ASP.NET Web API路由系统：Web Host下的URL路由

ASP.NET Web API提供了一个独立于执行环境的抽象化的HTTP请求处理管道，而ASP.NET Web API自身的路由系统也不依赖于ASP.NET路由系统，所以它可以采用不同的寄宿方式运行于不同的应用程序中。如果采用Web Host的方式将定义Web API寄宿于一个Web应用之中，其实最终的URL路由还是通过ASP.NET本身的路由系统完成的，那么两个路由系统之间是如何衔接在一起的呢？。[本文已经同步到《How ASP.NET Web API Works?》]

目录
一、HostedHttpRoute
二、HttpWebRoute
三、HostedHttpRouteCollection
四、HttpControllerRouteHandler
五、HttpControllerHandler

前文我们谈到包括路由注册在内的对整个ASP.NET Web API管道的配置是通过HttpConfiguration来完成的。对于Web Host这种寄宿方式，这么一个HttpConfiguration可以通过静态类型GlobalConfiguration来获取。如下面的代码片断所示，GlobalConfiguration具有一个静态只读属性Configuration，它返回的正式我们用于配置的全局HttpConfiguration对象。

   1: public static class GlobalConfiguration

   2: {

   3:     //其他成员

   4:     private static Lazy<HttpConfiguration> _configuration = new Lazy<HttpConfiguration>(delegate {

   5:         HttpConfiguration config = new HttpConfiguration(new HostedHttpRouteCollection(RouteTable.Routes));

   6:         //其他操作

   7:         return config;

   8:     });

   9:     

  10:     public static HttpConfiguration Configuration

  11:     {

  12:         get

  13:         {

  14:             return _configuration.Value;

  15:         }

  16:     }

  17: }

如上面的代码片断所示，GlobalConfiguration的Configuration属性采用了延迟加载的模式来设计的。从对字段_configuration的初始化代表我们可以看到：返回的HttpConfiguration包含的路由表的真实类型并不是我们上面介绍的HttpRouteCollection，而是一个叫做HostedHttpRouteCollection的类型。HostedHttpRouteCollection是一个定义在System.Web.Http.WebHost.Routing命名空间下的内部类型，它直接继承自HttpRouteCollection。包含在HostedHttpRouteCollection之中的Route的类型也不是HttpRoute，而是HostedHttpRoute。

一、HostedHttpRoute

与HostedHttpRouteCollection一样，HostedHttpRoute也是System.Web.Http.WebHost.Routing命名空间下的一个内部类型，它直接实现了接口IHttpRoute（而不是继承自HttpRoute）。HostedHttpRoute可以看成是对一个Route对象的封装，这个被封装的Route对象对应着只读属性OriginalRoute。实现在HostedHttpRoute之中的核心路由功能基本上是通过这个Route对象完成的，所以我们才说Web Host下的ASP.NET Web API的URL路由最终还是利用ASP.NET自身的路由系统实现的。

   1: internal class HostedHttpRoute : IHttpRoute

   2: {

   3:     public HostedHttpRoute(string uriTemplate, 

   4:     IDictionary<string, object> defaults, 

   5:     IDictionary<string, object> constraints, 

   6:     IDictionary<string, object> dataTokens, HttpMessageHandler handler);

   7:  

   8:     public IHttpRouteData GetRouteData(string rootVirtualPath, HttpRequestMessage request);

   9:     public IHttpVirtualPathData GetVirtualPath(HttpRequestMessage request, IDictionary<string, object> values);

  10:  

  11:     public IDictionary<string, object>    Constraints { get; }

  12:     public IDictionary<string, object>    DataTokens { get; }

  13:     public IDictionary<string, object>    Defaults { get; }

  14:     public HttpMessageHandler             Handler { get; }

  15:     internal Route                        OriginalRoute { get; }

  16:     public string                         RouteTemplate { get; }

  17: }

在正常情况下，当我们调用HostedHttpRoute的GetRouteData或者GetVirtualPath方法的时候，当前HTTP上下文对象已经被方式表示当前HTTP请求的HttpRequestMessage的属性字典中，对应的Key为“MS_HttpContext”。HostedHttpRoute可以直接这个Key从通过HttpRequestMessage的Properties属性表示的属性字典中获取当前HTTP上下文。

对于GetRouteData方法来说，它会将此HTTP上下文作为参数调用通过属性OriginalRoute属性表示的Route对象的GetRouteData方法。如果返回一个具体的RouteData对象，它会被转换成一个具有如下定义的HostedHttpRouteData对象并返回。如果调用Route的GetRouteData方法返回Null，最终的返回结果自然为Null。对于返回的HostedHttpRouteData对象来说，其Route属性自然是对自身的引用，RouteData的Values属性直接作为HostedHttpRouteData对象的同名属性，而OriginalRouteData属性直接就是对该RouteData对象的引用。

