ASP.Net请求处理机制初步探索之旅 - Part 5 ASP.Net MVC请求处理流程
开篇：上一篇我们了解了在WebForm模式下一个Page页面的生命周期，它经历了初始化Init、加载Load以及呈现Render三个重要阶段，其中构造了页面控件树，并对页面控件树进行了大量的递归操作，最后将与模板结合生成的HTML返回给了浏览器。那么，在ASP.NET MVC模式下，一个页面的生命周期又经历了哪些步凑呢？别急，本篇漫漫道来！
（1）Part 1：前奏
（2）Part 2：核心
（3）Part 3：管道
（4）Part 4：WebForm页面生命周期
（5）Part 5：ASP.NET MVC请求处理流程
一、开放的ASP.NET MVC代码
2009年，Microsoft推出了ASP.NET MVC，也将ASP.NET MVC项目作为开源项目推送到了开源社区中，至今时间也过去快6年了，ASP.NET MVC已经到了5.0的版本阶段了。我们看到ASP.NET MVC从一个不完整的小孩长成一个日渐成熟的巨人，我们可以从开源社区找到ASP.NET MVC的源码，相比之前我们需要Reflector进行反编译查看，这次则轻松得多。
这里我们选择ASP.NET MVC 4的源码作为分析对象，我已经将其上传到了网盘中，你可以通过下面这个地址进行下载：
传送门：http://pan.baidu.com/s/1bnF8ZPt
下载完成后，打开ASP.NET MVC 4的源代码，你会看到如下解决方案：这里我们主要关注System.Web.Mvc这个类库项目
二、从MvcHandler.ProcessRequest开始
从Part 3中我们知道了在请求处理管道中的第7个事件生成了MvcHandler，在第11和第12个事件之间调用了MvcHandler的ProcessRequest方法开始了ASP.NET MVC的处理响应之旅。那么，我们就从MvcHandler的ProcessRequest方法开始查看，一个ASP.NET MVC页面是如何加载出来一个HTML页的！
（1）Controller的激活
①借助HttpConetxtWrapper封装HttpContext
protected virtual void ProcessRequest(HttpContext httpContext)
{
HttpContextBase httpContextBase = new HttpContextWrapper(httpContext);
ProcessRequest(httpContextBase);
}
可以看出，这里通过了一个基于包装器（又称装饰者）模式实现的一个HttpContextWrapper类对HttpContext进行了一个封装，并调用重载的另一个ProcessRequest方法进行继续处理。
PS：有关ASP.NET MVC中HttpContext, HttpContextBase, HttpContextWrapper三者之间的联系请参考：http://blog.csdn.net/sundacheng1989/article/details/10551091
②控制器工厂根据URL创建控制器
protected internal virtual void ProcessRequest(HttpContextBase httpContext)
{
IController controller;
IControllerFactory factory;
ProcessRequestInit(httpContext, out controller, out factory);
try
{
controller.Execute(RequestContext);
}
finally
{
factory.ReleaseController(controller);
}
}
可以看出，这里通过调用ProcessRequestInit方法将上下文对象传入进行处理，然后返回生成的控制器实例以及控制器工厂。因此，我们转入ProcessRequestInit方法看看：
private void ProcessRequestInit(HttpContextBase httpContext, out IController controller, out IControllerFactory factory)
{
......
string controllerName = RequestContext.RouteData.GetRequiredString("controller");
factory = ControllerBuilder.GetControllerFactory();
controller = factory.CreateController(RequestContext, controllerName);
......
