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实现自己的ASP.NET宿主系统

2018-04-26 17:37

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实现自己的ASP.NET宿主系统
杨山河
一、 宿主概念
托管是.NET的一个很基础的概念,所有的.NET应用程序代码要完全发挥作用需要进入托管的环境(CLR --Common Language Runtime),而这个环境实际上就是称作宿主(Host)为将要启动的.NET代码准备的。目前来讲windows系统上,能够担负这个重任的有3类已存程序:
1、 shell(通常是Explorer),提供从用户桌面启动.NET程序,创建一个进程,启动此进程建立CLR
2、 浏览器宿主(Internet Explorer),处理从web下载的.NET代码执行。
3、 服务器宿主(如IIS的辅助进程ASPnet_wp.exe)
通常来讲,我们开发的ASP.NET的程序运行在IIS的环境下(实际上由一个ISAPI控制启动CLR),但实际上ASP.NET程序可以摆脱IIS单独在任何托管环境下运行。本文讨论了ASP.NET程序如何在自定义的环境中启动,希望有助于我们了解ASP.NET的执行原理,同时使我们开发的ASP.NET能够在任何.NET环境下执行,不管是服务器操作系统还是普通的桌面操作系统。
二、 IIS宿主中ASP.NET的执行分析
关于IIS中ASP.NET的执行细节,很多文章做了详尽权威的分析,本文不打算赘述,在此给出一些参考:
http://www.yesky.com/SoftChannel/72342380468043776/20030924/1731387.shtml
http://chs.gotdotnet.com/quickstart/ASPplus/doc/procmodel.ASPx
这些文章大致重点分析了:宿主环将如何启动、ASP.NET应用程序如何产生程序集、如何加载,同宿主的交互等细节。
三、 构造自己的ASP.NET宿主程序
ASP.NET是作为微软ASP的替代技术出现的,所以我们重点讨论如何通过web方式应用ASP.NET(显然还有其他方式),具体就是:我们用.NET平台的语言编写一个控制台程序,这个程序启动一个ASP.NET应用环境,执行关于ASPx的请求。具体来讲,需要做以下工作:
1、实现一个Web Server,监听所有的web请求,实现Http web hosting
2、启动一个应用程序域,创建一个ASP.NET的ApplicationHost,建立一个ASP.NET的应用程序域,另外还建立一个HttpWorkerRequest的具体实现类,该类可以处理ASPx请求,编译ASPx页,编译后的托管代码缓存入当前应用程序域,然后执行代码,得到执行结果。建议在继续阅读下文前,仔细翻查MSDN中的关于这两个类得参考说明。
System.Web.Hosting.ApplicationHost类用于建立一个独立的应用程序域。当然不是普通的应用程序域,而是为ASP.NET建立执行环境,准备需要的空间、数据结构等。仅有一个静态方法static object CreateApplicationHost(
Type host //具体的用户实现类,就是ASP.NET应用域需要加载的类
string virtualDir, //此应用域在整个web中的执行目录,虚拟目录
string physicalDir //对应的物理目录
);
而其中的host 参数指向一个具体的类,由于该类实际上属于两个应用域之间的联系类,在两个应用程序域之间编组传递数据,所以必须要继承自MarshalByRefObject,以允许在支持应用程序中跨应用程序域边界访问(至于为什么,建议翻查参考3)。
可以看到,我们需要启动两个应用程序域(web server功能应用程序域和ASP.NET 应用程序域),而这两个(应用程序)域之间通过跨(应用程序)域的流对象引用来实现,使得在ASP.NET域中执行的结果可以通过web server域返回给请求者。
可以大致下图表达
执行ASP.NET的Web服务器端





