ASP.NET MVC / WebAPI 路由机制详解

2022-07-10 10:08:16

从MVC到WebApi，路由机制一直都在其中扮演着重要的角色。

它可以很简单：如果你只需要会用一些简单的路由，如/Home/Index那么你只需要配置一个默认路由就能搞定。

它可以很神秘：你的url可以千变万化，看到一些“无厘头”的url，很难理解它是如何找到匹配的Action，例如/api/Pleasure/1/detail，这样的url可以让你纠结半天。

它可以很深奥：当面试官提问“请简单分析下MVC路由机制的原理”，你可能事先就准备好了答案，然后劈里啪啦一顿（型如：UrlRoutingMoudle—>Routes—>RouteData—>RequestContext—>Controller），你可能回答的很流利，但并不一定理解这些个对象到底是啥意思。):目前为止我还没能理解透，以后会继续努力的直到弄清楚。

一、MVC和WebApi路由机制比较

1、MVC使用的路由

在MVC中，默认路由机制是通过解析url路径来匹配Action。比如：/User/GetList，这个url就表示匹配User控制器下的GetList方法，这是MVC路由的默认解析方式。为什么默认的解析方式是这样子的呢？因为MVC定义了一个默认路由，路由代码放在App_Start文件夹下的RouteConfig.cs中，今后我们如果想要自定义路由规则，那自定义路由的代码也要写在RouteConfig.cs中。

public static void RegisterRoutes(RouteCollection routes)
{
    routes.IgnoreRoute("{resource}.axd/{*pathInfo}");    
    routes.MapRoute(
        name: "Default",
        url: "{controller}/{action}/{id}",
        defaults: new { controller = "Home", action = "Index", id = UrlParameter.Optional }
    );
}

url:"{controller}/{action}/{id}"定义了路由解析规则，{controller}是必填参数默认值是Home，{action}是必填参数默认值是Index，{id}表示匹配名称为id的形参，而且是可选参数（方法的参数列表中可以有名为id的形参，也可以没有）。

2、WebApi使用的路由

在WebApi中，默认路由机制是通过解析http请求的类型来匹配Action，也就是说WebApi的默认路由机制不需要指定Action的名称。比如：/api/Pleasure，这个url就表示匹配Pleasure控制器下的[HttpGet]方法，/api是固定必填值，这是WebApi路由的默认解析方式。WebApi的默认解析方式之所以如此，同样也是因为定义了默认路由，路由代码放在App_Start文件夹下的WebApiConfig.cs中，今后我们如果想要自定义路由规则，那自定义路由的代码也要写在WebApiConfig.cs中。

public static void Register(HttpConfiguration config)
{
    // Web API 路由
    config.MapHttpAttributeRoutes();     
    config.Routes.MapHttpRoute(
        name: "DefaultApi",
        routeTemplate: "api/{controller}/{id}",
        defaults: new { id = RouteParameter.Optional }
    );   
}

routeTemplate:"api/{controller}/{id}"定义了路由解析规则，api是固定必填值，{controller}是必填参数无默认值，{id}表示匹配名称为id的形参，而且是可选参数（方法的参数列表中可以有名为id的形参，也可以没有）。

3、MVC和WebApi路由区别汇总

WebApi的默认路由机制通过http请求的类型匹配Action，MVC的默认路由机制通过url匹配Action
WebApi的路由配置文件是WebApiConfig.cs，MVC的路由配置文件是RouteConfig.cs
WebApi的Controller继承自Web.Http.ApiController，MVC的Controller继承自Web.Mvc.Controller

4、示例一

public class PleasureController : ApiController
{
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne()
    {
        return new string[] { "value1", "value2" };
    }
}

?
为什么http://localhost:7866/api/Pleasure能匹配到GetOne()方法呢？首先根据路由规则解析出控制器是Pleasure，其次通过浏览器地址栏直接发出的请求都是get请求而Pleasure中只有一个get类型的方法，因此就匹配到了GetOne()。

