ASP.NET Http Runtime Pipeline[上篇]

　　相信大家都使用过ASP.NET进行过基于Web的应用开发,ASP.NET是什么？如果站在一个相对High Level的角度，我们可以这样来定义ASP.NET：ASP.NET是一个基于Web的开发平台，提供构建企业级应用所需的Service、Programming Model和Software的Infrastructure。如果我们以一个Low Level的角度来看，它本质上就是一个消息处理器：他接受IIS（确切地说应该是ASP.NET ISAPI）Forward的Http Request （我们可以看成是一个Request Message），经过一系列的处理，最终产生一个用户希望的Response（这也是一个Message，对于.aspx Page来说是一个Html document，对于一个Web Service来说是一个Soap）。所以本篇文章的主要目的在于站在一个相对Low Level的角度介绍ASP.NET的整个Http Request Processing Model。我们访问一个基于ASP.NET的资源，IIS是第一道屏障，在IIS 和 ASP.NET ISAPI我分别就IIS 5.x和IIS 6的差异介绍了IIS对Http Request的处理，今天我们来继续后面的故事。

一、从Unmanaged Environment到Managed Environment

　　上一部分我们说到IIS收到一个基于ASP.NET资源文件的访问，它会把Http Request交给一个ASP.NET ISAPI Extension处理。ASP.NET ISAPI 会加载CLR，从而创建一个托管的环境。ASP.NET ISAPI Extension定义在一个名为aspnet_isapi.dll中，aspnet_isapi.dll是一个纯Native的、高效的Dll，也就是说，虽然ASP.NET ISAPI通过加载CLR创建一个托管的环境，但是ASP.NET ISAPI本省却运行在一个Unmanaged的环境中。而我们的ASP.NET Application确是完全的Managed code，运行在一个Managed的环境中。要了解ASP.NET Http Runtime Pipeline这个纯托管的Runtime，我们必须先了解从Unmanaged Environment到Managed Environment的这道桥梁。

　　上图简单表述了在IIS6环境下，从非托管环境到托管环境的过程。从图中我们可以看到，ASP.NET ISAPI运行在一个非托管环境之中。ASP.NET ISAPI经过系列COM级别的class调用（由于这些被调用的Class都是一个个undocumented class，所以要真正说清楚调用流程中每个具体的细节是一件很难的事情，而且也确实没有很大的必要去挖掘它，因为具体的实现可能会经常变动，如果对此具有好奇心的朋友可以通过一些Tool，比如Reflector去仔细研究一下），最终的调用降临到一个托管的、继承自System.Web.Hosting.ISAPIRuntime类的对象上。ISAPIRuntime 是一个特殊的class，他实现了Interface System.Web.Hosting.IISAPIRuntime。下面是该Interface的定义。通过定义我们可以看到，这是一个基于COM的Interface，也就是说Caller可以通过COM的方式调用实现该Interface的Class的对象。在这里，这个最初的Caller就是ASP.NET ISAPI。从这里我们可以总结出：ASP.NET ISAPI通过调用System.Web.Hosting.ISAPIRuntime Instance的ProcessRequest方法，进而从非托管的环境进入了托管的环境。

[ComImport, InterfaceType(ComInterfaceType.InterfaceIsIUnknown), Guid("08a2c56f-7c16-41c1-a8be-432917a1a2d1")]
public interface IISAPIRuntime
{
    void StartProcessing();
    void StopProcessing();
    [return: MarshalAs(UnmanagedType.I4)]
    int ProcessRequest([In] IntPtr ecb, [In, MarshalAs(UnmanagedType.I4)] int useProcessModel);
    void DoGCCollect();
}

ISAPI ECB (Execution Control Block) & ISAPIWorkerRequest

　　通过System.Web.Hosting.IISAPIRuntime Interface中的ProcessRequest方法的Siganature，我们可以看出该方法包含两个参数，其中一个是名为ecb的Unmanaged Pointer，另一个是useProcessModel。ECB全称是Execution Control Block，在整个Http Request Processing过程中起着非常重要的作用，我们现在来简单介绍一个ECB。

　　ISAPI顾名思义，就是实现了一些基于Internet Server的API。Aspnet_isapi.dll实现了这些API，对于IIS来说，它可以调用这些API进入托管的环境实现对ISAPIRuntime的调用，对于ISAPIRuntime来说，它需要调用ASP.NET ISAPI实现一些必要的功能，比如获得Server Variable的数据，获得通过Post Mehod传回Server的数据；以及最终将Response的内容返回给ASP.NET ISAPI，并通过ASP.NET ISAPI返回到Client。一般地ISAPIRuntime不能直接调用ASP.NET ISAPI，而是通过一个对象指针实现对其的调用，这个对象就是ECB，ECB实现了对ISAPI的访问。

