ASP.NET MVC涉及到的5个同步与异步，你是否傻傻分不清楚？[下篇]

2021-07-06 07:42:48

关于ASP.NET MVC对请求的处理方式（同步或者异步）涉及到的五个组件，在《上篇》中我们谈了三个（MvcHandler、Controller和ActionInvoker），现在我们来谈余下的两个，即ControllerDescriptor和ActionDescriptor，这五个组件的执行并非孤立的，而是具有议定的关系。相信读者认真阅读了这两篇文章后，会对整个请求的处理方式有一个深刻的理解。[本文已经同步到《How ASP.NET MVC Works?》中]

目录
一、MvcHandler的同步于异步
二、Controller的同步与异步
三、ActionInvoker的同步与异步
四、ControllerDescriptor的同步与异步
五、ActionDescriptor的同步与异步
    1、实例演示：AsyncActionInvoker对ControllerDescriptor的创建
    2、AsyncController、AsyncControllerActionInvoker与AsyncActionDescriptor
    3、Action方法的执行

四、ControllerDescriptor的同步与异步

如果采用ControllerActionInvoker，Action总是以同步的方式来直接，但是当AsyncControllerActionInvoker作为Controller的ActionInvoker时，并不意味着总是以异步的方式来执行所有的Action。至于这两种类型的ActionInvoker具体采用对Action的怎样的执行方式，又涉及到两个描述对象，即用于描述Controller和Action的ControllerDescriptor和ActionDescriptor。

通过前面“Model的绑定”中对这两个对象进行过相应的介绍，我们知道在ASP.NET MVC应用编程接口中具有两个具体的ControllerDescriptor，即ReflectedControllerDescriptor和ReflectedAsyncControllerDescriptor，它们分别代表同步和异步版本的ControllerDescriptor。

   1: public class ReflectedControllerDescriptor : ControllerDescriptor
   2: {
   3:     //省略成员
   4: }
   5:  
   6: public class ReflectedAsyncControllerDescriptor : ControllerDescriptor
   7: {
   8:     //省略成员
   9: }

ReflectedControllerDescriptor和ReflectedAsyncControllerDescriptor并非对分别实现了IController和IAyncController接口的Controller的描述，而是对直接继承自抽象类Controller和AsyncController的Controller的描述。它们之间的区别在于创建者的不同，在默认情况下ReflectedControllerDescriptor和ReflectedAsyncControllerDescriptor分别是通过ControllerActionInvoker和AsyncControllerActionInvoker来创建的。ActionInvoker和ControllerDescriptor之间的关系可以通过如下图所示的UML来表示。

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ActionInvoker与ControllerDescriptor之间的关系可以通过一个简单的实例来验证。在通过Visual Studio的ASP.NET MVC项目模板创建的空Web应用中，我们自定义了如下两个分别继承自ControllerActionInvoker和AsyncControllerActionInvoker的ActionInvoker类型。在这两个自定义ActionInvoker中，定义了公有的GetControllerDescriptor方法覆盖了基类的同名方法（受保护的虚方法），并直接直接调用基类的同名方法根据提供的Controller上下文的到相应的ControllerDescriptor对象。

   1: public class FooActionInvoker : ControllerActionInvoker
   2: { 
   3:     public new ControllerDescriptor GetControllerDescriptor(ControllerContext controllerContext)
   4:     {
   5:         return base.GetControllerDescriptor(controllerContext);
   6:     }
   7: }
   8:  
   9: public class BarActionInvoker : AsyncControllerActionInvoker
  10: {
  11:     public new ControllerDescriptor GetControllerDescriptor(ControllerContext controllerContext)
  12:     {
  13:         return base.GetControllerDescriptor(controllerContext);
  14:     }
  15: }

然后我们定义了两个Controller类型，它们均是抽象类型Controller的直接继承者。如下面的代码片断所示，这两Controller类（FooController和BarController）都重写了虚方法CreateActionInvoker，而返回的ActionInvoker类型分别是上面我们定义的FooActionInvoker和BarActionInvoker。在默认的Action方法Index中，我们利用当前的ActionInvoker得到用于描述本Controller的ControllerDescriptor对象，并将其类型呈现出来。

