为ASP.NET MVC扩展异步Action功能（上）

　　异步请求处理是ASP.NET 2.0中引入的高级特性，它依托IO Complete Port，对于提高IO密集型应用程序的吞吐量非常重要（详见原理描述和性能测试）。但是目前ASP.NET MVC框架缺少异步Action功能，这也就是老赵经常挂在嘴边的那个“目前ASP.NET MVC所缺少的非常重要的功能”。在TechED 2008 China的Session中我曾经给出过一个所谓的“解决方案”，但是它复杂性之高使那个解决方案有太多限制。为了弥补TechED上的遗憾，以及准备.NET开发大会上的ASP.NET MVC最佳实践的Session，我在春节休假期间仔细思考了一下这方面的问题，得出了一个相对不错的扩展：完整，方便，并且非常轻巧——核心逻辑代码只有200行左右，这意味着绝大部分功能将会委托给框架中现成的内容，确保了扩展的稳定，高效并且拥有较好的向后兼容性。

　　值得一提的是，我在1/26号便基于ASP.NET MVC的Beta版本写出了这个扩展的第一个版本，而在不久之后微软发布了ASP.NET MVC RC。我在移植解决方案的过程中发现ASP.NET MVC RC在框架设计上进行了较大的改进，这使得我在构建扩展时的策略发生了些许变化。令人欣喜的是，RC版本的这些变化对于构建一个扩展，尤其是现在这种“低端”级别的扩展变得更加容易。ASP.NET MVC框架实现了它“到处可扩展”的承诺。

　　那么我们现在就来详细分析一下这个扩展的实现方式。

请求处理方式的改变

　　在制定基本改造策略之前，我们需要了解ASP.NET MVC框架目前的架构及请求处理流程。如下：

1. 在应用程序启动时（此时还没有接受任何请求），将针对MVC请求的Route策略注册至ASP.NET Routing模块。此时每个Route策略（即Route对象）中的RouteHandler属性为ASP.NET MVC框架中的MvcRouteHandler。
2. 当ASP.NET Routing模块接收到一个匹配某个Route策略的HTTP请求时，将会调用该Route对象中RouteHandler对象的GetHttpHandler以获取一个HttpHandler，并交由ASP.NET执行。MvcRouteHandler永远将返回一个MvcHandler对象。
3. MvcHandler在执行时，将取出RouteData中的controller值，并以此构建一个实现了IController接口的控制器对象，并调用IController接口的Execute方法执行该控制器。
4. 对于一个ASP.NET MVC应用程序来说，大部分控制器将会继承System.Web.Mvc.Controller类型。Controller类将会从RouteData获取action值，并交给实现IActionInvoker接口的对象来执行一个Action。
5. ……

　　如果我们要将这个流程改造成异步处理，那么就要让它符合ASP.NET架构中的异步处理方式。ASP.NET架构对于异步请求的处理可以体现在好几种方式上，例如异步页面，异步Http Module等，而最适合目前场合的做法自然是异步Http Handler。为实现一个异步Handler，我们需要让处理请求的Handler实现IHttpAsyncHandler接口，而不是传统的IHttpHandler接口。IHttpAsyncHandler接口中的BeginProcessRequest和EndProcessRequest两个方法构成了.NET中的APM（Aynchronous Programming Model，异步编程模型）模式，可以使用“二段式”的异步调用来处理一个HTTP请求。

　　您应该已经发现，如果我们要支持异步Action，就必须根据当前的请求信息来确认究竟是执行一个IHttpHandler对象还是IHttpAsyncHandler对象。而在ASP.NET MVC框架在默认情况下是在Http Handler（即MvcHandler对象）内部进行控制器的检查，构造和调用。这为时已晚，我们必须讲这些逻辑提前到Routing过程中才行。幸运的是，ASP.NET Routing所支持的IRouteHandler就像是ASP.NET中的IHttpHandlerFactory，可以根据情况生成不同的Handler来执行。因此，我们只要构建一个新的IRouteHandler类型即可。于是就诞生了AsyncMvcRouteHandler——可以想象的出，其中的部分代码与框架中的MvcHandler相同，因为在一定程度上我们的确只是把原本在MvcHandler里做的事情给提前了：

public class AsyncMvcRouteHandler : IRouteHandler
{
    public IHttpHandler GetHttpHandler(RequestContext requestContext)
    {
        string controllerName = requestContext.RouteData.GetRequiredString("controller");

        var factory = ControllerBuilder.Current.GetControllerFactory();
        var controller = factory.CreateController(requestContext, controllerName);
        if (controller == null)
        {
            throw new InvalidOperationException(...);
        }

        var coreController = controller as Controller;
        if (coreController == null)
        {
            return new SyncMvcHandler(controller, factory, requestContext);
        }
        else
        {

            string actionName = requestContext.RouteData.GetRequiredString("action");
            return IsAsyncAction(coreController, actionName, requestContext) ?
                (IHttpHandler)new AsyncMvcHandler(coreController, factory, requestContext) :
                (IHttpHandler)new SyncMvcHandler(controller, factory, requestContext);
        }
    }

    internal static bool IsAsyncAction(
        Controller controller, string actionName, RequestContext requestContext)
    {
        ...
    }
}