　　还有一点特别需要强调的是，ISAPI对ISAPIRutime的调用是异步的，也就是说ISAPI调用ISAPIRutime之后立即返回。这主要是出于Performance和Responsibility考虑的，因为ASP.NET Application天生就是一个多线程的应用，为了具有更好的响应能力，异步操作是最有效的解决方式。但是这里就会有一个问题，我们知道我们对ASP.NET 资源的调用本质上是一个Request/Response的Message Exchange Pattern，异步调用往往意味着ISAPI将Request传递给ISAPIRuntime，将不能得到ISAPIRuntime最终生成的Response，这显然是不能接受的。而ECB解决了这个问题，ISAPI在调用ISAPIRutime的ProcessRequest方法时会将自己对应的ECB的指针传给它，ISAPIRutime不但可以将最终生成的Response返回给ISAPI，还能通过ECB调用ISAPI获得一些所需的数据。

　　明白ECB是怎么回事之后，我们通过Reflector简单了解一下ISAPIRutime的ProcessRequest的实现：

ProcessRequest
public int ProcessRequest(IntPtr ecb, int iWRType)
{
    IntPtr zero = IntPtr.Zero;
    if (iWRType == 2)
    {
        zero = ecb;
        ecb = UnsafeNativeMethods.GetEcb(zero);
    }
    ISAPIWorkerRequest wr = null;
    try
    {
        bool useOOP = iWRType == 1;
        wr = ISAPIWorkerRequest.CreateWorkerRequest(ecb, useOOP);
        wr.Initialize();
        string appPathTranslated = wr.GetAppPathTranslated();
        string appDomainAppPathInternal = HttpRuntime.AppDomainAppPathInternal;
        if ((appDomainAppPathInternal == null) || StringUtil.EqualsIgnoreCase(appPathTranslated, appDomainAppPathInternal))
        {
            HttpRuntime.ProcessRequestNoDemand(wr);
            return 0;
        }
        HttpRuntime.ShutdownAppDomain(ApplicationShutdownReason.PhysicalApplicationPathChanged, SR.GetString("Hosting_Phys_Path_Changed", new object[] { appDomainAppPathInternal, appPathTranslated }));
        return 1;
    }
    catch (Exception exception)
    {
        try
        {
            WebBaseEvent.RaiseRuntimeError(exception, this);
        }
        catch
        {
        }
        if ((wr == null) || (wr.Ecb != IntPtr.Zero))
        {
            throw;
        }
        if (zero != IntPtr.Zero)
        {
            UnsafeNativeMethods.SetDoneWithSessionCalled(zero);
        }
        if (exception is ThreadAbortException)
        {
            Thread.ResetAbort();
        }
        return 0;
    }
}

　　对于上面的代码，我觉得没有必要去深究，但是对于那些具有强烈好奇心的朋友除外J。基本上上面的代码完成下面两个任务：

　　通过传入的ECB和iWRType创建一个叫做ISAPIWorkerRequest的对象：

bool useOOP = iWRType == 1;
wr = ISAPIWorkerRequest.CreateWorkerRequest(ecb, useOOP);

　　然后调用HttpRuntime.ProcessRequestNoDemand(wr)，通过将创建的ISAPIWorkerRequest的对象作为参数传入。

　　HttpRuntime.ProcessRequestNoDemand的调用真正进入了ASP.NET Runtime Pipeline，这是一个相对复杂的过程。在这里我想简单说说ISAPIWorkerRequest这个重要class，ISAPIWorkerRequest是一个Abstract class，它已通过ECB创建基于当前Request的Context的信息，针对不同的IIS版本，具有不同的ISAPIWorkerRequest subclass，比如：ISAPIWorkerRequestOutOfProc（IIS 5.x）, ISAPIWorkerRequestInProcForIIS6, ISAPIWorkerRequestInProcForIIS7。ProcessRequest通过ISAPI传入的iWRType来创建不同HttpWorkerRequest，从而屏蔽了不同IIS的差异，后续的步骤就不需要考虑这种差异了，这是Abstract Factory的典型用法。
Reference:
A low-level Look at the ASP.NET Architecture