   1: internal class HostedHttpRouteData : IHttpRouteData

   2: {

   3:     public HostedHttpRouteData(RouteData routeData);

   4:  

   5:     public IHttpRoute                      Route { get; }

   6:     public IDictionary<string, object>     Values { get; }

   7:     internal RouteData                     OriginalRouteData { get; }

   8: }

对于GetVirtualPath方法来说，逻辑稍微复杂一些。除了得到当前HTTP上下文之外，HostedHttpRoute还会通过调用扩展方法GetRouteData方法获取附加在HttpRequestMessage对象上的HttpRouteData对象。在这种情况下，得到的HttpRouteData实际上就是一个HostedHttpRouteData对象，所以它可以通过其OriginalRouteData属性得到原始的RouteData。随后HostedHttpRoute根据得到HTTP上下文和RouteData创建一个RequestContext对象，并将其作为参数调用Route对象的GetVirtualPath方法，传输的参数除了该RequestContext对象之外还有一个根据values参数创建的RouteValueDictionary对象。如果该方法调用返回一个具体的VirtualPathData对象，HostedHttpRoute会将其转换成一个具有如下定义的HostedHttpVirtualPathData对象，该对象的用于返回生成URL的VirtualPath属性自然对应于VirtualPathData的VirtualPath属性。倘若方法返回Null，那么最终返回的自然就是Null。

   1: internal class HostedHttpVirtualPathData : IHttpVirtualPathData

   2: {   

   3:     public HostedHttpVirtualPathData(VirtualPathData virtualPath, IHttpRoute httpRoute);

   4:    

   5:     public IHttpRoute     Route { get; private set; }

   6:     public string         VirtualPath { get; set; }

   7: }

上面介绍的关于HostedHttpRoute的两个方法GetRouteData和GetVirtualPath的逻辑基本上可以通过如下的代码片断来体现（真实的代码于此稍有不同）。

   1: internal class HostedHttpRoute : IHttpRoute

   2: {

   3:     //其他成员

   4:     public IHttpRouteData GetRouteData(string rootVirtualPath, HttpRequestMessage request)

   5:     {      

   6:         HttpContextBase httpContextBase;

   7:         if (!request.Properties.TryGetValue<HttpContextBase>("MS_HttpContext", out httpContextBase))

   8:         {

   9:             return null;

  10:         }    

  11:         RouteData routeData = this.OriginalRoute.GetRouteData(httpContextBase);

  12:         if (routeData != null)

  13:         {

  14:             return new HostedHttpRouteData(routeData);

  15:         }

  16:         return null;

  17:     }

  18:  

  19:     public IHttpVirtualPathData GetVirtualPath(HttpRequestMessage request, IDictionary<string, object> values)

  20:     {       

  21:         HttpContextBase httpContextBase = request.GetHttpContext();

  22:         if (httpContextBase != null)

  23:         {

  24:             HostedHttpRouteData routeData = request.GetRouteData() as HostedHttpRouteData;

  25:             if (routeData != null)

  26:             {

  27:                 RequestContext requestContext = new RequestContext(httpContextBase, routeData.OriginalRouteData);

  28:                 VirtualPathData virtualPathData = this.OriginalRoute.GetVirtualPath(requestContext, new RouteValueDictionary(values));

  29:                 if (virtualPathData != null)

  30:                 {

  31:                     return new HostedHttpVirtualPathData(virtualPathData, routeData.Route);

  32:                 }

  33:             }

  34:         }

  35:         return null;

  36:     }

  37: }

 

二、HttpWebRoute

HostedHttpRoute的只读属性OriginalRoute在构造函数中初始化，其真实类型并非Route，而是它具有如下定义的子类HttpWebRoute。HttpWebRoute返回的是创建它的HttpRoute对象，在此情况下自然就是创建它的HostedHttpRoute对象。对于重写的GetRouteData和GetVirtualPath，如果HttpRoute属性类型为HostedHttpRoute（在此情况下此条件永远成立），它们会直接调用基类Route的同名方法。除此之外，HttpWebRoute还重写了用于检验约束的ProcessConstraint方法，在该方法中如果表示约束的constraint参数是一个HttpRouteConstraint对象（在此情况下此条件永远成立），它会根据HTTP上下文创建一个HttpRequestMessage对象，并将其作为参数传入HttpRouteConstraint对象的Match方法进行约束检验。

