中间件Middleware

参考：https://learn.microsoft.com/zh-cn/aspnet/core/fundamentals/middleware/?view=aspnetcore-8.0

1、什么是中间件

中间件是一种装配到应用管道以处理请求（Request）和响应（Response）的组件。 每个组件：

• 选择是否将请求传递到管道中的下一个组件。
• 可在管道中的下一个组件前后执行工作。

请求委托（Request delegates）用于生成请求管道。 请求委托处理每个 HTTP 请求。

1.1、中间件的工作原理

多个中间件按照顺序关系形成请求管道，用来处理HTTP请求和响应。中间件本质上是一个用来处理HTTP请求与响应的类。

HTTP请求(Request)进入请求管道(Request Pipeline)，将会创建一个对象，用于描述请求(Http Request)信息，也用于返回最终HTTP响应(Response)。

请求从一端进入，按照添加顺序通过各个中间件(Middleware)，每个中间件都可以对传入的请求进行一些操作然后 传入下一个中间件 或 直接返回。而对于返回响应（HTTP Response）也会遍历进来时所经过的中间件，顺序与请求时的正好相反。

注意：

• next()前的代码会在管道进入的阶段执行，next后的代码会在管道返回阶段进行执行。
• 如果中间件最终没有返回HTTP Response, 将会提示HTTP 404 Not Found。

 

1.2、中间件顺序

下图显示了 ASP.NET Core MVC 和 Razor Pages 应用的完整请求处理管道。图中的“终结点”中间件为相应的应用类型（MVC 或 Razor Pages）执行筛选器管道。

MVC中间件：

// This method gets called by the runtime. Use this method to configure the HTTP request pipeline.
public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    if (env.IsDevelopment())
    {
        app.UseDeveloperExceptionPage();
    }
    else
    {
        //异常处理中间件
        app.UseExceptionHandler("/Home/Error");
        // The default HSTS value is 30 days. You may want to change this for production scenarios, see https://aka.ms/aspnetcore-hsts.
        app.UseHsts();
    }
    
    app.UseHttpsRedirection();
    //静态文件中间件，为提供静态文件（如HTML、CSS、JavaScript、图像等）和目录浏览提供支持。
    //如果请求与文件匹配，则为终端。
    app.UseStaticFiles();
    //路由中间件
    app.UseRouting();
    //权限中间件
    app.UseAuthorization();
    //终端中间件，用于处理端点，如控制器和视图
    app.UseEndpoints(endpoints =>
    {
        //定义默认的路由规则，指定了控制器、操作和可选的ID参数。
        endpoints.MapControllerRoute(
            name: "default",
            pattern: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
    });
}

 

1.3、常用中间件

（1）静态文件中间件

app.UseStaticFiles();

用于直接从文件系统提供静态文件，如 HTML、CSS、JavaScript 和图像。

用途：高效提供静态内容，避免不必要的进一步处理。

建议位置：放置在管道的早期，确保静态文件优先被处理。

（2） 路由中间件

app.UseRouting();

将传入的 HTTP 请求与定义的端点进行匹配。

用途：将请求定向到相应的控制器或端点。

建议位置：放在依赖路由信息的中间件（如授权）之前。

（3） 身份验证中间件

app.UseAuthentication();

用于验证用户身份，处理凭证，并建立用户上下文。

用途：确保请求中的用户经过身份验证。
建议位置：必须放在授权中间件之前。

（4）授权中间件

app.UseAuthorization();

用于检查用户是否具有访问资源的权限。

用途：根据访问控制策略进行权限检查。
建议位置：放在身份验证中间件之后。

（5）CORS 中间件

app.UseCors("AllowAllPolicy");

配置跨域资源共享策略，控制跨域请求的行为。

用途：实现安全的跨域请求，尤其对 API 应用至关重要。
建议位置：根据业务逻辑，通常放在需要跨域访问的中间件之前。

（6）会话中间件
app.UseSession();

管理用户会话，支持在多个请求间存储和检索数据。

用途：维护用户状态，例如购物车数据。
前提：需要在 services 中配置会话服务。

（7）响应压缩中间件

app.UseResponseCompression();

