求的分析为之动态匹配一个用于处理它的HttpHandler。HttpHandler对请求进行处理后将相应的结果写入HTTP回复以实现对请求的相应。

目录
一、UrlRoutingModule
一、UrlRoutingModule
二、PageRouteHandler V.S. MvcRouteHandler
三、ASP.NET路由系统扩展
        实例演示：通过自定义Route对ASP.NET路由系统进行扩展

上图所示的作为请求拦截器的HttpModule类型为UrlRoutingModule。如下面的代码片断所示，UrlRoutingModule对请求的拦截是通过注册表示当前应用的HttpApplication的PostResolveRequestCache事件实现的。

public class UrlRoutingModule : IHttpModule
{
    //其他成员
    public RouteCollection RouteCollection { get; set; }
    public void Init(HttpApplication context)
    {
        context.PostResolveRequestCache += new EventHandler(this.OnApplicationPostResolveRequestCache);

    }
    private void OnApplicationPostResolveRequestCache(object sender,  EventArgs e);
}

UrlRoutingModule具有一个类型为RouteCollection的RouteCollection属性，在默认的情况下引用这通过RouteTable的静态属性Routes表示的全局路由表。针对请求的HttpHandler的动态映射就实现在OnApplicationPostResolveRequestCache方法中，具体的实现逻辑非常简单：通过HttpApplication获得但前的HTTP上下文，并将其作为参数调用RouteCollection的GetRouteData方法得到一个RouteData对象。

通过RouteData的RouteHandler属性可以得到一个实现了IRouteHandler的路由处理器对象，而调用后者的GetHttpHandler方法直接可以获取对应的HttpHandler对象，而我们需要映射到当前请求的就是这么一个 HttpHandler。下面的代码片断基本上体现了定义在UrlRoutingModule的OnApplicationPostResolveRequestCache方法中的动态HttpHandler映射逻辑。

public class UrlRoutingModule : IHttpModule
{
    //其他成员
    private void OnApplicationPostResolveRequestCache(object sender, EventArgs e)
    {
        HttpContext context = ((HttpApplication)sender).Context;
        HttpContextBase contextWrapper = new HttpContextWrapper(context);
        RouteData routeData = this.RouteCollection.GetRouteData(contextWrapper);
        RequestContext requestContext = new RequestContext(contextWrapper, routeData);
        IHttpHandler handler = routeData.RouteHandler.GetHttpHandler(requestContext);
        context.RemapHandler(handler);
    }
}

二、 PageRouteHandler V.S. MvcRouteHandler

通过前面的介绍我们知道对于调用RouteCollection的GetRouteData获得的RouteData对象，其RouteHandler来源于匹配的Route对象。对于通过调用RouteCollection的MapPageRoute方法注册的Route来说，它的RouteHandler是一个类型为PageRouteHandler对象。

由于调用MapPageRoute方法的目的在于实现请求地址与某个.aspx页面文件之间的映射，所以我们最终还是要创建的Page对象还处理相应的请求，所以PageRouteHandler的GetHttpHandler方法最终返回的就是针对映射页面文件路径的Page对象。此外，MapPageRoute方法中还可以控制是否对物理文件地址实施授权，而授权在返回Page对象之前进行。

定义在PageRouteHandler中的HttpHandler获取逻辑基本上体现在如下的代码片断中，两个属性VirtualPath和CheckPhysicalUrlAccess表示页面文件的地址和是否需要对物理文件地址实施URL授权，它们在构造函数中被初始化，而最终来源于调用RouteCollection的MapPageRoute方法传入的参数。

public class PageRouteHandler : IRouteHandler
{
    public bool CheckPhysicalUrlAccess { get; private set; }
    public string VirtualPath { get; private set; }
    public PageRouteHandler(string virtualPath, bool checkPhysicalUrlAccess)
    {
        this.VirtualPath = virtualPath;
        this.CheckPhysicalUrlAccess = checkPhysicalUrlAccess;
    }
    public IHttpHandler GetHttpHandler(RequestContext requestContext)
    {
        if (this.CheckPhysicalUrlAccess)
        {
            //Check Physical Url Access
        }
        return (IHttpHandler)BuildManager.CreateInstanceFromVirtualPath(this.VirtualPath, typeof(Page))
    }
}