}
在这个方法中，首先根据RouteData路由数据取得要请求的Controller名称，然后取得ControllerFactory（控制器工厂）对象，通过ControllerFactory来创建指定名称的控制器，最后将控制器作为out参数传递出去。
③调用控制器的Execute方法进入Action
具体实现了IController接口的Controller对象通过调用Excute方法开始执行具体的Action，那么Action究竟又是怎样被触发的呢？
public interface IController
{
void Execute(RequestContext requestContext);
}
（2）Action的触发
①从ControllerBase的Excute方法开始
public abstract class ControllerBase : IController
{
protected virtual void Execute(RequestContext requestContext)
{
if (requestContext == null)
{
throw new ArgumentNullException("requestContext");
}
if (requestContext.HttpContext == null)
{
throw new ArgumentException(MvcResources.ControllerBase_CannotExecuteWithNullHttpContext, "requestContext");
}
VerifyExecuteCalledOnce();
Initialize(requestContext);
using (ScopeStorage.CreateTransientScope())
{
ExecuteCore();
}
}
// 抽象方法-让Controller去具体实现
protected abstract void ExecuteCore();
}
首先，Controller并没有实现IController接口，而是Controller的基类ControllerBase实现了IController接口；然后，ControllerBase中定义了一个抽象方法ExcuteCore，让其子类去具体执行，这里主要是让Controller类对象执行这个方法。
②根据URL获取Action名称并准备触发Action
public abstract class Controller : ControllerBase, IActionFilter, IAuthenticationFilter, IAuthorizationFilter, IDisposable, IExceptionFilter, IResultFilter, IAsyncController, IAsyncManagerContainer
{
protected override void ExecuteCore()
{
PossiblyLoadTempData();
try
{
string actionName = GetActionName(RouteData);
if (!ActionInvoker.InvokeAction(ControllerContext, actionName))
{
HandleUnknownAction(actionName);
}
}
finally
{
PossiblySaveTempData();
}
}
}
首先，通过路由数据获取Action名称，例如请求URL为:http://xxx.com/Home/Index，这里获取的Action名称即为Index。然后，通过ActionInvoker.InvokeAction去执行具体的Action。那么问题来了，这个ActionInvoker又是啥东东？我们先看看这个接口的定义：
public interface IActionInvoker
{
bool InvokeAction(ControllerContext controllerContext, string actionName);
}
通过查阅资料，我们发现原来是一个叫做ControllerActionInvoker的类实现了IActionInvoker接口，那么我们就去看看这个ControllerActionInvoker类吧。
③获取Controller与Action的描述信息和过滤器信息
public virtual bool InvokeAction(ControllerContext controllerContext, string actionName)
{
......
ControllerDescriptor controllerDescriptor = GetControllerDescriptor(controllerContext);
ActionDescriptor actionDescriptor = FindAction(controllerContext, controllerDescriptor, actionName);
if (actionDescriptor != null)
{
FilterInfo filterInfo = GetFilters(controllerContext, actionDescriptor);
......
}
......
}
看到这里，也许会有人问什么是描述信息？那么看到我们在开发中经常给Controller或者Action添加的Attribute信息也许就不会感到陌生了：例如我们给某个名为Index的Action添加了[HttpPost]或者[HttpGet]特性，在请求时需要通过HTTP报文请求方式来区分这两个Action。
那么，什么又是过滤器信息？首先，过滤器涉及到一个叫做AOP（面向切面编程）的概念，我们可以通过前面的请求处理管道进行理解，虽然我们的ASP.NET页面请求处理部分只是其中一小部分，但是在这部分执行之前还经历了许多事件，在这之后又经历了许多事件，而这些事件都是可以自定义逻辑的，它们都可以叫做过滤器。ASP.NET MVC默认为我们提供了四种类型的过滤器（Filter），如下图所示：
PS：对过滤器不熟悉的朋友可以看看我的另一篇对ASP.NET MVC基础知识中的过滤器（Filter）的介绍：http://www.cnblogs.com/edisonchou/p/3932640.html
④获取参数信息并开始真正执行Action：Filter->Action->Filter
public virtual bool InvokeAction(ControllerContext controllerContext, string actionName)
{
......
IDictionary<string, object> parameters = GetParameterValues(controllerContext, actionDescriptor);
ActionExecutedContext postActionContext = InvokeActionMethodWithFilters(controllerContext, filterInfo.ActionFilters, actionDescriptor, parameters);
......