压缩 HTTP 响应以减少带宽占用和加载时间。

用途：优化性能，特别是对于大型响应。
建议位置：接近管道的末尾，但应在生成响应的中间件之前。

（8）异常处理中间件
集中处理异常并生成用户友好的错误响应。

// 堆代码 duidaima.com
// Web 应用
app.UseExceptionHandler("/Home/Error");
// API 应用
app.UseExceptionHandler();

用途：捕获管道中的未处理异常。
建议位置：放置在管道的早期，覆盖整个应用的异常处理。

（9）HTTPS 重定向中间件
app.UseHttpsRedirection();

将 HTTP 请求自动重定向到 HTTPS。

用途：确保通信安全。
建议位置：用于生产环境中，确保所有流量通过 HTTPS。

（10）HSTS 中间件

app.UseHsts();

通过 HTTP 严格传输安全 (HSTS) 标头强制浏览器仅通过 HTTPS 访问站点。

用途：进一步增强安全性，防止降级攻击。
建议位置：与 HTTPS 重定向中间件结合使用。

（11）终端中间件
定义一个终止管道的中间件，直接生成 HTTP 响应。

app.Run(async context =>
{
await context.Response.WriteAsync("Hello, World!");
});

用途：负责生成最终响应，不会将控制权传递给后续中间件。

建议位置：通常放在管道的末尾。

 

2、Map、Use、Run

Map：用来定义一个管道可以处理哪些请求。

Use和Run：用来定义管道，一个管道由若干个Use和一个Run组成，每个Use引入一个中间件，而Run用来执行最终的核心应用逻辑 。

 

.Net Core中多种方式注册中间件：

• Use：以委托的方式注册中间件。
• UseMiddleware：以类型的方式注册中间件，T表示中间件的类型。
• Map：将特定的请求地址（path）与中间件绑定，即path匹配时执行该中间件。
• MapWhen：定义一个逻辑判断委托，当判断为true时执行指定的中间件。
• Run：表示一个断路的中间件，是执行并返回给上游的中间件，无后续中间件。

2.1、Map对中间件管道进行分支

Map 扩展用作约定来创建管道分支。 Map 基于给定请求路径的匹配项来创建请求管道分支。 如果请求路径以给定路径开头，则执行分支。

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);
var app = builder.Build();

app.Map("/map1", HandleMapTest1);

app.Map("/map2", HandleMapTest2);

app.Run(async context =>
{
    await context.Response.WriteAsync("Hello from non-Map delegate.");
});

app.Run();

static void HandleMapTest1(IApplicationBuilder app)
{
    app.Run(async context =>
    {
        await context.Response.WriteAsync("Map Test 1");
    });
}

static void HandleMapTest2(IApplicationBuilder app)
{
    app.Run(async context =>
    {
        await context.Response.WriteAsync("Map Test 2");
    });
}

请求	响应
localhost:1234	Hello from non-Map delegate.
localhost:1234/map1	Map Test 1
localhost:1234/map2	Map Test 2
localhost:1234/map3	Hello from non-Map delegate.

 

2.2、Use链接

用 Use 将多个请求委托链接在一起。 next 参数表示管道中的下一个委托。 可通过不调用 next 参数使管道短路。 通常可在 next 委托前后执行操作。

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    // 向应用程序的请求管道中添加一个Func委托，这个委托其实就是所谓的中间件。
    // context参数是HttpContext，表示HTTP请求的上下文对象
    // next参数表示管道中的下一个中间件委托,如果不调用next，则会使管道短路
    // 用Use可以将多个中间件链接在一起
    app.Use(async (context, next) =>
    {
        await context.Response.WriteAsync("MiddleWare(1)-In\n");
        await next();
        await context.Response.WriteAsync("MiddleWare(1)-Out\n");
    });
    app.Use(async (context, next) =>
    {
        await context.Response.WriteAsync("MiddleWare(2)-In\n");
        await next();
        await context.Response.WriteAsync("MiddleWare(2)-Out\n");
    });
    