为什么http://localhost:7866/api/Pleasure/1也能匹配到GetOne()方法呢？因为id是可选形参，即使指定了id的值，也可以访问不含形参id的方法。

5、示例二

public class PleasureController : ApiController
{
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne()
    {
        return new string[] { "value1", "value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne(int id)
    {
        return new string[] { "含参-value1", "含参-value2" };
    }
}

示例二中http://localhost:7866/api/Pleasure请求的结果与示例一中的结果是一样的，在此不做过多的解释。

示例二中http://localhost:7866/api/Pleasure/1请求到了含参方法，说明如果指定了形参id的值，而且Controller中存在指定请求类型的含参方法，会优先匹配含此形参的方法。若匹配不上含参方法，但参数类型为可选参数，那就再尝试匹配不含此形参的方法。

6、示例三

public class PleasureController : ApiController
{
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne()
    {
        return new string[] { "value1", "value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne(int id)
    {
        return new string[] { "含参-value1", "含参-value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public string GetList()
    {
        return "value";
    }
}

虽然WebApi的默认路由机制不需要指定Action，但是WebApi支持在url中指定Action。由于Restful风格的服务要求请求的url中不能包含Action，因此WebApi不提倡在url中指定Action。

7、示例四

public class PleasureController : ApiController
{
    [HttpGet]
    public string GetOne(int id,string name,int age)
    {
        return string.Format("id={0}，name={1}，age={2}", id, name, age);
    }
}

二、WebApi基础

1、默认路由

新建WebApi服务的时候，会自动在WebApiConfig.cs文件里面生成一个默认路由：

public static void Register(HttpConfiguration config)
{
    // Web API 路由
    config.MapHttpAttributeRoutes();
 
    config.Routes.MapHttpRoute(
        name: "DefaultApi",
        routeTemplate: "api/{controller}/{id}",
        defaults: new { id = RouteParameter.Optional }
    );
}

将MapHttpRoute()方法转到定义可以发现，它有四个重载方法：

下面来看看各个参数的作用：

name:"DefaultApi"表示此路由的名称。注册多个路由时必须保证名称不重复。
routeTemplate:"api/{controller}/{id}"表示路由的匹配规则。api是固定必填值，这个值是可变的如果你把它改成“BalaApi”，那url就应该变成 “http://1.1.1.1:80/BalaApi/***”。{controller}是控制器的占位符，在真实的url中，该部分对应的是具体的控制器名称，这个和MVC一致。{id}是形参id的占位符，id是形参的名字，一般这个参数都会在defaults中设置为可选。
defaults:new { id=RouteParameter.Optional }表示设置id为可选参数，routeTemplate中的{controller}和{id}都可以设置默认值。若defaults改成new { controller="Pleasure", id = RouteParameter.Optional }，那么我们请求http://1.1.1.1:80/api这个url仍然能访问到Pleasure控制器中的[HttpGet]方法。
constraints:new{?id = @"\d+" }表示为id添加约束。形参id不能为空而且必须是整数，优先匹配含参方法，也能匹配无参方法（详情请回看上一部分的示例一）。

    public class PleasureController : ApiController
    {
        [HttpGet]
        public IEnumerable<string> GetOne()
        {
            return new string[] { "value1", "value2" };
        }
     
        [HttpGet]
        public IEnumerable<string> GetOne(int id)
        {
            return new string[] { "含参-value1", "含参-value2" };
        }
    }

我们如果想在不指定id值的时候仍然能够正常请求到GetOne()，把id的约束改成“constraints: new { id = @"\d*" }”即可，这里就不放截图了，大家可以自己去试试。我们只在路由中对id的值进行了约束，其实我们也可以约束Controller和Action，但一般不常用大家有兴趣可以自己玩一下。