ASP.NET MVC的Route对象是通过调用RouteCollection的扩展方法MapRoute方法进行注册的，它对应的RouteHandler是一个类型为MvcRouteHandler的对象。如下面的代码片断所示，MvcRouteHandler用于获取处理当前请求的HttpHandler是一个MvcHandler对象。MvcHandler实现对Controller的激活、Action方法的执行以及对请求的相应，毫不夸张地说，整个MVC框架实现在MvcHandler之中。

public class MvcRouteHandler : IRouteHandler
{
    //其他成员
    public IHttpHandler GetHttpHandler(RequestContext requestContext)
    {
        return new MvcHandler(requestContext)
    }
}

三、 ASP.NET路由系统扩展

到此为止我们已经对ASP.NET的路由系统的实现进行了详细介绍，总的来说，整个路由系统是通过对HttpHandler的动态注册的方式来实现的。具体来说，UrlRoutingModule通过对代表Web应用的HttpApplication的PostResolveRequestCache事件的注册实现了对请求的拦截。对于被拦截的请求，UrlRoutingModule利用注册的路由表对其进行匹配和解析，进而得到一个包含所有路由信息的RouteData对象。最终借助该对象的RouteHandler创建出相应的HttpHandler映射到当前请求。从可扩展性的角度来讲，我们可以通过如下三种方式来实现我们需要的路由方式。

• 通过集成抽象类RouteBase创建自定义Route定制路由逻辑。
• 通过实现接口IRouteHandler创建自定义RouteHandler定制HttpHandler提供机制。
• 通过实现IHttpHandler创建自定义HttpHandler来对请求处理。

实例演示：通过自定义Route对ASP.NET路由系统进行扩展

定义在ASP.NET路由系统中默认的路由类型Route建立了定义成文本模板的URL模式与某个物理文件之间的映射，如果我们对WCF REST有一定的了解，应该知道其中也有类似的实现。具体来说，WCF REST借助于System.UriTemplate这个对象实现了同样定义成某个文本模板的URI模式与目标操作之间的映射。篇幅所限，我们不能对WCF REST的UriTemplate作详细的介绍，有兴趣的读者可以参考《UriTemplate、UriTemplateTable与WebHttpDispatchOperationSelector》。[源代码从这里下载]

我们创建一个新的ASP.NET Web应用，并且添加针对程序集System.ServiceModel.dll的引用（UriTemplate定义在该程序集中），然后创建如下一个针对UriTemplate的路由类型UriTemplateRoute。

public class UriTemplateRoute:RouteBase
{
    public UriTemplate   UriTemplate { get; private set; }
    public IRouteHandler     RouteHandler { get; private set; }
    public RouteValueDictionary     DataTokens { get; private set; }

    public UriTemplateRoute(string template, string physicalPath, object dataTokens = null)
    {
        this.UriTemplate = new UriTemplate(template);
        this.RouteHandler = new PageRouteHandler(physicalPath);
        if (null != dataTokens)
        {
            this.DataTokens = new RouteValueDictionary(dataTokens);
        }
        else
        {
            this.DataTokens = new RouteValueDictionary();
        }
    }
    public override RouteData GetRouteData(HttpContextBase httpContext)
    {
        Uri uri = httpContext.Request.Url;
        Uri baseAddress = new Uri(string.Format("{0}://{1}", uri.Scheme, uri.Authority));
        UriTemplateMatch match = this.UriTemplate.Match(baseAddress, uri);
        if (null == match)
        {
            return null;
        }
        RouteData routeData = new RouteData();
        routeData.RouteHandler = this.RouteHandler;
        routeData.Route = this;
        foreach (string name in match.BoundVariables.Keys)
        {
            routeData.Values.Add(name,match.BoundVariables[name]);
        }
        foreach (var token in this.DataTokens)
        {
            routeData.DataTokens.Add(token.Key, token.Value);
        }
        return routeData;
    }
    public override VirtualPathData GetVirtualPath(RequestContext requestContext, RouteValueDictionary values)
    {
        Uri uri = requestContext.HttpContext.Request.Url;
        Uri baseAddress = new Uri(string.Format("{0}://{1}", uri.Scheme, uri.Authority));
        Dictionary<string, string> variables = new Dictionary<string, string>();
        foreach(var item in values)
        {
            variables.Add(item.Key, item.Value.ToString());
        }

        //确定段变量是否被提供
        foreach (var name in this.UriTemplate.PathSegmentVariableNames)
        {
            if(!this.UriTemplate.Defaults.Keys.Any(key=> string.Compare(name,key,true) == 0) &&
                !values.Keys.Any(key=> string.Compare(name,key,true) == 0))
            {
                return null;
            }
        }
        //确定查询变量是否被提供
        foreach (var name in this.UriTemplate.QueryValueVariableNames)
        {
            if(!this.UriTemplate.Defaults.Keys.Any(key=> string.Compare(name,key,true) == 0) &&
                !values.Keys.Any(key=> string.Compare(name,key,true) == 0))
            {
                return null;
            }
        }

