使用Unity拦截一个返回Task的方法

目标

主要是想为服务方法注入公用的异常处理代码，从而使得业务代码简洁。本人使用Unity.Interception主键来达到这个目标。由于希望默认就执行拦截，所以使用了虚方法拦截器。要实现拦截，需要实现一个拦截处理类，此类型要求实现接口ICallHandler，例如：

public class ServiceHandler : ICallHandler
    {
        public IMethodReturn Invoke(IMethodInvocation input,
            GetNextHandlerDelegate getNext)
        {
            Trace.WriteLine("开始调用");
            IMethodReturn result;
            result = getNext()(input, getNext);
            if (result.Exception != null)
            {
                Trace.WriteLine("发生了异常");
            }
            Trace.WriteLine("结束调用");
            return result;
        }

        public int Order { get; set; }
    }

此外还定义了servicebase基类。

    public class ServiceBase
    {
    }
    

该类型没有任何方法，这里添加一个继承与该类型的子类，同时添加一个方法（注意，由于使用虚方法拦截，需要拦截的方法必须标记为virtual）

    public class FakeService : ServiceBase
    {
        public virtual int GetInt()
        {
            throw new Exception("");
            return 100;
        }
    }

使用单元测试来调用这个方法，得到的结果：

以上是使用Unity在方法调用前后注入的例子，对于同步方法而言并不存在问题。由于.NET 4.5引入了async和await，异步方法变得常见，使用传统的方式注入变得行不通。其实，不仅仅是async方法，所有awaitable的方法都存在这个问题。

原因很简单，对于同步方法（不可等待的方法）而言，调用前后就是内部执行调用的前后，而对于返回Task类型的方法而言，调用结束后，异步操作并未结束，所以即使异步操作发生了异常，也无法被捕捉。这里使用一个异步方法进行实验：

由结果可见，拦截前后并没有发生异常，异常时在对Task对象等待的时候发生的。

方案

既然知道了为何无法拦截，那么就很容易得出方案：将拦截的范围延伸到Task方法执行完毕之后的点。首先，拿不带返回值的Task实验。对于Task而言，我们只关心Task结束后的操作，而我们又不需要为其返回一个对象。所以，我们一定可以使用一个参数签名为Action<Task>的ContinueWith来达到目标，修改Handler的实现如下：

public IMethodReturn Invoke(IMethodInvocation input,
            GetNextHandlerDelegate getNext)
        {
            Trace.WriteLine("开始调用");
            var result = getNext()(input, getNext);

            if (result.ReturnValue is Task)
            {
                var task = result.ReturnValue as Task;
                var continued = task.ContinueWith(t =>
                {
                    if (t.IsFaulted)
                    {
                        Trace.WriteLine("发生了异常");
                    }
                    Trace.WriteLine("结束调用");
                });
                return input.CreateMethodReturn(continued);
            }

            if (result.Exception != null)
            {
                Trace.WriteLine("发生了异常");
            }
            Trace.WriteLine("结束调用");
            return result;
        }

对应的结果如下：

对比前后两次的结果，可以发现我们达成了目标。

困境

对于单纯的Task，可以使用单纯的ContinueWith来解决，然而对于带返回值的Task<T>，就没那么简单了。这是因为我们要保证ContinueWith之后，返回的Task的类型和目标方法的返回值类型一直，例如，如果方法要求返回一个Task<int>，那么，我们调用的ContinueWith方法必然是要求参数类型为Func<Task<int>,int>的重载。

事实上，理论上说，我们可以把输入参数限定为基类Task，从而调用Func<Task,dynamic>这个类型重载，然后通过动态类型适配返回值...然而通过这种方式调用的话，ContinueWith返回的对象类型为ContinuedXXXTask，一个运行时类型，是无法和方法签名上的类型匹配的。

如果放弃这种通用的方式，我们还可以对Task<T>的泛型参数T进行判断，然后转型，然后再调用ContinueWith，不过这样的话只能处理已知类型。然而这种最原始的方式给了我们思路：动态构造。

动态构造

上文中提到的“原始”方法的问题所在是要求枚举各种类型，我们知道是不可能的。那么动态构造的思路就是碰到新类型的时候，我们就”添加一个If“，即加上一种处理方式。这就很像是在运行期间写代码了，而解决这类问题，我们可以使用ExpressionTree。