   1: internal class HttpWebRoute : Route

   2: {   

   3:     public HttpWebRoute(string url, RouteValueDictionary defaults, RouteValueDictionary constraints, RouteValueDictionary dataTokens, IRouteHandler routeHandler, IHttpRoute httpRoute);

   4:    

   5:     public override RouteData GetRouteData(HttpContextBase httpContext);   

   6:     public override VirtualPathData GetVirtualPath(RequestContext requestContext, RouteValueDictionary values);

   7:  

   8:     protected override bool ProcessConstraint(HttpContextBase httpContext, object constraint, string parameterName, RouteValueDictionary values, RouteDirection routeDirection);

   9:  

  10:     public IHttpRoute HttpRoute { get; }

  11: }

到此为止，我们基本上可以清楚地了解到ASP.NET Web API路由系统在Web Host情况下是如何利用ASP.NET自身的路有系统实现URL路由的：ASP.NET Web API路由系统中的HostedHttpRoute对象通过创建ASP.NET路由系统的HttpWebRoute进行基于URL模板的路由解析，但是针对约束的检验依然是利用ASP.NET Web API路由系统中的HttpRouteConstraint来完成的。

三、HostedHttpRouteCollection

上面我们对ASP.NET Web API在Web Host下采用的路由类型HostedHttpRoute作了详细介绍，对于通过静态类型GlobalConfiguration的Configuration属性获取到的用于配置请求处理管道的HttpConfiguration对象，我们也指出通过其Routes属性返回的路由表类型是HostedHttpRouteCollection，但是依然没有回答：调用该对象的扩展方法MapHttpRoute进行路由影射时对应的HostedHttpRoute对象是如何创建并添加的？

在上面介绍HttpRouteCollection的扩展方法的时候提到过：该方法调用HttpRouteCollection的CreateRoute方法最终实现对HttpRoute的创建。HostedHttpRouteCollection就是通过重现该方法来创建HostedHttpRoute的，如下所示的代码片断体现了该方法的实现逻辑。

   1: internal class HostedHttpRouteCollection : HttpRouteCollection

   2: {

   3:     //其他成员

   4:     public override IHttpRoute CreateRoute(string uriTemplate, IDictionary<string, object> defaults, IDictionary<string, object> constraints, IDictionary<string, object> dataTokens, HttpMessageHandler handler)

   5:     {

   6:         return new HostedHttpRoute(uriTemplate, defaults, constraints, dataTokens, handler);

   7:     }

   8: }

既然ASP.NET Web API在Web Host模式下依然是借助ASP.NET自身的路由系统实现URL路由，那么意味着当我们针对ASP.NET Web API进行路由映射的时候必须在ASP.NET路由系统的全局路由表中添加对一个继承自抽象类RouteBase的Route对象（而不是实现了接口IHttpRoute的HttpRoute对象）。说得更加具体一点，当我们针对一个HostedHttpRouteCollection对象调用其扩展方法MapHttpRoute方法的时候，创建的HostedHttpRoute对象必须被转换成一个Route对象。

通过上面的介绍，HostedHttpRoute对象实际上是对一个HttpWebRoute对象的封装，对应其OriginalRoute属性，最终被添加到ASP.NET全局路由表的就是这么一个HttpWebRoute对象。如下面的代码片断所示，HostedHttpRouteCollection具有一个RouteCollection类型的字段_routeCollection。通过前面GlobalConfiguration的定义我们知道，默认使用的HostedHttpRouteCollection是根据通过RouteTable的静态属性Routes表示的ASP.NET路由表创建的。

   1: internal class HostedHttpRouteCollection : HttpRouteCollection

   2: {

   3:     //其他成员

   4:     private readonly RouteCollection _routeCollection;

   5:  

   6:     public HostedHttpRouteCollection(RouteCollection routeCollection)

   7:     {    

   8:         this._routeCollection = routeCollection;

   9:     }

  10:  

  11:     public override void Add(string name, IHttpRoute route)

  12:     {

  13:         this._routeCollection.Add(name, 

route.ToRoute()

);

  14:     }

  15: }

HostedHttpRouteCollection重写了Add方法，它会将添加的HttpRoute对象转换成Route对象并添加到ASP.NET的全局路由表中。如果添加的HttpRoute是一个HostedHttpRoute对象，被“转换”后的Route对象就是通过其OriginalRoute属性表示的HttpWebRoute对象。

