ASP.NET管线与应用程序生命周期

ASP.NET Web编程原理 之

8.2 ASP.NET管线与应用程序生命周期

8.1节介绍了IIS的系统架构和HTTP请求处理的总体流程，从中可以知道每个ASP.NET网站都对应着一个Web应用程序，此Web应用程序可以响应HTTP请求，为用户提供所需的信息。那么，ASP.NET应用程序具体是如何响应HTTP请求的？包括哪些具体的处理流程？这涉及到ASP.NET应用程序的生命周期问题。

8.2.1 ASP.NET应用程序生命周期*

本节以IIS 6为例分步介绍ASP.NET应用程序处理HTTP请求的处理流程。IIS 7的处理过程与IIS 6相比有些小变化，但总体上是一致的。

1 浏览器发出访问某ASP.NET网页的HTTP请求

假设这个请求是针对此网页所属的ASP.NET应用程序的第一次请求。

当此请求到达Web服务器时，由HTTP.SYS负责接收，根据此请求的URL，HTTP.SYS将其传递给此ASP.NET应用程序所对应的应用程序池，由在此应用程序池中运行的工作者进程负责处理请求[1]。

工作者进程接收到这个请求之后，装载专用于处理ASP.NET页面的一个ISAPI扩展“aspnet_isapi.dll”，并将HTTP请求传给它。

工作者进程加载完aspnet_isapi.dll后，由aspnet_isapi.dll负责加载ASP.NET应用程序的运行环境――CLR[2]。　

工作者进程工作于非托管环境（指Windows操作系统本身）之中，而.NET中的对象则工作于托管环境（指CLR）之中，aspnet_isapi.dll起到了一个沟通两者的桥梁作用，将收到的HTTP请求（由非托管环境传来）转发给相应.NET对象（处于托管环境中）处理。

2 创建ApplicationManager对象和应用程序域

加载CLR之后，由ApplicationManager类负责创建一个应用程序域。每个ASP.NET应用程序都运行于自己的应用程序域中，由唯一的应用程序标识符标识。

每个应用程序域都对应着一个ApplicationManager类的实例，由它来负责管理运行在域中的ASP.NET应用程序（比如启动和停止一个ASP.NET应用程序，在指定的ASP.NET应用程序中创建对象等等）。

3 创建HostingEnvironment对象

在为ASP.NET应用程序创建应用程序域的同时，会创建一个HostingEnvironment对象，此对象提供了ASP.NET应用程序的一些管理信息（比如ASP.NET应用程序的标识，对应的虚拟目录和物理目录），并提供了一些附加的功能（比如在应用程序域中注册一个对象，模拟特定的用户等等）。

4为每个请求创建 ASP.NET 核心对象

当应用程序域创建完成之后，一个ISAPIRuntime对象被创建，并自动调用它的ProcessRequest()方法。在此方法中，ISAPIRuntime对象根据传入的HTTP请求创建一个HttpWorkerRequest对象，此对象以面向对象的方式包装了HTTP请求的各种信息（这就是说，原始的HTTP请求信息被封装为HttpWorkerRequest对象）。然后，调用ISAPIRuntime对象的StartProcessing()方法启动整个HTTP请求处理过程（此即“HTTP管线：HTTP Pipeline”），在这个处理过程的开端，一个HttpRuntime类型的对象被创建，前面创建好的HttpWorkerRequest对象作为方法参数被传送给此HttpRuntime对象的ProcessRequest()方法。

在HttpRuntime类的ProcessRequest()方法中完成了一些非常重要的工作，其中与Web软件工程师关系最紧密的是：

HttpRuntime类的ProcessRequest()方法根据HttpWorkerRequest对象中所提供的HTTP请求信息，创建了一个HttpContext对象。

HttpContext对象之所以重要，是因为此对象包容了另两个在ASP.NET编程中非常常见的对象：HttpResponse和HttpRequest。

HttpRequest对象中的信息来自于原始的HTTP请求，比如它的Url属性就代表了原始HTTP请求信息中的URL。

而HttpResponse对象则拥有一些属性和方法，用于生成要返回给浏览器的信息。

Page类提供了相应的属性来引用这两个对象，因此在ASP.NET网页中可以直接使用“Requset”和“Response”属性来访问这两个对象。例如：

<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

public partial class _Default : System.Web.UI.Page

{

protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

{

Response.Write(Request.Url);