   1: public class FooController : Controller
   2: {
   3:     protected override IActionInvoker CreateActionInvoker()
   4:     {
   5:         return new FooActionInvoker();
   6:     }
   7:  
   8:     public void Index()
   9:     {
  10:         ControllerDescriptor controllerDescriptor = ((FooActionInvoker)this.ActionInvoker).GetControllerDescriptor(ControllerContext);
  11:         Response.Write(controllerDescriptor.GetType().FullName);
  12:     }
  13: }
  14:  
  15: public class BarController : Controller
  16: {
  17:     protected override IActionInvoker CreateActionInvoker()
  18:     {
  19:         return new BarActionInvoker();
  20:     }
  21:  
  22:     public void Index()
  23:     {
  24:         ControllerDescriptor controllerDescriptor = ((BarActionInvoker)this.ActionInvoker).GetControllerDescriptor(ControllerContext);
  25:         Response.Write(controllerDescriptor.GetType().FullName);
  26:     }
  27: }

现在我们运行我们的程序，并在浏览器中输入相应的地址对定义在FooController和BarController的默认Action方法Index发起访问，相应的ControllerDescriptor类型名称会以下图所示的形式呈现出来，它们的类型分别是ReflectedControllerDescriptor和ReflectedAsyncControllerDescriptor。

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五、ActionDescriptor的执行

Controller包含一组用于描述Action方法的ActionDescriptor对象。由于Action方法可以采用同步和异步执行方法，异步Action对应的ActionDescriptor直接或者间接继承自抽象类AsyncActionDescriptor，后者是抽象类ActionDescriptor的子类。如下面的代码片断所示，同步和异步Action的执行分别通过调用Execute和BeginExecute/EndExecute方法来完成。值得一提的是，AsyncActionDescriptor重写了Execute方法并直接在此方法中抛出一个InvalidOperationException异常，也就是说AsyncActionDescriptor对象只能采用 异步执行方式。

   1: public abstract class ActionDescriptor : ICustomAttributeProvider
   2: {
   3:     //其他成员
   4:     public abstract object Execute(ControllerContext controllerContext, IDictionary<string, object> parameters);
   5: }
   6:  
   7: public abstract class AsyncActionDescriptor : ActionDescriptor
   8: {
   9:     //其他成员
  10:     public abstract IAsyncResult BeginExecute(ControllerContext controllerContext, IDictionary<string, object> parameters, AsyncCallback callback, object state);
  11:     public abstract object EndExecute(IAsyncResult asyncResult);
  12: }

通过前面“Model的绑定”我们知道，在ASP.NET MVC应用编程接口中采用ReflectedControllerDescriptor来描述同步Action。异步Action方法具有两种不同的定义方式：其一，通过两个匹配的方法XxxAsync/XxxCompleted定义；其二，通过返回类型为Task的方法来定义。这两种异步Action方法对应的AsyncActionDescriptor类型分别是ReflectedAsyncActionDescriptor和TaskAsyncActionDescriptor。

对于ReflectedControllerDescriptor来说，包含其中的ActionDescriptor类型均为ReflectedActionDescriptor。而ReflectedAsyncControllerDescriptor描述的Controller可以同时包含同步和异步的Action方法，ActionDescriptor的类型取决于Action方法定义的方式。ControllerDescriptor与ActionDescriptor之间的关系如下图所示的UML来表示。

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实例演示：AsyncActionInvoker对ControllerDescriptor的创建

为了让读者对ActionInvoker对ControllerDescriptor的解析机制具有一个深刻的理解，同时也作为对该机制的验证，我们做一个简单的实例演示。通过前面的介绍我们知道在默认的情况下Controller采用AsyncControllerActionInvoker进行Action方法的执行，这个例子就来演示一下它生成的ControllerDescriptor是个怎样的对象。我们通过Visual Studio的ASP.NET MVC项目模板创建一个空Web应用，并创建一个默认的HomeController，然后对其进行如下的修改。

