MVC4 WebAPI(二)——Web API工作方式

黄继华

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在上篇文章中和大家一起学习了建立基本的WebAPI应用，立刻就有人想到了一些问题：
1.客户端和WebService之间文件传输
2.客户端或者服务端的安全控制
要解决这些问题，要了解一下WebAPI的基本工作方式。

（一）WebAPI中工作的Class

在MVC中大家都知道，获取Request和Response使用HttpRequest和HttpResponse两个类，在WebAPI中使用两外两个类：
HttpRequestMessage 和HttpResponseMessage，分别用于封装Requset和Response。除了这两个类之外，还有一个常见的抽象类：HttpMessageHandler,用于过滤和加工HttpRequestMessage和HttpResponseMessage

（二）解决第一个问题

其实第一个问题之所以被提出来应该是和客户端有关，如果客户端的请求是我们手写提交的，比如使用HttpClient封装的请求，则要传递文件之前，我们一般会进行一次序列化，转化为二进制数组之类的，在网络上传输。这样的话，在Controller中的Action参数里，我们只需要接收这个二进制数组类型的对象就可以了。
但是如果客户端是Web Form呢，比如我们提交一个Form到指定的Controller的Action中，这个Action要接收什么类型的参数呢？
或者我们问另外一个问题，如果我将Web Form提交到一个WebAPI的Action中，我要怎么去取出这个表单中的数据呢？
其实我们应该想到：我们的Action设置的参数之所以能够被赋值，是因为WebAPI的架构中在调用Action时将HTTP请求中的数据解析出来分别赋值给Action中的参数，如果真是这样的话，我们只需要在Action中获取到HTTP请求，然后直接获取请求里面的数据，就能解决上面的问题。
这种想法是正确的，只不过，此时的HTTP请求已经不是最原始的HTTP Request，而是已经被转化成了HttpRequestMessage，在Action中，我们可以直接调用base.Requet来得到这个 HttpRequestMessage实例，通过这个实例我们就可以随心所欲的取出HTTP请求中想要的数据。

2.1从RequestMessage中获取普通表单数据

这里的普通表单是指不包含File的表单，也就是说表单的enctype值不是multipart/form-data，这时，表单的数据默认情况下是以Json来传递的
如下页面

<form name="form" action="~/api/FormSubmit?key=11234" method="post">
    <input type="text" name="key" id="txtKey" />
    <br />

    <input type="text" name="value" id="txtValue" />
    <br />
    
    <input type="submit" id="btnSubmit" value="Submit" />
     
</form>

捕获到的请求为

提交到对应的Action为：

        [HttpPost]
        public async void submitForm()
        {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            HttpContent content = Request.Content;
            JsonObject jsonValue = await content.ReadAsOrDefaultAsync<JsonObject>();
            foreach (var x in jsonValue)
            {
                sb.Append(x.Key);
                string va ;
                if (x.Value.TryReadAs<string>(out va))
                {
                    sb.Append(va);
                }
            }
        }

这样最后可以得到 Json的值：{"key":"123","value":"123"} sb处理后的值为：key123value123

注：在该action中使用到了关键字async和await，这些在4.5中新提出的关键字主要是用于进行多线程取值的，在MVCAPI的设计中，大部分的方法都被设计成类似于下面的方法

public static Task<T> ReadAsOrDefaultAsync<T>(this HttpContent content);

返回值是一个Task，这种返回新线程的方法虽然可以提高系统的响应能力，但是多线程取值会给编码带来不便，所以新出的关键字await用于阻塞当前线程并获取目标线程的返回值，在方法体中使用await关键字后要求将方法声明为async用来表示该方法是异步的，并且返回值必须为void或者将返回者封装在一个Task中
当然，如果你不喜欢这种写法，上面的action也可以写为：

            Task readTask = content.ReadAsOrDefaultAsync<JsonObject>().ContinueWith((task) => { jsonValue = task.Result; });
            readTask.Wait();

2.2从RequestMessage中获取multipart表单数据
将view页面改写为

<form name="form" action="~/api/FormSubmit?key=11234" method="post" enctype="multipart/form-data" >
    <input type="text" name="key" id="txtKey" />
    <br />
    <input type="text" name="value" id="txtValue" />
    <br />
    <input type="file" name="file" id="upFile" />
    <br />
    <input type="submit" id="btnSubmit" value="Submit" />
</form>

