【ASP.NET Core 基础知识】--中间件--内置中间件的使用

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2024-04-03
C#：单例，闭包，委托与事件，线程，Parallel，Params，扩展方法，接口与抽象类
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标签   ASP.NET .NET Core

ASP.NET Core 中包含很多内置的中间件，我们不可能对每一个内置的中间件进行一一讲解，并且中间件的使用步骤大致一样，因此本文讲解几个常用的内置中间件以及使用中间件的步骤，希望读者们可以举一反三。

一、内置中间件的介绍
1.1 静态文件中间件

在ASP.NET Core中，静态文件中间件是一种用于处理和提供静态文件的内置中间件。静态文件通常包括像样式表、脚本文件、图像以及其他客户端可以直接请求的文件。静态文件中间件能够有效地处理这些文件的请求，提高应用程序的性能。

  1. 配置静态文件中间件 要使用静态文件中间件，首先需要在Startup.cs文件的Configure方法中进行配置。以下是一个简单的配置示例：
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
    if (env.IsDevelopment())
    {
        app.UseDeveloperExceptionPage();
    }
    else
    {
        app.UseExceptionHandler("/Home/Error");
        app.UseHsts();
    }

    app.UseHttpsRedirection();
    app.UseStaticFiles(); // 配置静态文件中间件

    // 其他中间件和配置
}
  1. 设置静态文件路径和缓存 静态文件中间件默认会查找wwwroot文件夹中的静态文件。你可以通过以下方式更改默认的静态文件路径：
app.UseStaticFiles(new StaticFileOptions
{
    FileProvider = new PhysicalFileProvider(Path.Combine(Directory.GetCurrentDirectory(), "MyStaticFiles")),
    RequestPath = "/StaticFiles"
});

上述示例中，MyStaticFiles目录将被用作静态文件的根目录，而/StaticFiles路径将用于访问这些文件。 还可以配置静态文件中间件来启用缓存，以提高性能：

app.UseStaticFiles(new StaticFileOptions
{
    OnPrepareResponse = ctx =>
    {
        ctx.Context.Response.Headers.Add("Cache-Control", "public, max-age=600");
    }
});

上述示例中，Cache-Control头信息将被添加到响应中，允许浏览器缓存静态文件。

1.2 身份验证中间件

ASP.NET Core中的身份验证中间件用于处理用户身份验证和授权。身份验证是确保用户是谁的过程，而授权则是确定用户是否有权限执行特定操作的过程。

概念：

  • 认证(Authentication)：确认用户的身份。这可以是用户名和密码、令牌、证书等。
  • 授权(Authorization)：确定用户是否有权限执行某个操作或访问某个资源。
  • 声明(Claims)：关于用户的一些信息，例如名称、角色等。身份验证后，这些信息被封装在声明中，方便应用程序使用。
  • 身份(Authentication Scheme)：定义了身份验证的方法，如Cookies、Bearer Token等。

用法：

  • 配置身份验证中间件 在Startup.cs文件的ConfigureServices方法中配置身份验证服务：
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddAuthentication("MyAuthenticationScheme")
        .AddCookie("MyAuthenticationScheme", options =>
        {
            options.LoginPath = "/Account/Login";
            options.AccessDeniedPath = "/Account/AccessDenied";
        });

    // 其他服务配置
}

上述示例中，使用了Cookies作为身份验证方案，设置了登录和拒绝访问的路径。

  • 在管道中使用身份验证中间件 在Startup.cs文件的Configure方法中，将身份验证中间件添加到管道中：
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
    // 其他中间件

    app.UseAuthentication(); // 添加身份验证中间件

    // 其他中间件
}
  • 定义授权策略 在控制器或操作方法上使用Authorize特性来定义访问策略：
[Authorize(Policy = "RequireAdminRole")]
public class AdminController : Controller
{
    // 控制器的操作方法
}

在Startup.cs中定义授权策略：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    // 其他服务配置

    services.AddAuthorization(options =>
    {
        options.AddPolicy("RequireAdminRole", policy => policy.RequireRole("Admin"));
    });
}

上述示例中，要访问AdminController，用户必须具有"Admin"角色。

1.3 路由中间件

ASP.NET Core中的路由中间件用于将传入请求映射到处理请求的代码。路由是一个关键的组件，负责解释传入的URL并决定应该调用应用程序中的哪个处理程序。

概念：

  • 路由模式(Route Pattern)：定义了一个URL应该如何匹配路由。路由模式可以包含常规文本和参数。
  • 路由表(Route Table)：包含了路由规则和它们应该映射到的处理程序。
  • 控制器(Controller)：包含操作方法的类。控制器负责处理请求并生成响应。
  • 操作方法(Action Method)：控制器中的方法，负责处理请求的特定部分。

