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ASP.NET Core MVC如何实现运行时动态定义Controller类型_实用技巧_

2023-05-24 354人已围观

简介 ASP.NET Core MVC如何实现运行时动态定义Controller类型_实用技巧_

昨天有个朋友在微信上问我一个问题:他希望通过动态脚本的形式实现对ASP.NET Core MVC应用的扩展,比如在程序运行过程中上传一段C#脚本将其中定义的Controller类型注册到应用中,问我是否有好解决方案。我当时在外边,回复不太方便,所以只给他说了两个接口/类型:IActionDescriptorProvider和ApplicationPartManager。这是一个挺有意思的问题,所以回家后通过两种方案实现了这个需求。源代码从这里下载。

一、实现的效果

我们先来看看实现的效果。如下所示的是一个MVC应用的主页,我们可以在文本框中通过编写C#代码定义一个有效的Controller类型,然后点击“Register”按钮,定义的Controller类型将自动注册到MVC应用中

由于我们采用了针对模板为“{controller}/{action}”的约定路由,所以我们采用路径“/foo/bar”就可以访问上图中定义在FooController中的Action方法Bar,下图证实了这一点。

二、动态编译源代码

要实现如上所示的“针对Controller类型的动态注册”,首先需要解决的是针对提供源代码的动态编译问题,我们知道这个可以利用Roslyn来解决。具体来说,我们定义了如下这个ICompiler接口,它的Compile方法将会对参数sourceCode提供的源代码进行编译。该方法返回源代码动态编译生成的程序集,它的第二个参数代表引用的程序集。

 public interface ICompiler { Assembly Compile(string text, params Assembly[] referencedAssemblies); }

如下所示的Compiler类型是对ICompiler接口的默认实现。

 public class Compiler : ICompiler { public Assembly Compile(string text, params Assembly[] referencedAssemblies) { var references = referencedAssemblies.Select(it => MetadataReference.CreateFromFile(it.Location)); var options = new CSharpCompilationOptions(OutputKind.DynamicallyLinkedLibrary); var assemblyName = "_" + Guid.NewGuid().ToString("D"); var syntaxTrees = new SyntaxTree[] { CSharpSyntaxTree.ParseText(text) }; var compilation = CSharpCompilation.Create(assemblyName, syntaxTrees, references, options); using var stream = new MemoryStream(); var compilationResult = compilation.Emit(stream); if (compilationResult.Success) { stream.Seek(0, SeekOrigin.Begin); return Assembly.Load(stream.ToArray()); } throw new InvalidOperationException("Compilation error"); } }

三、自定义IActionDescriptorProvider

解决了针对提供源代码的动态编译问题之后,我们可以获得需要注册的Controller类型,那么如何将它注册MVC应用上呢?要回答这个问题,我们得对MVC框架的执行原理有一个大致的了解:ASP.NET Core通过一个由服务器和若干中间件构成的管道来处理请求,MVC框架建立在通过EndpointRoutingMiddleware和EndpointMiddleare这两个中间件构成的终结点路由系统上。此路由系统维护着一组路由终结点,该终结点体现为一个路由模式(Route Pattern)与对应处理器(通过RequestDelegate委托表示)之间的映射。

由于针对MVC应用的请求总是指向某一个Action,所以MVC框架提供的路由整合机制体现在为每一个Action创建一个或者多个终结点(同一个Action方法可以注册多个路由)。针对Action方法的路由终结点是根据描述Action方法的ActionDescriptor对象构建而成的。至于ActionDescriptor对象,则是通过注册的一组IActionDescriptorProvider对象来提供的,那么我们的问题就迎刃而解:通过注册自定义的IActionDescriptorProvider从动态定义的Controller类型中解析出合法的Action方法,并创建对应的ActionDescriptor对象即可。

那么ActionDescriptor如何创建呢?我们能想到简单的方式是调用如下这个Build方法。针对该方法的调用存在两个问题:第一,ControllerActionDescriptorBuilder是一个内部(internal)类型,我们指定以反射的方式调用这个方法,第二,这个方法接受一个类型为ApplicationModel的参数。

 internal static class ControllerActionDescriptorBuilder { public static IList Build(ApplicationModel application); }

ApplicationModel类型涉及到一个很大的主题:MVC应用模型,目前我们现在只关注如何创建这个对象。表示MVC应用模型的ApplicationModel对象是通过对应的工厂ApplicationModelFactory创建的。这个工厂会自动注册到MVC应用的依赖注入框架中,但是这依然是一个内部(内部)类型,所以还得反射。

 internal class ApplicationModelFactory { public ApplicationModel CreateApplicationModel(IEnumerable controllerTypes); }

我们定义了如下这个DynamicActionProvider类型实现了IActionDescriptorProvider接口。针对提供的源代码向ActionDescriptor列表的转换体现在AddControllers方法中:它利用ICompiler对象编译源代码,并在生成的程序集中解析出有效的Controller类型,然后利用ApplicationModelFactory创建出代表应用模型的ApplicationModel对象,后者作为参数调用ControllerActionDescriptorBuilder的静态方法Build创建出描述所有Action方法的ActionDescriptor对象。