   1: public class HomeController : AsyncController
   2: {
   3:     public void Index()
   4:     {
   5:         MethodInfo method = typeof(AsyncControllerActionInvoker).GetMethod("GetControllerDescriptor", BindingFlags.Instance | BindingFlags.NonPublic);
   6:         ControllerDescriptor controllerDescriptor = (ControllerDescriptor)method.Invoke(this.ActionInvoker, new object[] { this.ControllerContext });
   7:         Response.Write(controllerDescriptor.GetType().FullName + "<br/>");
   8:         CheckAction(controllerDescriptor, "Foo");
   9:         CheckAction(controllerDescriptor, "Bar");
  10:         CheckAction(controllerDescriptor, "Baz");
  11:  
  12:     }
  13:      private void CheckAction(ControllerDescriptor controllerDescriptor,string actionName)
  14:     {
  15:         ActionDescriptor actionDescriptor = controllerDescriptor.FindAction(this.ControllerContext, actionName);
  16:         Response.Write(string.Format("{0}: {1}<br/>",actionName,actionDescriptor.GetType().FullName));
  17:     }
  18:  
  19:     public void Foo() { }
  20:     public void BarAsync() { }
  21:     public void BarCompleted() { }
  22:     public Task<ActionResult> Baz()
  23:     {
  24:         throw new NotImplementedException();
  25:     }    
  26: }

我们首先将HomeController的基类从Controller改为AsyncController，并定义了Foo、BarAsync/BarCompleted和Baz四个方法，我们知道它们对应着Foo、Bar和Baz三个Action，其中Foo是同步Action，Bar和Baz分别是两种不同定义形式（XxxAsync/XxxCompleted和Task）的异步Action。

CheckAction用于根据指定的Action名称从ControllerDescriptor对象中获取用于表示对应Action的ActionDescriptor对象，最终将类型名称呈现出来。在Index方法中，我们通过反射的方式调用当前ActionInvoker（一个AsyncControllerActionInvoker对象）的受保护方法GetControllerDescriptor或者用于描述当前Controller（HomeController）的ControllerDescriptor的对象，并将类型名称呈现出来。最后通过调用CheckAction方法将包含在创建的ControllerDescriptor对象的三个ActionDescriptor类型呈现出来。

当我们运行该程序的时候，在浏览器中会产生如下的输出结果，从中可以看出ControllerDescriptor类型为ReflectedAsyncControllerDescriptor。同步方法Foo对象的ActionDescriptor是一个ReflectedActionDescriptor对象；以XxxAsync/XxxCompleted形式定义的异步方法Bar对应的ActionDescriptor是一个ReflectedAsyncActionDescriptor对象；而返回类型为Task的方法Baz对应的ActionDescriptor类型则是TaskAsyncActionDescriptor。

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AsyncController、AsyncControllerActionInvoker与AsyncActionDescriptor

不论我们采用哪种形式的定义方式，异步Action方法都只能定义在继承自AsyncController的Controller类型中，否则将被认为是同步方法。此外，由于通过ControllerActionInvoker只能创建包含ReflectedActionDescriptor的ReflectedControllerDescriptor，如果我们在AsyncController中采用ControllerActionInvoker对象作为ActionInvoker，所有的Action方法也将被认为是同步的。

我们同样可以采用一个简单的实例演示来证实这一点。在通过Visual Studio的ASP.NET MVC项目模板创建的空Web应用中我们定义如下三个Controller（FooController、BarController和BazController）。我们重写了它们的CreateActionInvoker方法，返回的ActionInvoker类型（FooActionInvoker和BarActionInvoker）定义在上面，在这里我们将FooActionInvoker和BarActionInvoker看成是ControllerActionInvoker和AsyncControllerActionInvoker（默认使用的ActionInvoker）。