}

}

Page类的Context属性引用HttpContext对象，因此，上述代码也可以改写为以下形式：

public partial class _Default : System.Web.UI.Page

{

protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

{

this.Context.Response.Write(this.Context.Request.Url);

}

}

关于HttpContext、HttpResponse和HttpRequest这三个对象，必须掌握以下的要点：

l HttpContext对象包容HttpResponse和HttpRequest这两个对象，可以从HttpRequest对象获取HTTP请求的相关信息，而要向浏览器输出的内容可以通过调用HttpResponse的方法实现。

l 针对每个HTTP请求，ASP.NET都会创建一个HttpContext对象，在整个HTTP处理过程中，此对象都是可以访问的。

5 分配一个HttpApplication 对象用于处理请求

HttpRuntime类的ProcessRequest()方法除了创建HttpContext对象之外，还完成了另一个很重要的工作——向HttpApplicationFactory类的一个实例[3]申请分配一个HttpApplication 对象用于管理整个HTTP请求处理管线中的各种事件。

HttpApplicationFactory对象负责管理一个HttpApplication对象池[4]，当有HTTP请求到来时，如果池中还有可用的 HttpApplication对象，就直接分配此对象用于处理HTTP请求，否则，创建一个新的HttpApplication对象。

6 HttpApplication对象启动HTTP管线

HttpApplication对象负责装配出整个“HTTP请求处理管线（HTTP Pipeline）”，可以将“HTTP请求处理管线”与现代工厂中的“生产流水线”做个类比。前面步骤中创建好的HttpContext对象就是这个生产流水线要加工的“产品”，当它流经“生产流水线”的不同部分时，将被进行特定的加工和处理过程。

这些特定的“加工和处理过程”是怎样进行的？

简单地说，HttpContext对象经过“生产流水线”的不同部分时，HttpApplication对象会先后激发出一连串的事件[5]。一种特定的组件——HTTP模块（HTTP Module）可以响应这些事件，在此事件响应代码中可以对HttpContext对象进行“加工和处理”，从这个意义上说，HTTP模块可以看成是“生产流水线”中的工人。HTTP模块其实就是前面所介绍过的“ISAPI筛选器”。

HTTP模块对象是在HttpApplication对象的InitModules()方法[6]中被创建的，我们一般在HTTP模块对象Init()方法[7]中书写代码使其可以响应HttpApplication对象所激发的特定事件。

ASP.NET提供了一些预定义的HTTP模块响应特定的事件，Web软件工程师也可以编写自己的HTTP模块并将其插入到“HTTP请求处理管线”中[8]。

在流水线的中部（处理完了相关的事件），HttpContext对象被最终的Page对象所接收（这就是为何可以在ASP.NET页面中通过Page类定义的Context属性访问HttpContext对象的原因）。

每个被访问的ASP.NET页面都会被转换为一个“派生自Page类的页面类”。

注意：Page类实现了IHttpHandler接口，此接口定义了一个ProcessRequest()方法。

ASP.NET页面类生成以后被自动编译为程序集，然后其ProcessRequest()方法被自动调用（因为Page类实现了IHttpHandler接口，所以肯定有此方法）。在此方法中，Web软件工程师编写的代码被执行（如果有的话）。ProcessRequest()方法的执行结果再次被HttpContext对象所承载，控制又转回到“HTTP请求处理流水线”中，HttpApplication对象继续激发后继的事件。这时，如果还有特定的HTTP模块响应这些事件，则它们会被自动调用。

HttpContext对象带着最后的处理结果来到了“HTTP请求处理管线”的未端，其信息被取出来，再次以aspnet_isapi.dll为桥梁传送给工作者进程。工作者进程再将HTTP请求的处理结果转给HTTP.SYS，由它负责将结果返回给浏览器。

