ASP.NET MVC：Filter和Action的执行介绍

根据controller的名字正确的实例化了一个controller对象。回到MVCHandler的BeginProcessRequest方法，可以看到，当得到controller对象之后，首先判断它是不是IAsyncController，如果是则会创建委托用来异步执行。通常情况下，我们都是继承自Controller类，这不是一个IAsyncController，于是会直接执行Controller的Execute方法。Execute方法是在Controller的基类ControllerBase中定义的，这个方法除去一些安全检查，初始化了ControllerContext（包含了ControllerBase和Request的信息）,核心是调用了ExecuteCore方法，这在ControllerBase是个抽象方法，在Controller类中有实现：


代码如下:

protected override void ExecuteCore() {
PossiblyLoadTempData();
try {
string actionName = RouteData.GetRequiredString("action");
if (!ActionInvoker.InvokeAction(ControllerContext, actionName)) {
HandleUnknownAction(actionName);
}
}
finally {
PossiblySaveTempData();
}}

这个方法比较简单，首先是加载临时数据，这仅在是child action的时候会出现，暂不讨论。接下来就是获取action的名字，然后InvokeAction， 这里的ActionInvoker是一个ControllerActionInvoker类型的对象，我们来看它的InvokeAction方法，


代码如下:

public virtual bool InvokeAction(ControllerContext controllerContext, string actionName) {
if (controllerContext == null) {
throw new ArgumentNullException("controllerContext");
}
if (String.IsNullOrEmpty(actionName)) {
throw new ArgumentException(MvcResources.Common_NullOrEmpty, "actionName");
}
ControllerDescriptor controllerDescriptor = GetControllerDescriptor(controllerContext);
ActionDescriptor actionDescriptor = FindAction(controllerContext, controllerDescriptor, actionName);
if (actionDescriptor != null) {
FilterInfo filterInfo = GetFilters(controllerContext, actionDescriptor);
try {
AuthorizationContext authContext = InvokeAuthorizationFilters(controllerContext, filterInfo.AuthorizationFilters, actionDescriptor);
if (authContext.Result != null) {
// the auth filter signaled that we should let it short-circuit the request
InvokeActionResult(controllerContext, authContext.Result);
}
else {
if (controllerContext.Controller.ValidateRequest) {
ValidateRequest(controllerContext);
}
IDictionary<string, object> parameters = GetParameterValues(controllerContext, actionDescriptor);
ActionExecutedContext postActionContext = InvokeActionMethodWithFilters(controllerContext, filterInfo.ActionFilters, actionDescriptor, parameters);
InvokeActionResultWithFilters(controllerContext, filterInfo.ResultFilters, postActionContext.Result);
}
}
catch (ThreadAbortException) {
// This type of exception occurs as a result of Response.Redirect(), but we special-case so that
// the filters don't see this as an error.
throw;
}
catch (Exception ex) {
// something blew up, so execute the exception filters
ExceptionContext exceptionContext = InvokeExceptionFilters(controllerContext, filterInfo.ExceptionFilters, ex);
if (!exceptionContext.ExceptionHandled) {
throw;
}
InvokeActionResult(controllerContext, exceptionContext.Result);
}
return true;
}
// notify controller that no method matched
return false;}

这是一个非常核心的方法，有很多工作在这里面完成。ASP.NET MVC中有几个以Descriptor结尾的类型，首先获得ControllerDescriptor，这个比较简单，实际返回的是ReflectedControllerDescriptor对象。第二步实际上是调用了ReflectedControllerDescriptor的FindAction方法，获得ActionDescriptor，ActionDescriptor最重要的属性是一个MethodInfo，这就是当前action name对应的Action的方法。FindAction方法内部实际上是调用了ActionMethodSelector的FindActionMethod来获得MethodInfo，可以想象，这个方法将会反射controller的所有方法的名字，然后和action name匹配，实际上，ASP.NET还支持一些额外的功能，主要是： 1.通过ActionNameAttribute属性重命名action的名字；2.支持ActionMethodSelectorAttribute对action方法进行筛选，比如[HttpPost]之类的。下面简单看下ActionMethodSelector的实现，大致分为4步，首先是在构造函数中调用了如下方法反射controller中的所有action方法:


