.Net Core中间件和过滤器实现错误日志记录

1.中间件的概念

ASP.NET Core的处理流程是一个管道，中间件是组装到应用程序管道中用来处理请求和响应的组件。 每个中间件可以：

• 选择是否将请求传递给管道中的下一个组件。
• 可以在调用管道中的下一个组件之前和之后执行业务逻辑。

　　中间件是一个请求委托（ public delegate Task RequestDelegate(HttpContext context) ）的实例，所以中间件的本质就是一个方法，方法的参数是HttpContext，返回Task。传入的HttpContext参数包含了请求和响应信息，我们可以在中间件中对这些信息就行修改。中间件的管道处理流程如下：

　　我们知道中间件是配置请求处理管道的组件，那么谁来负责构建管道呢？负责构建管道的角色是ApplicationBuilder。ApplicationBuilder通过Use、Run、Map及MapWhen方法来注册中间件，构建请求管道。我们简单看下这几个方法。

1 Run

　　新建一个WebAPI项目，修改StartUp中的Configure方法如下，用Run方法注册的中间件可以叫做终端中间件，即该中间件执行完成后不再执行后续的中间件。

        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
        {
            //第一个中间件
            app.Run(async (context) =>
            {
                context.Response.ContentType = "text/plain;charset=utf-8";//防止中文乱码
                await context.Response.WriteAsync("第一个中间件输出你好~");
            });
            //第二个中间件
            app.Run(async (context) =>
            {
                await context.Response.WriteAsync("第二个中间件输出你好~");
            });
        }

　　运行程序，我们看到只执行了第一个中间件，后边的中间件不会执行。

2 Use

　　Use方法的参数是一个委托实例，委托的第一个参数是HttpContext，这是待处理的请求上下文；第二个参数next是下一个中间件，我们可以通过next.Invoke()调用下一个中间件，并且可以在调用下一个中间件之前/之后对HttpContext做一个逻辑处理。

        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
        {
            //第一个中间件
            app.Use(async (context, next) =>
            {
                context.Response.ContentType = "text/plain;charset=utf-8";//防止中文乱码
                await context.Response.WriteAsync($"第一个中间件输出你好~{Environment.NewLine}");

                await context.Response.WriteAsync($"下一个中间件执行前执行===>{Environment.NewLine}");
                await next.Invoke();
                await context.Response.WriteAsync($"下一个中间件执行后执行<==={Environment.NewLine}");
            });
            //第二个中间件
            app.Use(async (context,next) =>
            {
                await context.Response.WriteAsync($"第二个中间件输出你好~{Environment.NewLine}");
            });
        }

　　运行程序如下所示。注意如果我们没有调用next.Invoke()方法，会造成管道短路，后续的所有中间件都不再执行。

3 Map

　　在业务简单的情况下，使用一个请求处理管道来处理所有的请求就可以了，当业务复杂的时候， 我们可能考虑把不同业务的请求交给不同的管道中处理。 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。看一个栗子，需求是/userinfo开头的请求使用用户分支管道来处理，/product开头的请求使用产品分支管道处理，代码如下：

    public class Startup
    {
        public Startup(IConfiguration configuration)
        {
            Configuration = configuration;
        }
        public IConfiguration Configuration { get; }

        // 依赖注入
        public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
        {
            services.AddMvc().SetCompatibilityVersion(CompatibilityVersion.Version_2_2);
        }
        /// <summary>
        /// 配置用户分支管道，处理以url以/userinfo开头的请求
        /// </summary>
        /// <param name="app"></param>
        private static void UserinfoConfigure(IApplicationBuilder app)
        {
            app.Use(async (context, next) =>
            {
                await context.Response.WriteAsync($"处理用户业务，{Environment.NewLine}");
                await next.Invoke();
            });
            app.Run(async (context) => { await context.Response.WriteAsync("用户业务处理完成~"); });
        }
        /// <summary>
        /// 配置产品分支管道，处理以url以/product开头的请求
        /// </summary>
        /// <param name="app"></param>
        private static void ProductConfigure(IApplicationBuilder app)
        {
            app.Use(async (context, next) =>
            {
                await context.Response.WriteAsync($"处理产品业务");
                await next.Invoke();
            });
        }
        // 配置请求处理管道
        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
        {
            //防止中文乱码
            app.Use(async (context,next) =>
            {
                context.Response.ContentType = "text/plain;charset=utf-8";
                await next.Invoke();
            });

            app.Map("/userinfo", UserinfoConfigure);

            app.Map("/product", ProductConfigure);

            app.Run(async context =>
            {
                await context.Response.WriteAsync("主管道处理其他业务");
            });
        }
    }

　　运行程序执行结果如下：

4 MapWhen

　　MapWhen和Map的思想比较相似，MapWhen基于自定义条件来创建请求管道分支，并将请求映射到管道的新分支。看一个栗子就明白了，下边栗子的需求是查询参数包含name的请求交给一个分支管道处理，url包含/userinfo的请求交给用户分支来处理，代码如下：

    public class Startup
    {
        public Startup(IConfiguration configuration)
        {
            Configuration = configuration;
        }
        public IConfiguration Configuration { get; }