通过前面针对ASP.NET路由实现原理的介绍，我们知道整个路由系统的核心是一个叫做UrlRoutingModule的HttpModule，它通过注册HttpApplication的PostResolveRequestCache事件的注册实现了请求的拦截，并动态映射一个HttpHandler来实现对请求的处理和响应。通过UrlRoutingModule映射的HttpHandler来源于与当前请求匹配的Route对象。说得更加具体一点，Route利用通过其RouteHandler提供对应的HttpHandler用于处理与之匹配的请求。Web Host模式下的ASP.NET Web API使用的Route类型为HttpWebRoute，它的RouteHandler是一个类型为System.Web.Http.WebHost.HttpControllerRouteHandler的对象，而后者提供的HttpHandler类型为System.Web.Http.WebHost.HttpControllerHandler。

四、HttpControllerRouteHandler

通过上面的介绍我们知道ASP.NET Web API在Web Host下真正使用的Route是一个类型为HttpWebRoute的对象，而该对象被ASP.NET Web API路由系统下一个类型为HostedHttpRoute的对象封装，那么HttpWebRoute最终用于处理与之匹配的请求的HttpHandler是什么呢？

   1: internal class HostedHttpRoute : IHttpRoute

   2: {

   3:     //其他成员

   4:     public HostedHttpRoute(string uriTemplate, IDictionary<string, object> defaults,     IDictionary<string, object> constraints, IDictionary<string, object> dataTokens, HttpMessageHandler handler)

   5:     {

   6:         //其他操作

   7:         this.OriginalRoute = new HttpWebRoute(uriTemplate, routeDefaults, 

   8:         routeConstraints, routeDataTokens, 

   9:         HttpControllerRouteHandler.Instance, this);   

  10:     }

  11: }

  12:  

  13: public class HttpControllerRouteHandler : IRouteHandler

  14: {   

  15:     protected HttpControllerRouteHandler();

  16:     protected virtual IHttpHandler GetHttpHandler(RequestContext requestContext);

  17:     IHttpHandler IRouteHandler.GetHttpHandler(RequestContext requestContext);

  18:  

  19:     public static HttpControllerRouteHandler Instance { get; }

  20: }

HostedHttpRoute通过只读属性OriginalRoute引用被其封装的HttpWebRoute对象。如上面的代码片断所示，当HostedHttpRoute在对该属性进行初始化的时候为其指定的RouteHandler对象通过HttpControllerRouteHandler的静态属性Instance提供，实际上它以单例的模式（通过“延迟加载”的方式实现）提供一个HttpControllerRouteHandler对象。

五、HttpControllerHandler

RouteHandler之于Route的最终目的在于提供一个具体的HttpHandler来处理与之匹配的请求，HttpWebRoute的RouteHandler是一个HttpControllerRouteHandler对象，而后者具体提供一个怎样的HttpHandler呢？

   1: public class HttpControllerRouteHandler : IRouteHandler

   2: {

   3:     //其他成员   

   4:     protected virtual IHttpHandler GetHttpHandler(RequestContext requestContext)

   5:     {

   6:         return new HttpControllerHandler(requestContext.RouteData);

   7:     }

   8:  

   9:     IHttpHandler IRouteHandler.GetHttpHandler(RequestContext requestContext)

  10:     {

  11:         return this.GetHttpHandler(requestContext);

  12:     }

  13: }

  14:  

  15: public class HttpControllerHandler : HttpTaskAsyncHandler

  16: {

  17:     //省略成员

  18: }

如上面的代码片断所示，HttpControllerRouteHandler实现的GetHttpHandler方法返回的是一个类型为HttpControllerHandler对象。HttpControllerHandler直接继承自HttpTaskAsyncHandler，所以它是一个异步模式的HttpHandler。ASP.NET Web API提供一个管道来处理请求和响应回复，毫不夸张地说：整个消息处理管道就是通过HttpControllerHandler这个HttpHandler创建的。

当我们将定义的Web API已Web Host模式部署在某个Web应用中并进行相应的路由影射，这些注册的HttpRoute（HostedHttpRoute）最终转换成ASP.NET全局路由表中的Route（HttpWebRoute）。ASP.NET路由系统对每个抵达的请求进行拦截，如果当前请求与路由表中的某个Route匹配，相应的路由数据被解析出来并保存在RequestContext中。

随后，ASP.NET路由系统的实现者UrlRoutingModule从匹配的Route中获取RouteHandler，这是一个HttpControllerRouteHandler对象，后者提供的HttpHandler（一个HttpControllerHandler对象）被UrlRoutingModule映射到当前请求。HttpHandler一旦成功映射，HttpControllerHandler将最终接管当前请求，而它会构造整个消息处理管道来处理这个请求并对请求予以响应。至于ASP.NET Web API的消息处理管道以及HttpControllerHandler对它的创建，我们会在后续的文章中进行详细介绍。