也就是说，我们需要在运行时根据不同的情况调用不同重载的ContinueWith。这里分两步：一，找到合适的方法重载；二，构造合适的参数。

先找方法，对于Task<T>我们需要调用的参数为Func<,>的重载，对于Task则是Action<>：

 private MethodInfo FindContinueWith(Type taskType, bool hasReturn)
        {
            var methods = taskType.GetMethods().Where(i => i.Name == "ContinueWith").ToList();
            if (hasReturn)
            {
                var returnType = taskType.GetGenericArguments().First();
                return methods.Where(i =>
                {
                    var pars = i.GetParameters().ToList();
                    return pars.Count == 1 && pars.First().ParameterType.Name.StartsWith("F");
                }).First().MakeGenericMethod(returnType);
            }
            return methods.Where(i =>
            {
                var pars = i.GetParameters().ToList();
                return pars.Count == 1
                       && pars.First().ParameterType.Name.StartsWith("A")
                       && pars.First().ParameterType.IsGenericType;
            })
            .First();
        }

然后生成参数，这里先构造一个Expression：

private Expression MakeContinueExpression(Type taskType, Expression actionExp, bool hasReturn)
        {
            ParameterExpression taskParam;
            Expression handelTaskExp;

            if (!hasReturn)
            {
                taskParam = Expression.Parameter(typeof (Task));
                //当Task不带返回值的时候，使用(t)=>action(t)
                handelTaskExp = Expression.Invoke(actionExp, taskParam);
                return Expression.Lambda(handelTaskExp, taskParam);
            }

            taskParam = Expression.Parameter(taskType);
            handelTaskExp = Expression.Invoke(actionExp, taskParam);
            
            var returnType = taskParam.Type.GetGenericArguments()[0];
            var defaultResult = Expression.Default(returnType);
            var returnTarget = Expression.Label(returnType);
            var returnLable = Expression.Label(returnTarget, defaultResult);
            var paramResult = Expression.PropertyOrField(taskParam, "Result");
            var returnExp = Expression.Return(returnTarget, paramResult);
            //当Task带返回值的时候，使用(t)=>{action(t);return t.Result;}
            var blockExp = Expression.Block(handelTaskExp, returnExp, returnLable);
            var expression = Expression.Lambda(blockExp, taskParam);
            return expression;
        }

参数中的Action代表的是我们需要额外做的事情，这样做的好处是，对于一个指定的Task<T>，无论你想额外做什么时候，只需要编译一次ExpressionTree，这有利于ExpressionTree缓存从而提高性能。

最后就是编译ExpressionTree生成一个委托：

private Func<Task, Action<Task>, object> MakeContinueTaskFactory(Type taskType, bool hasReturn)
        {
            var key = taskType.FullName;
            return ConcurrentDic.GetOrAdd(key, k =>
            {
                var actionParam = Expression.Parameter(typeof (Action<Task>));
                var continueParam = MakeContinueExpression(taskType, actionParam, hasReturn);
                var taskParam = Expression.Parameter(typeof (Task));
                var taskTexp = Expression.Convert(taskParam, taskType);
                var mehtodInfo = FindContinueWith(taskType, hasReturn);
                var callExp = Expression.Call(taskTexp, mehtodInfo, continueParam);
                var lambda = Expression.Lambda<Func<Task, Action<Task>, object>>(callExp, taskParam, actionParam);
                return lambda.Compile();
            });
        }

这个方法返回一个委托，该委托接受一个Task，和一个Action，执行后返回另外一个Task（ContinueWith）。

这里是完整的代码：

using System.Linq.Expressions.Caching;
using System.Reflection;
using System.Threading.Tasks;

// ReSharper disable once CheckNamespace
namespace System.Linq.Expressions
{
    public class TaskInjector : CacheBlock<string, Func<Task, Action<Task>, object>>
    {
        /// <summary>
        /// 获取Task的ContinueWith方法
        /// </summary>
        /// <param name="taskType"></param>
        /// <param name="hasReturn"></param>
        /// <returns></returns>
        private MethodInfo FindContinueWith(Type taskType, bool hasReturn)
        {
            var methods = taskType.GetMethods().Where(i => i.Name == "ContinueWith").ToList();
            if (hasReturn)
            {
                var returnType = taskType.GetGenericArguments().First();
                return methods.Where(i =>
                {
                    var pars = i.GetParameters().ToList();
                    return pars.Count == 1 && pars.First().ParameterType.Name.StartsWith("F");
                }).First().MakeGenericMethod(returnType);
            }
            return methods.Where(i =>
            {
                var pars = i.GetParameters().ToList();
                return pars.Count == 1
                       && pars.First().ParameterType.Name.StartsWith("A")
                       && pars.First().ParameterType.IsGenericType;
            })
            .First();
        }