用法：

  • 配置路由中间件 在Startup.cs文件的ConfigureServices方法中配置路由服务：
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddControllersWithViews();
    // 其他服务配置
}
  • 在管道中使用路由中间件 在Startup.cs文件的Configure方法中，将路由中间件添加到管道中：
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
    // 其他中间件

    app.UseRouting(); // 添加路由中间件

    // 其他中间件
}
  • 定义路由规则 在Startup.cs文件的Configure方法中定义路由规则：
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
    // 其他中间件

    app.UseEndpoints(endpoints =>
    {
        endpoints.MapControllerRoute(
            name: "default",
            pattern: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
    });

    // 其他中间件
}

上述例子中，定义了一个默认的控制器路由，将请求映射到名为Home的控制器的Index方法。{controller}, {action}, 和 {id?} 是路由模式的参数。

1.4 异常处理中间件

ASP.NET Core中的异常处理中间件用于处理应用程序中发生的异常，提供一种集中管理和处理异常的机制。异常处理中间件可以捕获应用程序中未处理的异常，并将用户友好的错误信息返回给客户端，同时记录详细的错误信息以供开发人员调查。以下是关于异常处理中间件的概念和用法的信息：

异常处理中间件概念

异常处理中间件是一个用于集中处理应用程序异常的组件。它位于ASP.NET Core的请求处理管道中，可以截获在应用程序执行过程中抛出的未处理异常，然后执行相应的处理逻辑。异常处理中间件有助于提高应用程序的可靠性和用户体验。

概念：

  • 全局异常处理(Global Exception Handling)：异常处理中间件提供了一种机制，使开发人员能够定义全局的异常处理逻辑，而不必在每个操作方法中都进行异常处理。
  • 用户友好的错误页面(User-Friendly Error Pages)：异常处理中间件可以配置以显示友好的错误页面，而不是将详细的异常信息暴露给终端用户。
  • 日志记录(Logging)：除了提供用户友好的错误页面外，异常处理中间件还通常记录异常信息，以便开发人员能够追踪和调查应用程序中的问题。

用法：

  • 配置异常处理中间件 在Startup.cs文件的Configure方法中配置异常处理中间件：
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
    // 其他中间件

    if (env.IsDevelopment())
    {
        app.UseDeveloperExceptionPage(); // 在开发环境下显示详细的异常信息页面
    }
    else
    {
        app.UseExceptionHandler("/Home/Error"); // 在生产环境下使用自定义的错误页面
        app.UseHsts();
    }

    // 其他中间件
}

上述例子中，如果应用程序运行在开发环境，将使用UseDeveloperExceptionPage中间件来显示详细的异常信息页面；如果运行在生产环境，将使用UseExceptionHandler中间件来显示自定义的错误页面。

  • 自定义错误页面 在Startup.cs文件中定义自定义的错误页面：
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
    // 其他中间件

    app.UseExceptionHandler("/Home/Error");
    app.UseHsts();

    // 其他中间件
}

上述例子中，/Home/Error是一个控制器中的操作方法，用于显示自定义的错误页面。

  • 异常日志记录 通常，你还希望记录应用程序中发生的异常。这可以通过配置日志记录中间件来实现：
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env, ILogger<Startup> logger)
{
    // 其他中间件

    app.UseExceptionHandler(errorApp =>
    {
        errorApp.Run(async context =>
        {
            context.Response.StatusCode = 500; // 设置HTTP状态码为500
            context.Response.ContentType = "text/html";

            var exceptionHandlerPathFeature = context.Features.Get<IExceptionHandlerPathFeature>();

            if (exceptionHandlerPathFeature?.Error != null)
            {
                // 记录异常信息
                logger.LogError($"Error: {exceptionHandlerPathFeature.Error}");

                // 渲染自定义错误页面或返回友好的错误信息给用户
                await context.Response.WriteAsync("An unexpected error occurred! Please try again later.");
            }
        });
    });

    // 其他中间件
}

上述例子中，通过ILogger<Startup>来记录异常信息，并向用户返回一个友好的错误信息。你可以根据应用程序的需要，定制异常处理逻辑和错误页面的显示方式。

二、使用内置中间件的步骤
2.1 使用步骤

在ASP.NET Core中，中间件是一种模块化的组件，可以处理HTTP请求和响应。通过在Startup.cs文件中配置中间件，你可以将它们添加到应用程序的请求处理管道中。以下是在ASP.NET Core项目中添加中间件的一般步骤：