}
通过上面所获取的各种描述信息与过滤器信息找到Action并获取所需的参数，然后调用InvokeActionMethodWithFilters方法执行Action。因此，再转到InvokeActionMethodWithFilters方法看看：
protected virtual ActionExecutedContext InvokeActionMethodWithFilters(ControllerContext controllerContext, IList<IActionFilter> filters, ActionDescriptor actionDescriptor, IDictionary<string, object> parameters)
{
ActionExecutingContext preContext = new ActionExecutingContext(controllerContext, actionDescriptor, parameters);
Func<ActionExecutedContext> continuation = () =>
new ActionExecutedContext(controllerContext, actionDescriptor, false /* canceled */, null /* exception */)
{
Result = InvokeActionMethod(controllerContext, actionDescriptor, parameters)
};
Func<ActionExecutedContext> thunk = filters.Reverse().Aggregate(continuation,
(next, filter) => () => InvokeActionMethodFilter(filter, preContext, next));
return thunk();
}
在这个方法中，首先将上下文对象、描述信息、参数信息传入InvokeActionMethod方法中，得到了一个Result对象。这个Result对象又是什么？转到定义一看，原来不就是我们在开发中经常返回的ActionResult类型吗？
public ActionResult Result
{
get { return _result ?? EmptyResult.Instance; }
set { _result = value; }
}
那么，在InvokeActionMethod方法中又是如何返回Result的呢？再次转到定义看看：
protected virtual ActionResult InvokeActionMethod(ControllerContext controllerContext, ActionDescriptor actionDescriptor, IDictionary<string, object> parameters)
{
object returnValue = actionDescriptor.Execute(controllerContext, parameters);
ActionResult result = CreateActionResult(controllerContext, actionDescriptor, returnValue);
return result;
}
在这个方法中，首先执行了指定的Action，然后获得了一个returnValue返回值，通过传入返回值创建具体类型的ActionResult作为方法的返回值。这里需要注意的是，ActionResult是一个抽象类，像什么JsonResult、EmptyResult、ViewResult等都是其子类，而这里的CreateActionResult就是要创建其具体子类的实例并返回。
现在将目光返回到InvokeActionMethodWithFilters方法中，看到代码最后声明了一个委托thunk，它是过滤器结合经过反转之后再合并之前声明的委托continuation之后的一个新委托（它所持有的委托链顺序会协调一致），目的是为了完成AOP的效果，比如首先要执行Action执行之前的过滤器，才能执行Action方法。
⑤ActionResult闪亮登场：Filter->Result
public virtual bool InvokeAction(ControllerContext controllerContext, string actionName)
{
......
InvokeActionResultWithFilters(controllerContext, filterInfo.ResultFilters, challengeContext.Result ?? postActionContext.Result);
......
}
现在回到InvokeAction这个主方法中，刚刚执行完Action之后将结果都保存在了postActionContext中的Result中，现在继续执行过滤器（比如：可以对刚刚的Action结果进行一些处理），目的也是为了完成AOP的效果，比如执行完Action之后，必须要执行Action结束后的过滤器业务逻辑方法。那么，这里又是进行了什么操作呢？转到InvokeActionResultWithFilters方法中去看看：
private ResultExecutedContext InvokeActionResultFilterRecursive(IList<IResultFilter> filters, int filterIndex, ResultExecutingContext preContext, ControllerContext controllerContext, ActionResult actionResult)
{
......
if (filterIndex > filters.Count - 1)
{
InvokeActionResult(controllerContext, actionResult);
return new ResultExecutedContext(controllerContext, actionResult, canceled: false, exception: null);
}
IResultFilter filter = filters[filterIndex];
filter.OnResultExecuting(preContext);
......
int nextFilterIndex = filterIndex + 1;
postContext = InvokeActionResultFilterRecursive(filters, nextFilterIndex, preContext, controllerContext, actionResult);
......