 public class DynamicActionProvider : IActionDescriptorProvider { private readonly List _actions; private readonly Func> _creator; public DynamicActionProvider(IServiceProvider serviceProvider, ICompiler compiler) { _actions = new List(); _creator = CreateActionDescrptors; IEnumerable CreateActionDescrptors(string sourceCode) { var assembly = compiler.Compile(sourceCode, Assembly.Load(new AssemblyName("System.Runtime")), typeof(object).Assembly, typeof(ControllerBase).Assembly, typeof(Controller).Assembly); var controllerTypes = assembly.GetTypes().Where(it => IsController(it)); var applicationModel = CreateApplicationModel(controllerTypes); assembly = Assembly.Load(new AssemblyName("Microsoft.AspNetCore.Mvc.Core")); var typeName = "Microsoft.AspNetCore.Mvc.ApplicationModels.ControllerActionDescriptorBuilder"; var controllerBuilderType = assembly.GetTypes().Single(it => it.FullName == typeName); var buildMethod = controllerBuilderType.GetMethod("Build", BindingFlags.Static | BindingFlags.Public); return (IEnumerable)buildMethod.Invoke(null, new object[] { applicationModel }); } ApplicationModel CreateApplicationModel(IEnumerable controllerTypes) { var assembly = Assembly.Load(new AssemblyName("Microsoft.AspNetCore.Mvc.Core")); var typeName = "Microsoft.AspNetCore.Mvc.ApplicationModels.ApplicationModelFactory"; var factoryType = assembly.GetTypes().Single(it => it.FullName == typeName); var factory = serviceProvider.GetService(factoryType); var method = factoryType.GetMethod("CreateApplicationModel"); var typeInfos = controllerTypes.Select(it => it.GetTypeInfo()); return (ApplicationModel)method.Invoke(factory, new object[] { typeInfos }); } bool IsController(Type typeInfo) { if (!typeInfo.IsClass) return false; if (typeInfo.IsAbstract) return false; if (!typeInfo.IsPublic) return false; if (typeInfo.ContainsGenericParameters) return false; if (typeInfo.IsDefined(typeof(NonControllerAttribute))) return false; if (!typeInfo.Name.EndsWith("Controller", StringComparison.OrdinalIgnoreCase) && !typeInfo.IsDefined(typeof(ControllerAttribute))) return false; return true; } } public int Order => -100; public void OnProvidersExecuted(ActionDescriptorProviderContext context) { } public void OnProvidersExecuting(ActionDescriptorProviderContext context) { foreach (var action in _actions) { context.Results.Add(action); } } public void AddControllers(string sourceCode) => _actions.AddRange(_creator(sourceCode)); }

四、让应用感知到变化

DynamicActionProvider 解决了将提供的源代码向对应ActionDescriptor列表的转换,但是MVC默认情况下对提供的ActionDescriptor对象进行了缓存。如果框架能够使用新的ActionDescriptor对象,需要告诉它当前应用提供的ActionDescriptor列表发生了改变,而这可以利用自定义的IActionDescriptorChangeProvider来实现。为此我们定义了如下这个DynamicChangeTokenProvider类型,该类型实现了IActionDescriptorChangeProvider接口,并利用GetChangeToken方法返回IChangeToken对象通知MVC框架当前的ActionDescriptor已经发生改变。从实现实现代码可以看出,当我们调用NotifyChanges方法的时候,状态改变通知会被发出去。

 public class DynamicChangeTokenProvider : IActionDescriptorChangeProvider { private CancellationTokenSource _source; private CancellationChangeToken _token; public DynamicChangeTokenProvider() { _source = new CancellationTokenSource(); _token = new CancellationChangeToken(_source.Token); } public IChangeToken GetChangeToken() => _token; public void NotifyChanges() { var old = Interlocked.Exchange(ref _source, new CancellationTokenSource()); _token = new CancellationChangeToken(_source.Token); old.Cancel(); } }

五、应用构建

到目前为止,核心的两个类型DynamicActionProvider和DynamicChangeTokenProvider已经定义好了,接下来我们按照如下的方式将它们注册到MVC应用的依赖注入框架中。

 public class Program { public static void Main() { Host.CreateDefaultBuilder() .ConfigureWebHostDefaults(web => web .ConfigureServices(svcs => svcs .AddSingleton() .AddSingleton() .AddSingleton() .AddSingleton(provider => provider.GetRequiredService()) .AddSingleton(provider => provider.GetRequiredService()) .AddRouting().AddControllersWithViews()) .Configure(app => app .UseRouting() .UseEndpoints(endpoints => endpoints.MapControllerRoute( name: default, pattern: "{controller}/{action}" )))) .Build() .Run(); } }

然后我们定义了如下这个HomeController。针对GET请求的Index方法会将上图所示的视图呈现出来。当我们点击“Register”按钮之后,提交的源代码会通过针对POST请求的Index方法进行处理。如下面的代码片段所示,在将将提交的源代码作为参数调用了DynamicActionProvider对象的 AddControllers方法之后,我们调用了DynamicChangeTokenProvider对象的 NotifyChanges方法。

 public class HomeController : Controller { [HttpGet("/")] public IActionResult Index() => View(); [HttpPost("/")] public IActionResult Index( string source, [FromServices]DynamicActionProvider actionProvider, [FromServices] DynamicChangeTokenProvider tokenProvider) { try { actionProvider.AddControllers(source); tokenProvider.NotifyChanges(); return Content("OK"); } catch (Exception ex) { return Content(ex.Message); } } }

如下所示的是View的定义。


六、换一种实现方式

接下来我们提供一种更加简单的解决方案。通过上面的介绍我们知道,用来描述Action方法的ActionDescriptor列表是由一组IActionDescriptorProvider对象提供的,对于针对Controller的MVC编程模型(另一种是针对Razor Page的编程模型)来说,对应的实现类型为ControllerAct

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