2、自定义路由

上面介绍了许多关于默认路由的内容，除此之外我们还可以自定义路由，比如将WebApiConfig.cs改成下面这样：

public static class WebApiConfig
{
    public static void Register(HttpConfiguration config)
    {
        // Web API 路由
        config.MapHttpAttributeRoutes();
 
        config.Routes.MapHttpRoute(
            name: "DefaultApi",
            routeTemplate: "api/{controller}/{id}",
            defaults: new { id = RouteParameter.Optional }
        );
 
        config.Routes.MapHttpRoute(
            name: "ActionApi",
            routeTemplate: "api/{controller}/{action}/{id}",
            defaults: new { id = RouteParameter.Optional }
        );
    }
}

2.1、自定义匹配到Action的路由

这个自定义路由很好理解，它和MVC中的默认路由大致相同，不同之处是此路由多了个api前缀。
添加了可匹配到Action的路由后，就能解决“第一部分->示例三”中遇到的问题了。
当同时存在多个路由时，一定要注意name不能重复。

public class PleasureController : ApiController
{
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne()
    {
        return new string[] { "GetOne()->value1", "GetOne()->value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne(int id)
    {
        return new string[] { "GetOne(int id)->value1", "GetOne(int id)->value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public string GetList()
    {
        return "GetList()->value";
    }
}

我艹，为什么http://localhost:7866/api/Pleasure/GetOne请求失败了，为什么没有匹配上GetOne()方法？
下面我来解释下，DefaultApi定义在ActionApi之前，所以先检查http://localhost:7866/api/Pleasure/GetOne能否与DefaultApi匹配成功，api是固定必填值，Pleasure是controller的值，GetOne是id的值，匹配成功！然后去PleasureController中找[HttpGet]类型而且含有string id形参的方法，当然是没有啦。只找到一个[HttpGet]类型的GetOne(int id)，所以错误信息中提示参数id的类型不匹配。

接下来说说解决方法，实际上id是int类型的参数，我们希望GetOne能匹配上ActionApi中的action，而不是DefaultApi中的id，这在默认情况下是做不到的，不过为DefaultApi中的id加上个约束后就能做到了，路由修改后如下：

public static void Register(HttpConfiguration config)
{
    // Web API 路由
    config.MapHttpAttributeRoutes();
 
    config.Routes.MapHttpRoute(
        name: "DefaultApi",
        routeTemplate: "api/{controller}/{id}",
        defaults: new { id = RouteParameter.Optional },
        constraints: new { id = @"\d*" }
    );
 
    config.Routes.MapHttpRoute(
        name: "ActionApi",
        routeTemplate: "api/{controller}/{action}/{id}",
        defaults: new { id = RouteParameter.Optional }
    );
}

2.2、修改方法的ActionName

WebApi默认GetOne()方法的ActionName就是GetOne，如果我们想要方法名和ActionName不一致，可以通过ActionName特性来修改。

public class PleasureController : ApiController
{
    [ActionName("NewGetOne")]
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne()
    {
        return new string[] { "GetOne()->value1", "GetOne()->value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne(int id)
    {
        return new string[] { "GetOne(int id)->value1", "GetOne(int id)->value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public string GetList()
    {
        return "GetList()->value";
    }
}

三、WebApi路由执行过程

1、路由原理

有了上面的理论作为基础，我们再来分析WebApi路由机制的原理以及路由匹配的过程。由于WebApi的路由机制和MVC有许多相似性，所以要想理解WebApi的路由机制，就需要搬出那些Asp.Net Routing里面的对象。这个过程有点复杂，我就根据搜罗的资料和自己的理解，提一些主要的过程：