   1: public class FooController : AsyncController
   2: {
   3:     protected override IActionInvoker CreateActionInvoker()
   4:     {
   5:         return new BarActionInvoker();
   6:     }
   7:     public void Index()
   8:     {
   9:         BarActionInvoker actionInvoker = (BarActionInvoker)this.ActionInvoker;
  10:         Utility.DisplayActions(controllerContext=>actionInvoker.GetControllerDescriptor(ControllerContext),ControllerContext);
  11:     }
  12:  
  13:     public void DoSomethingAsync()
  14:     { }
  15:     public void DoSomethingCompleted()
  16:     { }
  17: }
  18:  
  19: public class BarController : Controller
  20: {
  21:     protected override IActionInvoker CreateActionInvoker()
  22:     {
  23:         return new BarActionInvoker();
  24:     }
  25:     public void Index()
  26:     {
  27:         BarActionInvoker actionInvoker = (BarActionInvoker)this.ActionInvoker;
  28:         Utility.DisplayActions(controllerContext => actionInvoker.GetControllerDescriptor(ControllerContext), ControllerContext);
  29:     }
  30:     public void DoSomethingAsync()
  31:     { }
  32:     public void DoSomethingCompleted()
  33:     { }
  34: }
  35:  
  36: public class BazController : Controller
  37: {
  38:     protected override IActionInvoker CreateActionInvoker()
  39:     {
  40:         return new FooActionInvoker();
  41:     }
  42:     public void Index()
  43:     {
  44:         FooActionInvoker actionInvoker = (FooActionInvoker)this.ActionInvoker;
  45:         Utility.DisplayActions(controllerContext => actionInvoker.GetControllerDescriptor(ControllerContext), ControllerContext);
  46:     }
  47:     public void DoSomethingAsync()
  48:     { }
  49:     public void DoSomethingCompleted()
  50:     { }
  51: }
  52:  
  53: public static class Utility
  54: {
  55:     public static void DisplayActions(Func<ControllerContext, ControllerDescriptor> controllerDescriptorAccessor, ControllerContext controllerContext)
  56:     { 
  57:         ControllerDescriptor controllerDescriptor = controllerDescriptorAccessor(controllerContext);
  58:         string[] actionNames = { "DoSomething", "DoSomethingAsync", "DoSomethingCompleted" };
  59:         Array.ForEach(actionNames, actionName =>
  60:             {
  61:                 ActionDescriptor actionDescriptor = controllerDescriptor.FindAction(controllerContext,actionName);
  62:                 if (null != actionDescriptor)
  63:                 {
  64:                     HttpContext.Current.Response.Write(string.Format("{0}: {1}<br/>", actionDescriptor.ActionName, actionDescriptor.GetType().Name));
  65:                 }
  66:             });
  67:     }
  68: }

我们在三个Controller中以异步Action的形式定义了两个方法DoSomethingAsync和DoSomethingCompleted。FooController继承自AsyncController，使用AsyncControllerActionInvoker作为其ActionInvoker，这是正常的定义；BarController虽然采用AsyncControllerActionInvoker，但是将抽象类Controller作为其基类；而BazController虽然继承自ActionInvoker，但ActionInvoker类型为ControllerActionInvoker。在默认的Action方法Index中，我们将通过DoSomethingAsync和DoSomethingCompleted方法定义的Action的名称和对应的ActionDescriptor类型输出来。

如果我们运行该程序，并在浏览器中输入相应的地址对定义在三个Controller的默认Action方法Index发起访问，会呈现出如下图所示的结果。我们可以清楚地看到，对于以XxxAsync/XxxCompleted形式定义的“异步”Action方法定义，只有针对AsyncController并且采用AsyncControllerActionInvoker的情况下才会被解析为一个异步Action。如果不满足这两个条件，它们会被视为两个普通的同步Action。

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Action方法的执行

目标Action方法的最终执行由被激活的Controller的ActionInvoker决定，ActionInvoker最终通过调用对应的ActionDescriptor来执行被它描述的Action方法。如果采用ControllerActionInvoker，被它创建的ControllerDescriptor（ReflectedControllerDescriptor）只包含同步的ActionDescriptor（ReflectedActionDescriptor），所以Action方法总是以同步的方式被执行。

如果目标Controller是抽象类Controller的直接继承者，这也是通过Visual Studio的Controller创建向导的默认定义方式，ActionInvoker（ControllerActionInvoker/AsyncControllerActionInvoker）的选择只决定了创建的ControllerDescriptor的类型（ReflectedControllerDescriptor/ReflectedAsyncControllerDescriptor），ControllerDescriptor包含的所有ActionDescriptor依然是同步的（ReflectedActionDescriptor），所以Action方法也总是以同步的方式被执行。

以异步方式定义的Action方法（XxxAsync/XxxCompleted或采用Task返回类型）只有定义在继承自AsyncController的Controller类型中，并且采用AsyncControllerActionInvoker作为其ActionInvoker，最终才会创建AsyncActionDescriptor来描述该Action。也只有同时满足这两个条件，Action方法才能以异步的方式执行。

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作者：蒋金楠
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