代码如下:

private void PopulateLookupTables() {
MethodInfo[] allMethods = ControllerType.GetMethods(BindingFlags.InvokeMethod | BindingFlags.Instance | BindingFlags.Public);
MethodInfo[] actionMethods = Array.FindAll(allMethods, IsValidActionMethod);
AliasedMethods = Array.FindAll(actionMethods, IsMethodDecoratedWithAliasingAttribute);
NonAliasedMethods = actionMethods.Except(AliasedMethods).ToLookup(method => method.Name, StringComparer.OrdinalIgnoreCase);
}FindActionMethod方法如下:
public MethodInfo FindActionMethod(ControllerContext controllerContext, string actionName) {
List<MethodInfo> methodsMatchingName = GetMatchingAliasedMethods(controllerContext, actionName);
methodsMatchingName.AddRange(NonAliasedMethods[actionName]);
List<MethodInfo> finalMethods = RunSelectionFilters(controllerContext, methodsMatchingName);
switch (finalMethods.Count) {
case 0:
return null;
case 1:
return finalMethods[0];
default:
throw CreateAmbiguousMatchException(finalMethods, actionName);
} }

这个方法是很清晰的，找到重命名之后符合的，本身名字符合的，然后所有的方法判断是否满足ActionMethodSelectorAttribute的条件，最后或者返回匹配的MethodInfo，或者抛出异常，或者返回null。三个步骤的实现并不困难，不再分析下去。
第三步是得到Filter。 FilterInfo filterInfo = GetFilters(controllerContext, actionDescriptor);实际调用的是：
FilterProviders.Providers.GetFilters(controllerContext, actionDescriptor);这里的代码风格和之前的不太一样，特别喜欢用各种委托，读代码有点困难，估计不是同一个人写的。下面的分析都直接给出实际执行的代码。首先看下FilterProvider的构造函数:


代码如下:

static FilterProviders() {
Providers = new FilterProviderCollection();
Providers.Add(GlobalFilters.Filters);
Providers.Add(new FilterAttributeFilterProvider());
Providers.Add(new ControllerInstanceFilterProvider());
}

回忆下ASP.NET给Action加上filter的方法一共有如下几种：
1. 在Application_Start注册全局filter
2. 通过属性给Action方法或者Controller加上filter
3. Controller类本身也实现了IActionFilter等几个接口。通过重写Controller类几个相关方法加上filter。
这三种方式就对应了三个FilterProvider，这三个Provider的实现都不是很困难，不分析了。到此为止，准备工作都好了，接下来就会执行Filter和Action，ASP.NET的Filter一共有4类：

protected virtual AuthorizationContext InvokeAuthorizationFilters(ControllerContext controllerContext, IList<IAuthorizationFilter> filters, ActionDescriptor actionDescriptor) {
AuthorizationContext context = new AuthorizationContext(controllerContext, actionDescriptor);
foreach (IAuthorizationFilter filter in filters) {
filter.OnAuthorization(context);
if (context.Result != null) {
break;
}
}
return context;}

注意到在实现IAuthorizationFilter接口的时候，要表示验证失败，需要在OnAuthorization方法中将参数context的Result设置为ActionResult，表示验证失败后需要显示的页面。接下来如果验证失败就会执行context的Result，如果成功就要执行GetParameterValues获得Action的参数，在这个方法内部会进行Model Binding，这也是ASP.NET的一个重要特性，另文介绍。再接下来会分别执行InvokeActionMethodWithFilters和InvokeActionResultWithFilters，这两个方法的结构是类似的，只是一个是执行Action方法和IActionFilter，一个是执行ActionResult和IResultFilter。以InvokeActionMethodWithFilters为例分析下：


代码如下:

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)
};
// need to reverse the filter list because the continuations are built up backward
Func<ActionExecutedContext> thunk = filters.Reverse().Aggregate(continuation,
(next, filter) => () => InvokeActionMethodFilter(filter, preContext, next));
return thunk();
}

这段代码有点函数式的风格，不熟悉这种风格的人看起来有点难以理解。 用函数式编程语言的话来说，这里的Aggregate其实就是foldr,
foldr::(a->b->b)->b->[a]->b
foldr 接受一个函数作为第一个参数，这个函数的参数有两个，类型为a,b,返回类型为b，第二个参数是类型b，作为起始值，第三个参数是一个类型为a的数组，foldr的功能是依次将数组中的a 和上次调用第一个参数函数（f )的返回值作为f的两个参数进行调用，第一次调用f的时候用起始值。对于C#来说，用面向对象的方式表示，是作为IEnummerable的一个扩展方法实现的，由于C# 不能直接将函数作为函数的参数传入，所以传入的是委托。说起来比较拗口，看一个例子：


代码如下:

static void AggTest()
{
int[] data = { 1, 2, 3, 4 };
var res = data.Aggregate("String", (str, val) => str + val.ToString());
Console.WriteLine(res);
}