WebApi服务启动之后，会执行全局配置文件Global.asax.cs的?protected void Application_Start() 方法，其中的?GlobalConfiguration.Configure(WebApiConfig.Register); 会通过委托的方式执行WebApiConfig.cs中的?public static void Register(HttpConfiguration config)，将配置的所有路由信息添加到HttpRouteCollection对象中保存起来。这里的HttpRouteCollection对象的实例名是Routes，这个很重要，后面会用到。
当我们发送请求到WebApi服务器的时候，比如当我们访问http://localhost:7866/api/Pleasure时，首先请求会被UrlRoutingModule监听组件截获，然后按照定义顺序检查url能匹配上Routes集合中的哪个路由模板（如果都匹配不上，则返回404），最后返回对应的IHttpRoute对象。IHttpRoute对象是url匹配上的Routes集合里面的一个实体。
将IHttpRoute对象交给当前的请求上下文对象RequestContext处理，根据IHttpRoute对象中的url匹配到对应的controller，然后根据http请求的类型和参数找到对应的action。这样就能找到请求对应的controller和action了。

这个过程是非常复杂的，为了简化，我只选择了最主要的几个过程。更详细的路由机制可以参考http://www.cnblogs.com/wangiqngpei557/p/3379095.html，这篇文章写得有些深度，感兴趣的朋友可以看下。

2、根据请求的url匹配路由模板

通过上文路由过程的分析，我们知道一个请求过来之后，路由主要经历三个阶段：

根据请求的url匹配路由模板
找到controller
找到action

第一步很简单，主要就是将url与路由模板中配置的routeTemplate进行匹配校验，在此不做过多的说明。

3、找到controller

你如果反编译路由模块的代码，就会发现控制器的选择主要在IHttpControllerSelector接口中的SelectController()方法里面处理。

该方法所需的HttpRequestMessag参数，是由当前请求封装而来，返回HttpControllerDescriptor对象。这个接口默认由DefaultHttpControllerSelector类提供实现。

默认实现的方法里面大致的算法机制是：首先在路由字典中找到实际的控制器名称（比如“Pleasure”），然后在此控制器名称后面加上“Controller”字符串得到控制器的全称“PleasureController”，最后找到WebApi对应的Controller再实例化就得到当前请求的控制器对象。
?

4、找到action

得到了控制器对象之后，Api引擎通过调用IHttpActionSelector接口中的SelectAction()方法去匹配action。这个过程主要包括：

解析当前http请求，得到请求类型（post、delete、put、get）
如果路由模板配置了{action}，则直接去url中找action的名称
解析请求的参数
如果路由模板配置了{action}，那么直接去url中找对应的action即可。如果没有配置action，则会首先匹配请求类型（post/delete/put/get），然后匹配请求参数，才能找到对应的action。

5、设置方法同时支持多种http请求类型

WebApi提供了AcceptVerbs，应用这一特性可以使方法同时支持多种请求类型。这一特性在实际中使用不是太多，大家了解即可。

[AcceptVerbs("get","post")]
public string GetList()
{
    return "GetList()->value";
}

四、WebApi特性路由

如果http请求的类型相同（比如都是get请求），并且请求的参数也相同。这个时候似乎就有点不太好办了，这种情况在实际项目中还是比较多的，比如：

public class PleasureController : ApiController
{
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne()
    {
        return new string[] { "GetOne()->value1", "GetOne()->value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public string GetList()
    {
        return "GetList()->value";
    }
}

当然这个问题可以通过添加匹配到Action的路由来解决，不过这就不符合Restful风格了，所有我们不提倡这种写法。除此之外，利用特性路由也能解决上述问题，下面说说特性路由的东西。

1、启动特性路由

public static void Register(HttpConfiguration config)
{
    //启动特性路由
    config.MapHttpAttributeRoutes();
 
    config.Routes.MapHttpRoute(
        name: "DefaultApi",
        routeTemplate: "api/{controller}/{id}",
        defaults: new { id = RouteParameter.Optional },
        constraints: new { id = @"\d*" }
    );
 
    config.Routes.MapHttpRoute(
        name: "ActionApi",
        routeTemplate: "api/{controller}/{action}/{id}",
        defaults: new { id = RouteParameter.Optional }
    );
}