        /// <summary>
        /// 针对不同Task生成不同的ContinueWith委托
        /// </summary>
        /// <param name="taskType"></param>
        /// <param name="actionExp"></param>
        /// <param name="hasReturn"></param>
        /// <returns></returns>
        private Expression MakeContinueExpression(Type taskType, Expression actionExp, bool hasReturn)
        {
            ParameterExpression taskParam;
            Expression handelTaskExp;

            if (!hasReturn)
            {
                taskParam = Expression.Parameter(typeof (Task));
                //当Task不带返回值的时候，使用(t)=>action(t)
                handelTaskExp = Expression.Invoke(actionExp, taskParam);
                return Expression.Lambda(handelTaskExp, taskParam);
            }

            taskParam = Expression.Parameter(taskType);
            handelTaskExp = Expression.Invoke(actionExp, taskParam);
            
            var returnType = taskParam.Type.GetGenericArguments()[0];
            var defaultResult = Expression.Default(returnType);
            var returnTarget = Expression.Label(returnType);
            var returnLable = Expression.Label(returnTarget, defaultResult);
            var paramResult = Expression.PropertyOrField(taskParam, "Result");
            var returnExp = Expression.Return(returnTarget, paramResult);
            //当Task带返回值的时候，使用(t)=>{action(t);return t.Result;}
            var blockExp = Expression.Block(handelTaskExp, returnExp, returnLable);
            var expression = Expression.Lambda(blockExp, taskParam);
            return expression;
        }

        /// <summary>
        /// 为指定的Task类型编译一个ContinueWith的生成器
        /// </summary>
        /// <param name="taskType"></param>
        /// <param name="hasReturn"></param>
        /// <returns></returns>
        private Func<Task, Action<Task>, object> MakeContinueTaskFactory(Type taskType, bool hasReturn)
        {
            var key = taskType.FullName;
            return ConcurrentDic.GetOrAdd(key, k =>
            {
                var actionParam = Expression.Parameter(typeof (Action<Task>));
                var continueParam = MakeContinueExpression(taskType, actionParam, hasReturn);
                var taskParam = Expression.Parameter(typeof (Task));
                var taskTexp = Expression.Convert(taskParam, taskType);
                var mehtodInfo = FindContinueWith(taskType, hasReturn);
                var callExp = Expression.Call(taskTexp, mehtodInfo, continueParam);
                var lambda = Expression.Lambda<Func<Task, Action<Task>, object>>(callExp, taskParam, actionParam);
                return lambda.Compile();
            });
        }

        /// <summary>
        /// 为Task类型的对象注入代码
        /// </summary>
        /// <param name="task"></param>
        /// <param name="action"></param>
        /// <returns></returns>
        public object Inject(Task task, Action<Task> action)
        {
            var runtimeType = task.GetType();
            var hasReturn = runtimeType.IsGenericType && runtimeType.GetProperty("Result").PropertyType.Name != "VoidTaskResult";
            var func = MakeContinueTaskFactory(runtimeType, hasReturn);
            return func(task, action);
        }

        public static TaskInjector Instance = new TaskInjector();
    }
}

以及一个辅助的缓存类：

using System.Linq.Expressions.Caching;
using System.Reflection;
using System.Threading.Tasks;

// ReSharper disable once CheckNamespace
namespace System.Linq.Expressions
{
    public class TaskInjector : CacheBlock<string, Func<Task, Action<Task>, object>>
    {
        /// <summary>
        /// 获取Task的ContinueWith方法
        /// </summary>
        /// <param name="taskType"></param>
        /// <param name="hasReturn"></param>
        /// <returns></returns>
        private MethodInfo FindContinueWith(Type taskType, bool hasReturn)
        {
            var methods = taskType.GetMethods().Where(i => i.Name == "ContinueWith").ToList();
            if (hasReturn)
            {
                var returnType = taskType.GetGenericArguments().First();
                return methods.Where(i =>
                {
                    var pars = i.GetParameters().ToList();
                    return pars.Count == 1 && pars.First().ParameterType.Name.StartsWith("F");
                }).First().MakeGenericMethod(returnType);
            }
            return methods.Where(i =>
            {
                var pars = i.GetParameters().ToList();
                return pars.Count == 1
                       && pars.First().ParameterType.Name.StartsWith("A")
                       && pars.First().ParameterType.IsGenericType;
            })
            .First();
        }