        Uri virtualPath = this.UriTemplate.BindByName(baseAddress, variables);
        string strVirtualPath = virtualPath.ToString().ToLower().Replace(baseAddress.ToString().ToLower(),"");
        VirtualPathData virtualPathData =  new VirtualPathData(this, strVirtualPath);
        foreach (var token in this.DataTokens)
        {
            virtualPathData.DataTokens.Add(token.Key, token.Value);
        }
        return virtualPathData;
    }
}

如上面的代码片断所示，UriTemplateRoute具有UriTemplate、DataTokens和RouteHandler三个只读属性，前两个通过构造函数的参数进行初始化，后者则是在构造函数中创建的PageRouteHandler对象。

用于对入栈请求进行匹配判断的GetRouteData方法中，我们解析出基于应用的基地址并量连同请求地址作为参数调用UriTemplate的Match方法，如果返回的UriTemplateMatch对象不为Null，则意味着URL模板的模式与请求地址匹配。在匹配的情况下我们创建并返回相应的RouteData对象，否则直接返回Null。

在用于生成出栈URL的GetVirtualPath方法中，我们通过定义在URL模板中的模板（包括变量名包含在属性PathSegmentVariableNames的路径段变量和包含在QueryValueVariableNames属性的查询变量）是否在提供的RouteValueDictionary字段或者默认变量列表（通过属性Defaults表示）从判断URL模板是否与提供的变量列表匹配。在匹配的情况下通过调用UriTemplate的BindByName方法得到一个完整的Uri。由于该方法返回的是相对路径，所以我们需要将应用基地址剔除并最终创建并返回一个VirtualPathData对象。如果不匹配，则直接返回Null。

在创建的Global.asax文件中我们采用如下的代码对我们自定义的UriTemplateRoute进行注册，选用的场景还是我们上面采用的天气预报的例子。我个人具有基于UriTemplate的URI模板比针对Route的URL模板更好用，其中一点就是它在定义默认值方法更为直接。如下面的代码片断所示，我们直接将默认值定义在模板中（("{areacode=010}/{days=2}）。

public class Global : System.Web.HttpApplication
{
    protected void Application_Start(object sender, EventArgs e)
    {
        UriTemplateRoute route = new UriTemplateRoute("{areacode=010}/{days=2}",
            "~/Weather.aspx", new { defualtCity = "BeiJing", defaultDays = 2});
        RouteTable.Routes.Add("default", route);
    }
}

在注册的路由对应的目标页面Weather.aspx的后台代码中，我们定义了如下一个GenerateUrl根据指定的区号（areacode）和预报天数（days）创建一个Url，而Url的生成直接通过调用RouteTable的Routes属性的GetVirtualPathData方法完成。生成的URL连同当前页面的RouteData的属性通过如下所示的HTML输出来。

<body>
    <form id="form1" runat="server">
    <div>
        <table>
            <tr>
                <td>Router:</td>
                <td><%=RouteData.Route != null? RouteData.Route.GetType().FullName:"" %></td>
            </tr>
            <tr>
                <td>RouteHandler:</td>
                <td><%=RouteData.RouteHandler != null? RouteData.RouteHandler.GetType().FullName:"" %></td>
            </tr>
            <tr>
                <td>Values:</td>
                <td>
                    <ul>
                        <%foreach (var variable in RouteData.Values)
                          {%>
                        <li><%=variable.Key%>=<%=variable.Value%></li>
                        <% }%>
                    </ul>
                </td>
            </tr>
            <tr>
                <td>DataTokens:</td>
                <td>
                    <ul>
                        <%foreach (var variable in RouteData.DataTokens)
                          {%>
                        <li><%=variable.Key%>=<%=variable.Value%></li>
                        <% }%>
                    </ul>
                </td>
            </tr>
             <tr>
                <td>Generated Url:</td>
                <td>
                    <%=GenerateUrl("0512",3)%>
                </td>
            </tr>
        </table>
    </div>
    </form>
</body>

由于注册的URL模板所包含的段均由具有默认值的变量构成，所以当我们请求根地址时，会自动路由到Weather.aspx。下图是我们在浏览器访问应用根目录的截图，上面显示了我们注册的UriTemplateRoute生成的RouteData的信息和生成URL（/0512/3）。