创建ASP.NET Core 项目：首先，创建一个ASP.NET Core项目，可以是空白项目、MVC项目或Web API项目。

打开Startup.cs文件：在项目中找到Startup.cs文件，这是应用程序的启动类。

在Configure方法中添加中间件：Configure方法是用于配置HTTP请求管道的地方。在这个方法中，通过使用IApplicationBuilder的方法将中间件添加到管道中。以下是添加一个示例中间件的基本结构：

public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
    // 其他中间件

    app.UseMyMiddleware(); // 添加自定义中间件

    // 其他中间件
}

上述示例中，UseMyMiddleware是添加自定义中间件的方法。你需要替换它为你要添加的中间件的实际方法。

配置中间件的顺序和参数：中间件的顺序很重要，因为它决定了它们在管道中执行的顺序。通常，先添加的中间件先执行。某些中间件可能需要配置参数，你可以通过调用相应的配置方法来完成。

public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
    // 其他中间件

    app.UseMyMiddleware(); // 添加自定义中间件

    app.UseStaticFiles(); // 添加静态文件中间件

    // 其他中间件
}

在上述示例中，UseStaticFiles是内置的静态文件中间件，被添加在UseMyMiddleware之后。

2.3 示例：使用多个内置中间件构建应用

下面是一个示例，演示如何在ASP.NET Core应用程序中使用多个内置中间件构建一个简单的Web应用。在这个示例中，我们将使用静态文件中间件、身份验证中间件和路由中间件。 首先，确保你已经创建了一个ASP.NET Core项目。以下是一些基本的步骤：

  1. 创建一个新的ASP.NET Core Web应用程序。
  2. 打开Startup.cs文件。 下面是一个示例，演示如何使用静态文件中间件、身份验证中间件和路由中间件：
using Microsoft.AspNetCore.Builder;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.Extensions.Configuration;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;

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

        public IConfiguration Configuration { get; }

        public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
        {
            services.AddAuthentication("MyAuthenticationScheme")
                .AddCookie("MyAuthenticationScheme", options =>
                {
                    options.LoginPath = "/Account/Login";
                    options.AccessDeniedPath = "/Account/AccessDenied";
                });

            services.AddControllersWithViews();
        }

        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
        {
            if (env.IsDevelopment())
            {
                app.UseDeveloperExceptionPage();
            }
            else
            {
                app.UseExceptionHandler("/Home/Error");
                app.UseHsts();
            }

            app.UseHttpsRedirection();
            app.UseStaticFiles(); // 静态文件中间件

            app.UseRouting(); // 路由中间件

            app.UseAuthentication(); // 身份验证中间件
            app.UseAuthorization();

            app.UseEndpoints(endpoints =>
            {
                endpoints.MapControllerRoute(
                    name: "default",
                    pattern: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
            });
        }
    }
}

在这个示例中，我们做了以下几件事情：

  1. 身份验证中间件：我们使用了身份验证中间件，并配置了Cookie身份验证方案。在ConfigureServices中，我们添加了身份验证服务，然后在Configure中启用了身份验证中间件。
  2. 路由中间件：我们使用了路由中间件，并在Configure中配置了一个默认的控制器路由。这个路由将匹配控制器、操作方法和可选的参数。
  3. 静态文件中间件：我们使用了静态文件中间件，通过app.UseStaticFiles()来提供静态文件，例如样式表、脚本文件和图像。
  4. 异常处理中间件：在开发环境下，我们使用了开发者异常页，而在生产环境下，我们使用了自定义错误页面并启用了HTTP Strict Transport Security (HSTS)。

这只是一个简单的示例，实际项目中你可能会使用更多的中间件，具体取决于应用程序的需求。通过适当配置和组合内置中间件，你可以构建出功能强大的ASP.NET Core应用程序。

三、最佳实践和注意事项

在使用内置中间件时，遵循一些最佳实践和注意事项可以帮助确保你的ASP.NET Core应用程序的性能、安全性和可维护性。以下是一些建议：

  1. 中间件的顺序很重要 确保在管道中正确地排列中间件的顺序，因为它们的执行顺序对应用程序的行为有影响。通常，先添加的中间件先执行。例如，静态文件中间件通常应该在MVC路由中间件之前，以确保能够正确处理静态文件的请求。
app.UseStaticFiles(); // 静态文件中间件
app.UseRouting();     // 路由中间件
app.UseEndpoints(...); // MVC路由中间件
  1. 尽量避免过度使用中间件 不要过度使用中间件。只添加应用程序需要的中间件，避免在管道中引入不必要的复杂性。过多的中间件可能会导致性能下降和难以维护的代码。
  2. 定期更新和维护 定期检查并更新你的中间件和相关NuGet包，以确保应用程序始终能够受益于最新的性能优化、安全性修复和功能增强。
  3. 安全性配置 确保按照安全最佳实践配置中间件。例如，在使用静态文件中间件时，确保不向客户端泄漏敏感文件。在使用身份验证中间件时，采用安全的身份验证方案和合适的登录路径和访问拒绝路径。

通过遵循这些最佳实践和注意事项，可以确保你的ASP.NET Core应用程序在性能、安全性和可维护性方面达到最佳状态。

四、总结

ASP.NET Core中的中间件是构建灵活且高效Web应用的关键组件。通过内置中间件，我们能实现静态文件处理、身份验证和路由等核心功能。最佳实践包括正确排列中间件顺序、合理配置异常处理、静态文件和身份验证中间件，并定期维护和更新。这样，我们能够确保应用程序具备良好的性能、安全性和可维护性。通过结合这些中间件，开发者可以构建强大、灵活的ASP.NET Core应用，满足不同场景的需求。

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