    // Run方法向应用程序的请求管道中添加一个RequestDelegate委托
    // 放在管道最后面，作为终端中间件
    app.Run(async (context) =>
    {
        await context.Response.WriteAsync("MiddleWare(3)\n"); 
    });
}
////执行结果：
//MiddleWare(1)-In
//MiddleWare(2)-In
//MiddleWare(3)
//MiddleWare(2)-Out
//MiddleWare(1)-Out

 

3、自定义中间件

3.1、Use委托

app.Use(async (context, next) =>
{
    var cultureQuery = context.Request.Query["culture"];
    if (!string.IsNullOrWhiteSpace(cultureQuery))
    {
        var culture = new CultureInfo(cultureQuery);

        CultureInfo.CurrentCulture = culture;
        CultureInfo.CurrentUICulture = culture;
    }

    // Call the next delegate/middleware in the pipeline.
    await next(context)；//参数可省略，ASP.NET自动给参数。
});

app.Run(async (context) =>
{
    await context.Response.WriteAsync(
        $"CurrentCulture.DisplayName: {CultureInfo.CurrentCulture.DisplayName}");
});

app.Run();

 

3.2、自定义中间件类

• 具有类型为 RequestDelegate 的参数的公共构造函数。
• 名为 Invoke 或 InvokeAsync 的公共方法。 此方法必须：
  • 返回 Task。
  • 接受类型 HttpContext 的第一个参数。

构造函数和 Invoke/InvokeAsync 的其他参数由依赖关系注入 (DI) 填充。

以下示例中间件通过查询字符串设置当前请求的区域性：

using System.Globalization;

namespace Middleware.Example;

public class RequestCultureMiddleware
{
    private readonly RequestDelegate _next;

    public RequestCultureMiddleware(RequestDelegate next)
    {
        _next = next;
    }

    public async Task InvokeAsync(HttpContext context)
    {
        var cultureQuery = context.Request.Query["culture"];
        if (!string.IsNullOrWhiteSpace(cultureQuery))
        {
            var culture = new CultureInfo(cultureQuery);

            CultureInfo.CurrentCulture = culture;
            CultureInfo.CurrentUICulture = culture;
        }

        // Call the next delegate/middleware in the pipeline.
        await _next(context);
    }
}

 通常，创建扩展方法以通过 IApplicationBuilder 公开中间件：

public static class RequestCultureMiddlewareExtensions
{
    public static IApplicationBuilder UseRequestCulture(
        this IApplicationBuilder builder)
    {
        return builder.UseMiddleware<RequestCultureMiddleware>();
    }
}

调用中间件：

app.UseRequestCulture();

 

4、Middleware和Filter的区别

比较：

• 中间件: 中间件是一种装配到应用程序管道以处理HTTP请求和响应的组件。每个组件可以选择是否将请求传递到管道中的下一个组件，并可以在管道中的任意点添加。
• 过滤器: 过滤器是在ASP.NET Core MVC或Web API应用程序中用于拦截操作方法执行的组件。它们可以在执行前后执行逻辑，例如验证、日志记录、处理异常等。

中间件示例：

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    app.Use(async (context, next) => {
        // 在调用下一个中间件之前可以做一些事情
        await context.Response.WriteAsync("Before next middleware \r\n");
        
        // 调用下一个中间件
        await next();
        
        // 在调用下一个中间件之后可以做一些事情
        await context.Response.WriteAsync("After next middleware \r\n");
    });
 
    // ... 其他中间件配置
}

过滤器示例：

public class MySampleFilter : IActionFilter
{
    public void OnActionExecuting(ActionExecutingContext context)
    {
        // 在动作方法执行之前可以做一些事情
    }
 
    public void OnActionExecuted(ActionExecutedContext context)
    {
        // 在动作方法执行之后可以做一些事情
    }
}
 
[ServiceFilter(typeof(MySampleFilter))]
public class HomeController : Controller
{
    public IActionResult Index()
    {
        return View();
    }
}

总结：

• 中间件和过滤器都是一种AOP的思想，都用于处理HTTP请求和响应。但是它们处理HTTP请求的方式不同：中间件是基于管道的方式，而过滤器是基于特定动作或控制器的方式。
• 中间件可以用于那些不是特定于业务领域的逻辑，以及需要在每个请求或大多数请求中发生的操作，更加底层。而过滤器关注的是如何实现业务。