　　在GetHttpHandler方法中，我们先从RouteData的controller字段中获取控制器的名字，并通过注册在ControllerBuilder上的Factory来创建一个实现了IController接口的控制器对象。由于我们需要使用Controller类中包含的ActionInvoker来辅助检测Action的异步需求，因此我们会设法将其转化为Controller类型。如果转换成功，就会取出RouteData中的action字段的值，并通过IsAsyncAction方法来确认当前Action是否应该异步执行。如果是，则返回一个实现了IHttpAsyncHandler的AsyncMvcHandler对象，否则就返回一个实现IHttpHandler的SyncMvcHandler对象。

　　至于AsyncMvcRouteHandler的使用，只需在MapRoute时将Route Handler重新设置一下即可：

public static void RegisterRoutes(RouteCollection routes)
{
    routes.IgnoreRoute("{resource}.axd/{*pathInfo}");

    routes.MapRoute(
        "Default",                                              // Route name
        "{controller}/{action}/{id}",                           // URL with parameters
        new { controller = "Home", action = "Index", id = "" }  // Parameter defaults
    ).RouteHandler = new AsyncMvcRouteHandler();
}

检查是否为异步Action

　　从上面的代码中我们已经形成了一个约定：如果要执行一个异步Action，那么控制器对象必须为Controller类型。这个约定的目的是为了使用Controller类中包含的IActionInvoker——确切地说，是ControllerActionInvoker类型里的功能。因此，另一个约定便是Controller的ActionInvoker对象必须返回一个ControllerActionInvoker的实例。

　　ControllerActionInvoker中有一些辅助方法，能够返回对于一个Controller或Action的描述对象。从一个Action描述对象中我们可以获取关于这个Action的各种信息，而它是否被标记了AsyncActionAttribute，就是我们判断这个Action是否应该被异步执行的依据。如下：

private static object s_methodInvokerMutex = new object();
private static MethodInvoker s_controllerDescriptorGetter;

internal static bool IsAsyncAction(
    Controller controller, string actionName, RequestContext requestContext)
{
    var actionInvoker = controller.ActionInvoker as ControllerActionInvoker;
    if (actionInvoker == null) return false;

    if (s_controllerDescriptorGetter == null)
    {
        lock (s_methodInvokerMutex)
        {
            if (s_controllerDescriptorGetter == null)
            {
                BindingFlags bindingFlags = BindingFlags.Instance | BindingFlags.NonPublic;
                MethodInfo method = typeof(ControllerActionInvoker).GetMethod(
                    "GetControllerDescriptor", bindingFlags);
                s_controllerDescriptorGetter = new MethodInvoker(method);
            }
        }
    }

    var controllerContext = new ControllerContext(requestContext, controller);
    var controllerDescriptor = (ControllerDescriptor)s_controllerDescriptorGetter.Invoke(
        actionInvoker, controllerContext);
    var actionDescriptor = controllerDescriptor.FindAction(controllerContext, actionName);
    return actionDescriptor == null ? false :
        actionDescriptor.GetCustomAttributes(typeof(AsyncActionAttribute), false).Any();
}

　　ControllerActionInvoker类型中有个protected方法GetControllerDescriptor，它接受一个ControllerContext类型的参数，并返回一个ControllerDescriptor对象来描述当前控制器，而从该描述对象中可以通过FindAction方法获得一个ActionDescriptor对象来描述即将执行的Action。如果是一个不存在的Action，那么就返回false，最后就通过SyncMvcHandler对象来执行默认的行为。当且仅当该Action上拥有AsyncActionAttribute标记时，才说明它应该被异步执行，返回true。此外，这段代码中用到了MethodInvoker，这是一个辅助类，它来源于Fast Reflection Library，它实现了反射调用功能，但是它的性能十分接近于方法的直接调用，我在这篇文章中详细描述了这个项目的功能和使用。

　　这段代码便涉及到ASP.NET MVC RC版本在Beta版本基础上的改进。在原先的ControllerActionInvoker类中只有获取Action方法的MethodInfo，而没有RC中各描述对象这样的抽象类型。从目前的设计上来看，我们使用的都是基于反射的抽象描述类型的子类。例如默认情况下，我们通过ActionDescriptor抽象类型访问的实际上是ReflectedActionDescriptor类型的实例。这是一个很有用的改进，由于我们通过描述对象进行抽象，于是我们就可以：

• 使用不同的实现方式来描述各对象，默认情况下是使用基于反射（也就是“约定”）的实现，如果需要的话我们也可以使用基于配置文件的方式替换现有实现。
• 使用特定对象的描述方式可以不拘泥于内部细节，例如一个异步的Action可能就由两个方法组成。
• 有了特定的描述对象，也方便添加额外的属性，例如该Action是否应该异步执行，是否应该禁用Session State等等。
• ……