}
首先，判断过滤器执行的序号是否已经到了最后，如果不是，则继续递归执行本方法调用过滤器（这里对应的过滤器是OnResultExecuting事件，即在Result被生成时之前进行触发）。如果到了最后，则开始生成最终的ActionResult。看看这个InvokeActionResult方法，它是一个虚方法。
protected virtual void InvokeActionResult(ControllerContext controllerContext, ActionResult actionResult)
{
actionResult.ExecuteResult(controllerContext);
}
（3）View的呈现
我们知道ActionResult是一个抽象类，那么这个InvokeActionResult应该是由其之类来实现。于是，我们找到ViewResult，但是其并未直接继承于ActionResult，再找到其父类ViewResultBase，它则继承了ActionResult。于是，我们来查看它的ExecuteResult方法：
①约定大于配置的缘故
public override void ExecuteResult(ControllerContext context)
{
......
if (String.IsNullOrEmpty(ViewName))
{
ViewName = context.RouteData.GetRequiredString("action");
}
......
}
我们在日常开发中，总是被告知约定大于配置，View中的名字必须与Controller中Action的名字一致。在这了，我们知道了原因，可以看出，这里就是国通URL来取得ViewName然后去查找View的。
②找到ViewEngine视图引擎并获取ViewEngineResult
首先，我们了解一下什么是ViewEngine视图引擎：我们在ASP.NET MVC开发中一般会有两个选择，一个是aspx视图引擎，另一个是ASP.NET MVC 3.0推出的Razor视图引擎。Razor视图引擎在减少代码冗余、增强代码可读性和Visual Studio智能感知方面，都有着突出的优势。因此，Razor一经推出就深受广大ASP.Net开发者的喜爱。
public override void ExecuteResult(ControllerContext context)
{
......
ViewEngineResult result = null;
if (View == null)
{
result = FindView(context);
View = result.View;
}
......
}
这里通过FindView方法获取到具体的View对象，而FindView又是ViewResultBase的一个抽象方法。这时，我们需要到ViewResult中去看看这个FindView方法。
protected override ViewEngineResult FindView(ControllerContext context)
{
ViewEngineResult result = ViewEngineCollection.FindView(context, ViewName, MasterName);
if (result.View != null)
{
return result;
}
......
}
这里通过在ViewEngineCollection视图引擎集合中调用FindView方法返回一个ViewEngineResult对象，而View则作为属性存在于这个ViewEngineResult对象之中。
③加载ViewData/TempData等数据生成ViewContext
protected override ViewEngineResult FindView(ControllerContext context)
{
......
TextWriter writer = context.HttpContext.Response.Output;
ViewContext viewContext = new ViewContext(context, View, ViewData, TempData, writer);
......
}
这里开始加载ViewData、TempData等数据生成ViewContext，可以在ViewContext的构造函数中看到如下代码：
public ViewContext(ControllerContext controllerContext, IView view, ViewDataDictionary viewData, TempDataDictionary tempData, TextWriter writer)
: base(controllerContext)
{
if (controllerContext == null)
{
throw new ArgumentNullException("controllerContext");
}
if (view == null)
{
throw new ArgumentNullException("view");
}
if (viewData == null)
{
throw new ArgumentNullException("viewData");
}
if (tempData == null)
{
throw new ArgumentNullException("tempData");
}
if (writer == null)
{
throw new ArgumentNullException("writer");
}
View = view;
ViewData = viewData;
Writer = writer;
TempData = tempData;
}
现在知道我们在Action方法中定义的那些ViewData或者TempData是在哪里被存入上下文了吧？
④开始Render：HTML页面的呈现
protected override ViewEngineResult FindView(ControllerContext context)
{
......
View.Render(viewContext, writer);
......