此时捕获到得请求是

这里的文件内容被捕获软件解析成字符串，当然如果我上传的是其他的非文本格式的文件，文件会被转化为二进制数组
这时如果我们不更改action，而直接调用，会发生错误，原因很明显，这个HTTP的报文内容是无法被转换为JSON的，这时我们需要将表单的报文解析成另外一种格式

                IEnumerable<HttpContent> bodyparts = await content.ReadAsMultipartAsync();
                foreach (var bodypart in bodyparts)
                {
                    string name;
                    name = bodypart.Headers.ContentDisposition.Name;
                    sb.Append(name + ":");
                    if (bodypart.Headers.Contains("filename"))
                    {
                        Stream stream = await bodypart.ReadAsStreamAsync();
                        StreamReader reader = new StreamReader(stream);
                        sb.Append(reader.ReadToEnd());
                        sb.Append("----");
                    }
                    else
                    {
                        string val = await bodypart.ReadAsStringAsync();
                        sb.Append(val);
                        sb.Append("----");
                    }
                }

得到的处理后的sb值为：

{"key":123----"value":123----"file":******{文件的内容}*****----}
整合后的Action为

        [HttpPost]
        public async void submitForm()
        {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            HttpContent content = Request.Content;
            if (content.IsMimeMultipartContent())
            {
                IEnumerable<HttpContent> bodyparts = await content.ReadAsMultipartAsync();
                foreach (var bodypart in bodyparts)
                {
                    string name;
                    name = bodypart.Headers.ContentDisposition.Name;
                    sb.Append(name + ":");
                    if (bodypart.Headers.Contains("filename"))
                    {
                        Stream stream = await bodypart.ReadAsStreamAsync();
                        StreamReader reader = new StreamReader(stream);
                        sb.Append(reader.ReadToEnd());
                        sb.Append("----");
                    }
                    else
                    {
                        string val = await bodypart.ReadAsStringAsync();
                        sb.Append(val);
                        sb.Append("----");
                    }
                }
            }
            else
            {
                JsonObject jsonValue = await content.ReadAsOrDefaultAsync<JsonObject>();
                foreach (var x in jsonValue)
                {
                    sb.Append(x.Key);
                    string va;
                    if (x.Value.TryReadAs<string>(out va))
                    {
                        sb.Append(va);
                    }
                }
            }
        }

（三）WebAPI工作方式

要想解决第二个问题就没这么容易了，我们需要更深入的理解WebAPI的工作方式。
其实对于WebAPI来说，它最初被设计为和WCF一样的：客户端、服务端两套结构，我们到现在之所以还没有提到客户端，是因为我们的请求别的方式来封装成HTTP请求或接收HTTP相应的，比如AJAX和Form表单提交。

在这里先给出一个服务端的响应工作流，让大家有个大体上的认识

（不得已在图片中加了水印，因为看到自己辛苦写的东西被人直接拿走，也不给出原文链接，心里真的不好受..希望不会影响大家的阅读...）
由于图片大小限制，所有的HttpRequestMessage被简写为HttpRequestMsg，HttpResponseMessage被简写了HttpResponseMsg

大家可以看到，HTTP的请求最先是被传递到HOST中的，如果WebAPI是被寄宿在IIS上的，这个HOST就是IIS上，HOST是没有能力也没有必要进行请求的处理的，请求通过HOST被转发给了HttPServer此时已经进入WebAPI的处理加工范围，HttpServer是 System.Net.HTTP中的一个类，通过HttpServer，请求被封装成了WebAPI中的请求承载类：HttpRequestMessage，这个封装后的请求可以经过一系列自定义的Handler来处理，这些handler串联成一个 pipeline，最后请求会被传递给HttpControlDispather，这个类通过对路由表的检索来确定请求将被转发到的具体的 Controller中的Action。

Client端的处理与服务端类似，直接上图：

其实根据微软的说法，他们本身就被设计成类似但是可以独立运行的结构

ASP.NET Web API has a pipeline for processing HTTP messages on both the client and server. The client and server sides are designed to be symmetrical but independent; you can use each half by itself. Both sides are built on some common objects:

HttpRequestMessagerepresents the HTTP request.