根据前面的介绍，可以将整个Http管线分成三段：预处理阶段à处理阶段à后处理阶段（图 8‑14）。

<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" /><shapetype id="_x0000_t75" stroked="f" filled="f" path="m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe" o:preferrelative="t" o:spt="75" coordsize="21600,21600"><stroke joinstyle="miter"></stroke><formulas><f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></f><f eqn="sum @0 1 0"></f><f eqn="sum 0 0 @1"></f><f eqn="prod @2 1 2"></f><f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></f><f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></f><f eqn="sum @0 0 1"></f><f eqn="prod @6 1 2"></f><f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></f><f eqn="sum @8 21600 0"></f><f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></f><f eqn="sum @10 21600 0"></f></formulas><path o:connecttype="rect" gradientshapeok="t" o:extrusionok="f"></path><lock aspectratio="t" v:ext="edit"></lock></shapetype><shape id="_x0000_i1025" style="WIDTH: 414.75pt; HEIGHT: 222.75pt" o:ole="" type="#_x0000_t75"><imagedata o:title="" src="file:///C:%5CUsers%5CJINXUL~1%5CAppData%5CLocal%5CTemp%5Cmsohtmlclip1%5C01%5Cclip_image001.emz"></imagedata></shape>

图 8‑14 HTTP管线的三个阶段

如图 8‑14所示，HTTP管线的预处理和后处理阶段主要由多个HTTP模块参与，通过事件来驱动，这两个阶段完成的工作主要是对HttpContext对象的各种属性进行修改。

对HTTP请求的处理过程最终是由一个实现IHttpHandler接口的对象在“处理阶段”完成的。每一个ASP.NET网页生成的页面类都实现了此接口。创建出合适的HTTP请求处理对象的工作由PageHandlerFactory对象[9]负责完成。

由此可见，实现了IHttpHandler接口的对象负责处理HTTP请求，这就是它被称为“Handler（处理程序）”的原因。

除了最常见的ASP.NET网页之外，Web软件工程师还可以创建自己的实现了IHttpHandler接口的对象，并将其插入到HTTP管线中用于处理HTTP请求。

当HTTP请求处理完毕，相关的对象被释放，但创建的应用程序域，以及HttpApplication等对象仍然存活，以响应下一次HTTP请求。

7 ASP.NET应用程序生命周期小结

本节中介绍了ASP.NET应用程序的生命周期，这是一个相当复杂的过程，也许用以下通俗的类比更容易理解：

l “HTTP请求处理管线”就是一条现代工厂中的“生产流水线”，HttpContext对象就是这条流水线上要加工的产品。

l HttpHandler（HTTP处理程序）对象是整个“产品生产线”的核心，由它负责将产品装配成形。

l HttpModule（HTTP模块）相当于“生产线”上的辅助工人，他们对产品（HttpContext对象）进行“预处理”（为装配产品作准备）和“后处理”（为产品出厂作准备，比如贴商标）。

l HttpApplication对象是整个“生产线”的“领导” ，他负责给“生产线”分配工人（初始化并装载所有注册的HttpModule），然后会激发一系列的事件（被称为“ASP.NET应用程序事件”），特定的HttpModule负责响应特定的事件。

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[1] 如果工作者进程不存在，则IIS监控程序WAS会创建一个，否则，复用已有的工作者进程。

[2] IIS 7集成模式下，由于CLR是预加载的，所以这一步就不需要了。

[3] “类的实例”与“类的对象”含义等同，都是指以类为模板创建出来的对象。

[4] 对象池（object pool）是面向对象软件系统常见的一种对象组织方式，可以将其看成是一个对象容器。对象池中放有事先创建好的多个对象。当外界需要某个对象时，可以直接从池中取出一个现成的对象使用，这就避免了频繁创建对象所带来的性能损失。

[5] HttpApplication定义了相当多的事件，完整的事件清单请查看MSDN。

[6] 此方法会在获取HttpApplication对象时被自动调用。

[7] 所有HTTP模块都要实现IHttpModule接口，Init()方法由此接口所定义。

[8] 通过在Web.Config中插入特定的内容可以将自定义的HTTP模块加入到HTTP请求的处理流程中。

[9] 这是ASP.NET技术框架中的另一个核心类。

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本系列文章结束语：

理解Http PipeLine在ASP.NET编程中有着重要的意义，只有对它有所了解，才能理解开发中遇到的种种问题，并为学习和掌握更复杂的Web开发技术（比如自定义HttpModule和HttpHandler）打下基础。

到此为止，有关ASP.NET Web编程原理的系列文章就贴完了。之所以只贴这部分，是因为我发现许多ASP.NET技术书籍对这一部分内容都语焉不详，一带而过，而这一部分又是非常重要的，期望这四篇文章能对大家有所帮助。其他的常规内容绝大多数ASP.NET技术书籍都有，就不再赘述了。

本文如有错误及疏漏之处，也恳求高手指出。

祝大家学习顺利。

金旭亮

2008年国庆于北京