}
ViewContext上下文对象已生成好，TextWriter已经拿到，现在就开始对View进行正式的呈现了，也就是返回给浏览器端请求的HTML。由于这里View对象是一个实现了IView接口的类对象，于是我们找到RazorView，但是它并未直接实现IView接口，于是我们找到它的父类BuildManagerCompiledView
public abstract class BuildManagerCompiledView : IView
{
public virtual void Render(ViewContext viewContext, TextWriter writer)
{
if (viewContext == null)
{
throw new ArgumentNullException("viewContext");
}
object instance = null;
Type type = BuildManager.GetCompiledType(ViewPath);
if (type != null)
{
instance = ViewPageActivator.Create(_controllerContext, type);
}
if (instance == null)
{
throw new InvalidOperationException(
String.Format(
CultureInfo.CurrentCulture,
MvcResources.CshtmlView_ViewCouldNotBeCreated,
ViewPath));
}
RenderView(viewContext, writer, instance);
}
}
首先，通过ViewPath获取View的类型（Type），这里也是通过BuildManger来完成的，每个cshtml都会被asp.net编译成一个类。然后，通过反射生成了View的具体实例。最后，通过RendView方法进行下一步的呈现工作。RenderView是一个抽象方法，具体实现是在RazorView类或WebFormView类中。
protected override void RenderView(ViewContext viewContext, TextWriter writer, object instance)
{
if (writer == null)
{
throw new ArgumentNullException("writer");
}
WebViewPage webViewPage = instance as WebViewPage;
if (webViewPage == null)
{
throw new InvalidOperationException(
String.Format(
CultureInfo.CurrentCulture,
MvcResources.CshtmlView_WrongViewBase,
ViewPath));
}
webViewPage.OverridenLayoutPath = LayoutPath;
webViewPage.VirtualPath = ViewPath;
webViewPage.ViewContext = viewContext;
webViewPage.ViewData = viewContext.ViewData;
webViewPage.InitHelpers();
if (VirtualPathFactory != null)
{
webViewPage.VirtualPathFactory = VirtualPathFactory;
}
if (DisplayModeProvider != null)
{
webViewPage.DisplayModeProvider = DisplayModeProvider;
}
WebPageRenderingBase startPage = null;
if (RunViewStartPages)
{
startPage = StartPageLookup(webViewPage, RazorViewEngine.ViewStartFileName, ViewStartFileExtensions);
}
webViewPage.ExecutePageHierarchy(new WebPageContext(context: viewContext.HttpContext, page: null, model: null), writer, startPage);
}
在此方法中，首先将传递过来的实例转换成了一个WebViewPage类的实例，然后将ViewContext、ViewData等数据赋给WebViewPage实例作为属性，以便在View中获取。然后，如果有开始页则先执行开始页。最后，将HttpContext、Page与Model对象封装为一个WebPageContext对象传入ExecutePageHierarchy方法中进行执行页面的渲染。
首先，我们从字面上来看，Hierarchy代表层次，那么方法名的意思大概是：根据层次执行页面。那么，什么是页面的层次？
在执行ExecutePageHierachy这个方法来渲染View时，这个方法里面要完成相当多的工作，主要是ViewStart的执行，和Layout的执行。这里的困难之处在于对于有Layout的页面来说，Layout的内容是先输出的，然后是RenderBody内的内容，最后还是Layout的内容。如果仅仅是这样的话，只要初始化一个TextWriter，按部就班的往里面写东西就可以了，但是实际上，Layout并不能首先执行，而应该是View的代码先执行，这样的话View就有可能进行必要的初始化，供Layout使用。例如我们有如下的一个View：
@{
ViewBag.Title = "Code in View";
Layout = "_LayoutPage1.cshtml";
}
这个Layout的内容如下：
@{
Layout = "~/Views/Shared/_Layout.cshtml";
ViewBag.ToView = "Data from Layout";
}
<div>
Data In View: @ViewBag.Title
</div>
<div>
@RenderBody();
</div>
这样可以在页面显示Code in View字样。 但是反过来，如果试图在View中显示在Layout里面的"Data from Layout" 则是行不通的,什么也不会被显示。所以RenderBody是先于Layout中其他代码执行的，这种Layout的结构称为 Page Hierachy。