HttpResponseMessagerepresents the HTTP response.

HttpMessageHandlerobjects process the request and response.

直接看图，在客户端，Handlers pipeline最终是被传递到HttpClientHandler上的，由他负责HttpRequestMessage到HTTP请求的转换。

这里只说明一下Request，Response与其类似。

（四）解决第二个问题

由此我们早就可以看出，想要解决第二个问题，可以直接在Handler PipeLine中进行，这种AOP风格的过滤器（拦截器）在REST的Webservice的安全验证中应用很广，一般大家比较乐于在HTTP头或者在 HTTP请求的URL中加上身份验证字段进行身份验证，下面举一个在Http头中添加身份验证信息的小例子

4.1客户端
客户端的customhandler用于将身份验证信息添加入报头

    class RequestUpHandler : DelegatingHandler
    {
        protected override Task<HttpResponseMessage> SendAsync(HttpRequestMessage request, System.Threading.CancellationToken cancellationToken)
        {
            request.Headers.Add("key", "11234");
            return base.SendAsync(request, cancellationToken);
        }
    }

注：
1.customhandler继承自DelegatingHandler类，上面已经说过，WebAPI的客户端和服务端被设计为相互对应的两套结构，所以不论是在客户端还是服务端，customhandler都是继承自DelegatingHandler类
2.DelegatingHandler的sendAsync方法便是处理请求和接受请求时会被调用的方法，该方法返回值是HttPResponseMessage，接收的值为HttpRequestMessage，符合我们的一般认知
3.方法的最后，调用base.SendAsync是将Request继续向该pipeline的其他customHandler传递，并获取其返回值。由于该方法不包含Response的处理逻辑，只需直接将上一个CustomHandler的
返回值直接返回
客户端主程序

        static void Main(string[] args)
        {
            HttpClient client = new HttpClient(new RequestUpHandler() { InnerHandler = new HttpClientHandler() });
            HttpResponseMessage response = client.GetAsync("http://localhost:60023/api/FormSubmit").Result;
            response.Content.ReadAsAsync<string>().ContinueWith((str) => { Console.WriteLine(str.Result); });
            Console.Read();
        }

客户端的主程序创建了一个HttpClient，HttpClient可以接受一个参数，该参数就是CustomHandler，此处我们嵌入了我们定义的 RequestUpHandler，用于对Request报头进行嵌入身份验证码的处理，CustomHandler通过InnerHandler属性嵌入其内置的下一个CustomHandler，此处，由于没有下一个CustomerHandler，我们直接嵌入HttpClientHandler用于将HttpRequestMessage转化为HTTP 请求、将HTTP响应转化为HttpResponseMessage

4.2服务端
服务端的customHandler用于解析HTTP报头中的身份认证码

        protected override System.Threading.Tasks.Task<HttpResponseMessage> SendAsync(HttpRequestMessage request, System.Threading.CancellationToken cancellationToken)
        {
            int matchHeaderCount = request.Headers.Count((item) =>
            {
                if ("key".Equals(item.Key))
                {
                    foreach (var str in item.Value)
                    {
                        if ("11234".Equals(str))
                        {
                            return true;
                        }
                    }
                }
                return false;
            });
            if (matchHeaderCount>0)
            {
                return base.SendAsync(request, cancellationToken);
            }
            return Task.Factory.StartNew<HttpResponseMessage>(() => { return new HttpResponseMessage(HttpStatusCode.Forbidden); });
        }

注：代码的处理逻辑很简单：如果身份验证码匹配成功，则通过base.SendAsync继续将请求向下传递，否则返回直接中断请求的传递，直接返回一个响应码为403的响应，指示没有权限。
注意由于SendAsync的返回值需要封装在Task之中，所以需要使用Task.Factory.StartNew将返回值包含在Task中

将customHandler注入到HOST中
本例中WebAPI HOST在IIS上，所以我们只需将我们定义的CustomHandler在Application_Start中定义即可

        protected void Application_Start()
        {
            //省略其他逻辑代码

            GlobalConfiguration.Configuration.MessageHandlers.Add(new HttpUrlHandler());
        }

由于WebAPI Host在IIS上，所以HttpServer和HttpControllerDispatcher不用我们手工处理

在加上上面的处理后，如果没有身份验证码的请求，会得到如下的响应