一般情况下通过新版本的VS2017创建WebApi项目时，这句话默认已经存在。

2、最简单的无参特性路由

2.1、为GetOne()方法添加Route特性（特性路由没参数，GetOne()方法也没参数）

public class PleasureController : ApiController
{
    [Route("Pleasure/GetOne")]
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne()
    {
        return new string[] { "GetOne()->value1", "GetOne()->value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public string GetList()
    {
        return "GetList()->value";
    }
}

结论：

为GetOne()添加了特性路由后，无法通过WebApi默认路由机制（不指定Action）访问GetOne()
为GetOne()添加了特性路由后，无法通过指定ActionName的方式访问GetOne()
为GetOne()添加了特性路由后，只能通过特性路由的路径访问GetOne()

2.2、为GetOne()方法添加Route特性（特性路由没参数，GetOne()方法有参数）

public class PleasureController : ApiController
{
    [Route("Pleasure/GetOne")]
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne(int age)
    {
        return new string[] { "GetOne()->value1", "GetOne()->value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public string GetList()
    {
        return "GetList()->value";
    }
}

public class PleasureController : ApiController
{
    [Route("Pleasure/GetOne")]
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne(string name)
    {
        return new string[] { "GetOne()->value1", "GetOne()->value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public string GetList()
    {
        return "GetList()->value";
    }
}

特性路由不含参数时的结论：

方法没参数时，只要url满足特性路由的定义就能访问到方法
方法有参数时，必须url满足特性路由的规则而且指定了方法所需的参数值才能访问到方法

3、含参特性路由

3.1、特性路由有参数，方法没参数

public class PleasureController : ApiController
{
    [Route("Pleasure/GetOne/{name}")]
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne()
    {
        return new string[] { "GetOne()->value1", "GetOne()->value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public string GetList()
    {
        return "GetList()->value";
    }
}

3.2、特性路由有参数，方法有参数

public class PleasureController : ApiController
{
    [Route("Pleasure/GetOne/{name}")]
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne(string name)
    {
        return new string[] { "GetOne()->value1", "GetOne()->value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public string GetList()
    {
        return "GetList()->value";
    }
}

public class PleasureController : ApiController
{
    [Route("Pleasure/GetOne/{name}")]
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne(string address)
    {
        return new string[] { "GetOne()->value1", "GetOne()->value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public string GetList()
    {
        return "GetList()->value";
    }
}

特性路由含参数时的结论：

方法没参数时，只要url满足特性路由的定义就能访问到方法
方法有参数时，必须url满足特性路由的规则而且指定了方法所需的参数值才能访问到方法

3.3、特性路由有参数，参数在最后而且有默认值

public class PleasureController : ApiController
{
    [Route("Pleasure/GetOne/{age:int=16}")]
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne(int age)
    {
        return new string[] { "GetOne()->value1", "GetOne()->value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public string GetList()
    {
        return "GetList()->value";
    }
}

3.4、特性路由有参数，参数在中间而且有默认值

public class PleasureController : ApiController
{
    [Route("Pleasure/{age:int=16}/GetOne")]
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne(int age)
    {
        return new string[] { "GetOne()->value1", "GetOne()->value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public string GetList()
    {
        return "GetList()->value";
    }
}

4、路由前缀

在正式项目中，同一个控制器中所有的action的特性路由最好有一个相同的前缀，这并非是必须的，但能增加url的可读性。一般的做法是在控制器上使用[RoutePrefix]特性来标识。当我们使用特性路由来访问时，前边必须加上定义的前缀。

[RoutePrefix("api/prefix")]
public class PleasureController : ApiController
{
    [Route("Pleasure/GetOne/{age:int=16}")]
    [HttpGet]
    public IEnumerable<string> GetOne(int age)
    {
        return new string[] { "GetOne()->value1", "GetOne()->value2" };
    }
 
    [HttpGet]
    public string GetList()
    {
        return "GetList()->value";
    }
}