在这样的代码执行顺序下，还要实现文本输出的顺序，因此asp.net mvc这里的实现中就使用了栈，这个栈是OutputStack，里面压入了TextWriter。注意到这只是一个页面的处理过程，一个页面之中还会有Partial View 和 Action等，这些的处理方式都是一样的，因此还需要一个栈来记录处理到了哪个（子）页面，因此还有一个栈，称之为TemplateStack，里面压入的是PageContext，PageContext维护了view的必要信息，比如Model之类的，当然也包括上面提到的OutputStack。有了上面的基本信息，下面看代码，先看入口点：
public void ExecutePageHierarchy(WebPageContext pageContext, TextWriter writer, WebPageRenderingBase startPage)
{
PushContext(pageContext, writer);
if (startPage != null) {
if (startPage != this) {
var startPageContext = Util.CreateNestedPageContext<object>(parentContext: pageContext, pageData: null, model: null, isLayoutPage: false);
startPageContext.Page = startPage;
startPage.PageContext = startPageContext;
}
startPage.ExecutePageHierarchy();
}
else {
ExecutePageHierarchy();
}
PopContext();
}
这个方法中，第一步首先将pageContext入栈：PushContext
public void PushContext(WebPageContext pageContext, TextWriter writer)
{
_currentWriter = writer;
PageContext = pageContext;
pageContext.Page = this;
InitializePage();
// Create a temporary writer
_tempWriter = new StringWriter(CultureInfo.InvariantCulture);
// Render the page into it
OutputStack.Push(_tempWriter);
SectionWritersStack.Push(new Dictionary<string, SectionWriter>(StringComparer.OrdinalIgnoreCase));
// If the body is defined in the ViewData, remove it and store it on the instance
// so that it won't affect rendering of partial pages when they call VerifyRenderedBodyOrSections
if (PageContext.BodyAction != null)
{
_body = PageContext.BodyAction;
PageContext.BodyAction = null;
}
}
第二步判断是否存在ViewStart文件，如果有，就执行startPage.ExecutePageHierachy()。如果不存在，则直接执行ExecutePageHierachy()。
public override void ExecutePageHierarchy()
{
......
TemplateStack.Push(Context, this);
try
{
// Execute the developer-written code of the WebPage
Execute();
}
finally
{
TemplateStack.Pop(Context);
}
}
这个方法就是将context压栈，然后执行相应的view的代码，然后出栈。有了这些出入栈的操作，可以保证View的代码，也就是Execute的时候的writer是正确的。Execute中的方法除去PartialView，Action之类的，最终调用的是WebPageBase中的WriteLiteral方法：
public override void WriteLiteral(object value)
{
Output.Write(value);
}
这里的Output属性是：
public TextWriter Output
{
get
{
return OutputStack.Peek();
}
}
在调用了Excute方法后，页面上的HTML内容基本输出完毕，至此View就渲染完毕了。
第三步，pageContext出栈，主要是栈中的元素的清理工作。
三、一图胜千言，总体上概览
参考资料
致谢：本文参阅了大量园友的相关文章，向以下文章作者表示感谢！
（1）Darren Ji，《ASP.NET MVC请求处理管道声明周期的19个关键环节》：http://www.cnblogs.com/darrenji/p/3795661.html
（2）初心不可忘，《综述：ASP.NET MVC请求处理管道》：http://www.cnblogs.com/luguobin/archive/2013/03/15/2962458.html
（3）学而不思则罔，《ASP.NET Routing与MVC之二：请求如何激活Controller与Action》：http://www.cnblogs.com/acejason/p/3886968.html
（4）王承伟，《ASP.NET MVC请求原理与源码分析》：http://bbs.itheima.com/thread-134340-1-1.html
（5）Ivony，《通过源代码研究ASP.NET MVC中的Conroller和View》：http://www.cnblogs.com/Ivony/archive/2010/11/13/aspnet-mvc-by-source-1.html
（6）痞子一毛，《ASP.NET MVC请求处理图解》：http://www.cnblogs.com/piziyimao/archive/2013/02/27/2935969.html
（7）蒋金楠，《ASP.NET MVC中的View是如何被呈现出来的》：http://www.cnblogs.com/artech/archive/2012/08/22/view-engine-01.html
（8）yinzixin，《深入ASP.NET MVC之七：ActionResult的执行》：http://www.cnblogs.com/yinzixin/archive/2012/12/05/2799459.html （一篇好文，值得阅读）