        // 依赖注入
        public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
        {
            services.AddMvc().SetCompatibilityVersion(CompatibilityVersion.Version_2_2);
        }
        /// <summary>
        /// 配置分支管道，处理以url中有包含/userinfo的请求
        /// </summary>
        /// <param name="app"></param>
        private static void UserinfoConfigure(IApplicationBuilder app)
        {
            app.Use(async (context, next) =>
            {
                await context.Response.WriteAsync($"处理用户业务，{Environment.NewLine}");
                await next.Invoke();
            });
            app.Run(async (context) => { await context.Response.WriteAsync("用户业务处理完成~"); });
        }
        /// <summary>
        /// 配置分支管道，处理以查询参数有name的请求
        /// </summary>
        /// <param name="app"></param>
        private static void HNameConfigure(IApplicationBuilder app)
        {
            app.Use(async (context, next) =>
            {
                await context.Response.WriteAsync($"查询参数包含name，值为:{context.Request.Query["name"]}");
                await next.Invoke();
            });
        }
        // 配置请求处理管道
        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
        {
            //防止中文乱码
            app.Use(async (context,next) =>
            {
                context.Response.ContentType = "text/plain;charset=utf-8";
                await next.Invoke();
            });

            app.MapWhen(context => context.Request.Query.ContainsKey("name"), HNameConfigure);
            app.MapWhen(context => context.Request.Path.Value.ToString().Contains("/userinfo"), UserinfoConfigure);

            app.Run(async context =>
            {
                await context.Response.WriteAsync("主管道处理其他业务");
            });
        }
    }

　　程序执行结果如下：

　　到这里我们对中间件已经有了一个基本的了解，接下了通过一个异常日志 中间件来了解开发中怎么去使用中间件。

2 使用中间件记录错误日志

　　这里使用的日志组件为nlog，首先创建一个WebAPI项目，添加一个自定义日志处理中间件CostomErrorMiddleware，当程序出错时会记录日志，同时开发环境下会把异常的详细信息打印在页面上，非开发环境隐藏详细信息，代码如下：

    /// <summary>
    /// 自定义的错误处理类
    /// </summary>
    public class CostomErrorMiddleware
    {
        private readonly RequestDelegate next;
        private readonly ILogger logger;
        private IHostingEnvironment environment;
        /// <summary>
        /// DI,注入logger和环境变量
        /// </summary>
        /// <param name="next"></param>
        /// <param name="logger"></param>
        /// <param name="environment"></param>
        public CostomErrorMiddleware(RequestDelegate next, ILogger<CostomErrorMiddleware> logger, IHostingEnvironment environment)
        {
            this.next = next;
            this.logger = logger;
            this.environment = environment;
        }
        /// <summary>
        /// 实现Invoke方法
        /// </summary>
        /// <param name="context"></param>
        /// <returns></returns>
        public async Task Invoke(HttpContext context)
        {
            try
            {
                await next.Invoke(context);
            }
            catch (Exception ex)
            {
                await HandleError(context, ex);
            }
        }
        /// <summary>
        /// 错误信息处理方法
        /// </summary>
        /// <param name="context"></param>
        /// <param name="ex"></param>
        /// <returns></returns>
        private async Task HandleError(HttpContext context, Exception ex)
        {
            context.Response.StatusCode = ;
            context.Response.ContentType = "text/json;charset=utf-8;";
            string errorMsg = $"错误消息:{ex.Message}{Environment.NewLine}错误追踪:{ex.StackTrace}";
            //无论是否为开发环境都记录错误日志
            logger.LogError(errorMsg);
            //浏览器在开发环境显示详细错误信息,其他环境隐藏错误信息
            if (environment.IsDevelopment())
            {
                await context.Response.WriteAsync(errorMsg);
            }
            else
            {
                await context.Response.WriteAsync("抱歉，服务端出错了");
            }
        }
    }

　　修改StartUp类中的Configure方法如下，注入nlog 需要先安装 NLog.Web.AspNetCore ，使用app.UseMiddleware<CostomErrorMiddleware>()注册我们自定义的中间件，代码如下：

       /// 配置请求管道
        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env, ILoggerFactory factory)
        {
            //添加nlog
            factory.AddNLog();
            env.ConfigureNLog("nlog.config");
            //泛型方法添加中间件
            app.UseMiddleware<CostomErrorMiddleware>();
            app.UseMvc();
        }

nlog.config:

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<nlog xmlns="http://www.nlog-project.org/schemas/NLog.xsd"
      xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
      autoReload="true"
      internalLogLevel="Info"
      internalLogFile="D:\LogDemoOfWebapi\internal-nlog.txt">
  <!-- enable asp.net core layout renderers -->
  <extensions>
    <add assembly="NLog.Web.AspNetCore"/>
  </extensions>
  <targets>
    <target xsi:type="File" name="errorLog" fileName="D:/logs/AT___${shortdate}.log"
            layout="----------------日志记录开始----------------${newline}【日志时间】：${longdate} ${newline}【日志级别】：${level:uppercase=true}${newline}【异常相关信息】${newline}${message}${newline}${newline}${newline}" />
  </targets>
  <rules>
    <logger name="*" minlevel="Error" writeTo="errorLog" />
  </rules>
</nlog>