        /// <summary>
        /// 针对不同Task生成不同的ContinueWith委托
        /// </summary>
        /// <param name="taskType"></param>
        /// <param name="actionExp"></param>
        /// <param name="hasReturn"></param>
        /// <returns></returns>
        private Expression MakeContinueExpression(Type taskType, Expression actionExp, bool hasReturn)
        {
            ParameterExpression taskParam;
            Expression handelTaskExp;

            if (!hasReturn)
            {
                taskParam = Expression.Parameter(typeof (Task));
                //当Task不带返回值的时候，使用(t)=>action(t)
                handelTaskExp = Expression.Invoke(actionExp, taskParam);
                return Expression.Lambda(handelTaskExp, taskParam);
            }

            taskParam = Expression.Parameter(taskType);
            handelTaskExp = Expression.Invoke(actionExp, taskParam);
            
            var returnType = taskParam.Type.GetGenericArguments()[0];
            var defaultResult = Expression.Default(returnType);
            var returnTarget = Expression.Label(returnType);
            var returnLable = Expression.Label(returnTarget, defaultResult);
            var paramResult = Expression.PropertyOrField(taskParam, "Result");
            var returnExp = Expression.Return(returnTarget, paramResult);
            //当Task带返回值的时候，使用(t)=>{action(t);return t.Result;}
            var blockExp = Expression.Block(handelTaskExp, returnExp, returnLable);
            var expression = Expression.Lambda(blockExp, taskParam);
            return expression;
        }

        /// <summary>
        /// 为指定的Task类型编译一个ContinueWith的生成器
        /// </summary>
        /// <param name="taskType"></param>
        /// <param name="hasReturn"></param>
        /// <returns></returns>
        private Func<Task, Action<Task>, object> MakeContinueTaskFactory(Type taskType, bool hasReturn)
        {
            var key = taskType.FullName;
            return ConcurrentDic.GetOrAdd(key, k =>
            {
                var actionParam = Expression.Parameter(typeof (Action<Task>));
                var continueParam = MakeContinueExpression(taskType, actionParam, hasReturn);
                var taskParam = Expression.Parameter(typeof (Task));
                var taskTexp = Expression.Convert(taskParam, taskType);
                var mehtodInfo = FindContinueWith(taskType, hasReturn);
                var callExp = Expression.Call(taskTexp, mehtodInfo, continueParam);
                var lambda = Expression.Lambda<Func<Task, Action<Task>, object>>(callExp, taskParam, actionParam);
                return lambda.Compile();
            });
        }

        /// <summary>
        /// 为Task类型的对象注入代码
        /// </summary>
        /// <param name="task"></param>
        /// <param name="action"></param>
        /// <returns></returns>
        public object Inject(Task task, Action<Task> action)
        {
            var runtimeType = task.GetType();
            var hasReturn = runtimeType.IsGenericType && runtimeType.GetProperty("Result").PropertyType.Name != "VoidTaskResult";
            var func = MakeContinueTaskFactory(runtimeType, hasReturn);
            return func(task, action);
        }

        public static TaskInjector Instance = new TaskInjector();
    }
}

此时，我们就可以继续改造Handler实现： 

 public IMethodReturn Invoke(IMethodInvocation input,
            GetNextHandlerDelegate getNext)
        {
            Trace.WriteLine("开始调用");
            var result = getNext()(input, getNext);

            if (result.ReturnValue is Task)
            {
                var task = result.ReturnValue as Task;
                var continued = TaskInjector.Instance.Inject(task, (t) =>
                {
                    if (t.IsFaulted)
                    {
                        Trace.WriteLine("发生了异常");
                    }
                    Trace.WriteLine("偷看值：" + PropertyFieldLoader.Instance.Load<object>(task, task.GetType(), "Result"));
                    Trace.WriteLine("结束调用");
                });
                return input.CreateMethodReturn(continued);
            }

            if (result.Exception != null)
            {
                Trace.WriteLine("发生了异常");
            }
            Trace.WriteLine("结束调用");
            return result;
        }

对应的结果如下：

而对于一个返回Task<T>的方法：

public virtual async Task<int> GetIntAsync()
        {
            return await Task.FromResult(1000);
        }

结果如下：