最后输出的结果是String1234. 回到InvokeActionMethodWithFilters的实现上来，这里对应的类型a是IActionFilter，类型b是Func<ActionExecutedContext>，初始值是continuation。假设我们有3个filter,[f1,f2,f3]，我们来看下thunk最终是什么，
第一次： next=continue, filter=f1, 返回值 ()=>InvokeActionMethodFilter(f1, preContext, continue)
第二次：next=()=>InvokeActionMethodFilter(f1, preContext, continue), filter=f2
返回值：()=>InvokeActionMethodFilter(f2, preContext,()=> InvokeActionMethodFilter(f1, preContext, continue)),
最终： thunk= ()=>InvokeActionMethodFilter(f3,preContext,()=>InvokeActionMethodFilter(f2, preContext, ()=>InvokeActionMethodFilter(f1, preContext, continue)));
直到 return thunk()之前，所有真正的代码都没有执行，关键是构建好了thunk这个委托，把thunk展开成上面的样子，应该比较清楚真正的调用顺序什么样的了。这里花了比较多的笔墨介绍了如何通过Aggregate方法构造调用链，这里有一篇文章专门介绍了这个，也可以参考下。想象下，如果filter的功能就是先遍历调用f的Executing方法，然后调用Action方法，最后再依次调用f的Executed方法，那么完全可以用迭代来实现，大可不必如此抽象复杂，关键是ASP.NET MVC对于filter中异常的处理还有一些特殊之处，看下InvokeActionMethodFilter的实现：


代码如下:

internal static ActionExecutedContext InvokeActionMethodFilter(IActionFilter filter, ActionExecutingContext preContext, Func<ActionExecutedContext> continuation) {
filter.OnActionExecuting(preContext);
if (preContext.Result != null) {
return new ActionExecutedContext(preContext, preContext.ActionDescriptor, true /* canceled */, null /* exception */) {
Result = preContext.Result
};
}
bool wasError = false;
ActionExecutedContext postContext = null;
try {
postContext = continuation();
}
catch (ThreadAbortException) {
// This type of exception occurs as a result of Response.Redirect(), but we special-case so that
// the filters don't see this as an error.
postContext = new ActionExecutedContext(preContext, preContext.ActionDescriptor, false /* canceled */, null /* exception */);
filter.OnActionExecuted(postContext);
throw;
}
catch (Exception ex) {
wasError = true;
postContext = new ActionExecutedContext(preContext, preContext.ActionDescriptor, false /* canceled */, ex);
filter.OnActionExecuted(postContext);
if (!postContext.ExceptionHandled) {
throw;
}
}
if (!wasError) {
filter.OnActionExecuted(postContext);
}
return postContext;
}

代码有点长，首先就是触发了filter的OnActionExecuting方法，这是方法的核心。接下来的重点是 postContext = continuation(); 最后是OnActionExecuted方法，结合上面的展开式，我们可以知道真正的调用顺序将是:


代码如下:

f3.Executing->f2.Executing->f1.Exectuing->InvokeActionMethod->f1.Executed->f2->Executed->f3.Executed.

那么，源代码中的注释 // need to reverse the filter list because the continuations are built up backward 的意思也很明了了。需要将filter倒序排一下之后才是正确的执行顺序。
还有一类filter是当异常发生的时候触发的。在InvokeAction方法中可以看到触发它的代码放在一个catch块中。IExceptionFilter的触发流程比较简单，不多做解释了。唯一需要注意的是ExceptionHandled属性设置为true的时候就不会抛出异常了，这个属性在各种context下面都有，他们是的效果是一样的。比如在OnActionExecuted方法中也可以将他设置为true，同样不会抛出异常。这些都比较简单，不再分析其源代码，这篇文章比较详细的介绍了filter流程中出现异常之后的执行顺序。
最后说下Action Method的执行，前面我们已经得到了methodInfo，和通过data binding获得了参数，调用Action Method应该是万事俱备了。asp.net mvc这边的处理还是比较复杂的，ReflectedActionDescriptor会去调用ActionMethodDispatcher的Execute方法，这个方法如下:


代码如下:

public object Execute(ControllerBase controller, object[] parameters) {
return _executor(controller, parameters);
}

此处的_executor是
delegate object ActionExecutor(ControllerBase controller, object[] parameters);_exectuor被赋值是通过一个方法，利用Expression拼出方法体、参数，代码在（ActionMethodDispatcher.cs）：
static ActionExecutor GetExecutor(MethodInfo methodInfo)此处就不贴出了，比较复杂。这里让我比较费解的是，既然MethodInfo和parameters都有了，直接用反射就可以了，为什么还要如此复杂，我将上面的Execute方法改为:


代码如下:

public object Execute(ControllerBase controller, object[] parameters) {
return MethodInfo.Invoke(controller, parameters);
//return _executor(controller, parameters);
}

运行结果是完全一样的。我相信mvc源代码如此实现一定有其考虑，这个需要继续研究。
最后附上一张函数调用图，以便理解，仅供参考。图片较大，点击可看原图。