　　到这里异常处理中间件就注册完成了，修改ValueController自己制造一个异常来测试一下，代码如下：

    [Route("api/[controller]")]
    [ApiController]
    public class ValuesController : ControllerBase
    {
        private ILogger<ValuesController> _logger;
        public ValuesController(ILogger<ValuesController> logger)
        {
            _logger = logger;
        }
        // GET api/values
        [HttpGet]
        public ActionResult<IEnumerable<string>> Get()
        {

            return new string[] { "value1", "value2" };
        }

        // GET api/values/5
        [HttpGet("{id}")]
        public ActionResult<string> Get(int id)
        {
            throw new Exception("有一个错误发生了..");
            return "value";
        }
    }

　　运行程序，在开发环境下访问/Values/1，显示结果如下，同时这些错误信息也会通过nlog写入到错误日志中：

　　非开发环境下，访问/values/1，显示如下：

　　如果我们想使用类似app.UseMvc()这样的形式来使用我们自定义的中间件的话，就需要给ApplicationBuilder添加一个扩展方法，首先添加一个静态类CostomMiddleware，代码如下：

    /// <summary>
    /// 扩展方法
    /// </summary>
    public static class CostomMiddleware
    {
        public static IApplicationBuilder UseCostomError(this IApplicationBuilder app)
        {
            return app.UseMiddleware<CostomErrorMiddleware>();
        }
    }

　　然后修改Configure方法即可：

        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env, ILoggerFactory factory)
        {
            //添加nlog
            factory.AddNLog();
            env.ConfigureNLog("nlog.config");
            //使用扩展方法
             app.UseCostomError();
            app.UseMvc();
        }

　　运行程序后和前边的执行效果是一样的。

3 使用过滤器记录错误日志

　　过滤器大家应该都很熟悉，在ASP.NET Core中过滤器的使用没有太大的变化，这里也实现一个使用过滤器记录错误日志的栗子，直接看代码吧，首先创建一个过滤器，代码如下：

    /// <summary>
    /// 自定义的错误处理过滤器
    /// </summary>
    public class CustomErrorFilter :Attribute, IExceptionFilter
    {
        private readonly ILogger _logger;
        private IHostingEnvironment _environment;

        public CustomErrorFilter(ILogger<CustomErrorFilter> logger,IHostingEnvironment environment)
        {

            _logger = logger;
            _environment = environment;
        }
        public void OnException(ExceptionContext context)
        {
            Exception ex = context.Exception;
            string errorMsg = $"错误消息:{ex.Message}{Environment.NewLine}错误追踪:{ex.StackTrace}";
            ContentResult result = new ContentResult
            {
                ContentType = "text/json;charset=utf-8;",
                StatusCode =
            };
            //无论是否为开发环境都记录错误日志
            _logger.LogError(errorMsg);
            //浏览器在开发环境显示详细错误信息,其他环境隐藏错误信息
            if (_environment.IsDevelopment())
            {
                result.Content = $"错误消息:{ex.Message}{Environment.NewLine}错误追踪:{ex.StackTrace}";
            }
            else
            {
                result.Content = "抱歉，服务端出错了";
            }
            context.Result = result;
            context.ExceptionHandled = true;
        }
    }

　　修改StartUp类，注入nlog，配置全局过滤器，代码如下，其中nlog.config和中间件栗子中一样：

    public class Startup
    {
        public Startup(IConfiguration configuration)
        {
            Configuration = configuration;
        }

        public IConfiguration Configuration { get; }

        // 依赖注入
        public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
        {
            services.AddMvc(
                configure =>
                {
                    configure.Filters.Add<CustomErrorFilter>();//全局过滤器，不用添加特性头
                }//全局过滤器，不用添加特性头
                ).SetCompatibilityVersion(CompatibilityVersion.Version_2_2);
            //services.AddScoped<CustomErrorFilter>();//局部过滤器，需要在Controller/Action添加特性头 [ServiceFilter(typeof(CustomErrorFilter))]
        }

        // 配置管道
        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env, ILoggerFactory factory)
        {
            factory.AddNLog();
            env.ConfigureNLog("nlog.config");
            app.UseMvc();
        }
    }

　　然后修改ValuesController，设置错误和上边中间件的栗子一样，运行代码访问/values/1时，在开发环境中显示如下，同时错误信息也会写入错误日志中：

　　在生产环境中访问/values/1的话，错误详细也会写入错误日志中，浏览器显示如下：

　　本文介绍了中间件的基本使用，同时使用中间件和过滤器两种方式实现了异常日志的记录，如果文中有错误的地方希望大家可以指出，我会及时改正。

参考文章

　　【1】https://docs.microsoft.com/zh-cn/aspnet/core/fundamentals/logging/?view=aspnetcore-3.0

　　【2】https://docs.microsoft.com/zh-cn/aspnet/core/fundamentals/middleware/?view=aspnetcore-3.0