WEB客户端
代码实现分析:
using System;
using System.Web ;
using System.Web.Hosting;
using System.IO;
using System.NET;
using System.NET.Sockets ;
using System.Text ;
using System.Threading ;
namespace MyIIS
{
class ASPHostServer
{
[STAThread]
static void Main(string[] args)
{
//创建并启动服务器
MyServer myserver=new MyServer(“/”, ”c:\\inetpub\\wwwroot\\myWeb”);
}
}
class MyServer //处理HTTP协议的服务器类
{
private ASPDOTNETHost ASPnetHost; //ASP.NET host的实例
private TcpListener mytcp; //Web监听套接字
bool bSvcRunning=true; //服务是否运行指示
FileStream fs; //处理http请求的普通文本要求
public MyServer(string virtualDir ,vstring realPath)
{//在构造函数中启动web监听服务
try
{
mytcp=new TcpListener(8001);
mytcp.Start(); //启动在8001端口的监听
Console.WriteLine(“服务启动...“);
//利用CreateApplicationHost方法建立一个独立的应用程序域执行ASP.NET程序
ASPnetHost = ( ASPDOTNETHost )ApplicationHost.CreateApplicationHost
( typeof( ASPDOTNETHost ) , virtualDir , realPath);
Thread t=new Thread(new ThreadStart(MainSvcThread));
t.Start(); //服务线程启动 负责处理每一个客户端的请求
}
catch(NullReferenceException)
{
Console.WriteLine(“NullReferenceException throwed!“) ;
}
}
public void MainSvcThread() //ASP.NET Host的web服务器的主要服务线程
{
int s=0;
string strRequest; //请求信息
string strDir; //请求的目录
string strRequestFile; //请求的文件名
string strErr=““; //错误信息
string strRealDir; //实际目录
string strWebRoot=rpath; //应用根目录
string strRealFile=““; //正在请求的文件的磁盘路径
string strResponse=““; //回应响应缓冲区
string strMsg=““; //格式化响应信息
byte[] bs; //输出字节缓冲区

while(bSvcRunning)
{
Socket sck=mytcp.AcceptSocket(); //每个请求到来
if(sck.Connected)
{
Console.WriteLine(“Client {0} connected!“,sck.RemoteEndPoint);
byte[] bRecv=new byte[1024]; //缓冲区
int l=sck.Receive(bRecv,bRecv.Length,0);
string strBuf=Encoding.Default.GetString(bRecv); //转换成字符串,便于分析
s=strBuf.IndexOf(“HTTP“,1);
string httpver=strBuf.Substring(s,8); // HTTP/1.1 之类的
strRequest=strBuf.Substring(0,s-1);
strRequest.Replace(“\\“,“/“);
if((strRequest.IndexOf(“.“)<1) && (!strRequest.EndsWith(“/“)))
{
strRequest += “/“;
}
s=strRequest.LastIndexOf(“/“)+1;
strRequestFile = strRequest.Substring(s); strDir=strRequest.Substring(strRequest.IndexOf(“/“),strRequest.LastIndexOf(“/“)-3); //取得访问的URL
if(strDir==“/“)
{
strRealDir=strWebRoot;
}
else
{
strDir=strDir.Replace(“/“,“\\“);
strRealDir=strWebRoot + strDir;
}
Console.WriteLine(“Client request dir: {0}“ , strRealDir);
if(strRequestFile.Length==0)
{
strRequestFile=“default.htm“; //缺省文档
}
int iTotlaBytes=0; //总计需要输出的字节
strResponse=““; //输出内容
strRealFile = strRealDir +“\\“+ strRequestFile;
if(strRealFile.EndsWith(“.ASPx“)) //这里有Bug!!
{
string output=““;
//注意我下面的语句们给host对象ProcessRequest方法传递了一个ref类型的参数,
//ASPnetHost会从ASP.NET的执行应用程序域执行一个请求后返回流给当前web server所在的域,这实际上发生了一个域间的调用
ASPnetHost.ProcessRequest (strRequestFile, ref output);//转换成字节流
bs=System.Text.Encoding.Default.GetBytes (output);
iTotlaBytes=bs.Length ; //调用套接字将执行结果返回
WriteHeader(httpver,“text/html“,iTotlaBytes,“200 OK“,ref sck);
FlushBuf(bs,ref sck);
}
else
{try
{
fs=new FileStream( strRealFile,FileMode.Open,FileAccess.Read,FileShare.Read );
BinaryReader reader=new BinaryReader(fs); //读取
bs=new byte[fs.Length ];
int rb;
while((rb=reader.Read(bs,0,bs.Length ))!=0)
{
strResponse =strResponse +Encoding.Default.GetString(bs,0,rb);
iTotlaBytes =iTotlaBytes+rb;
}
reader.Close();
fs.Close();
WriteHeader(httpver,“text/html“,iTotlaBytes,“200 OK“,ref sck);
FlushBuf(bs,ref sck);
}
catch(System.IO.FileNotFoundException )
{//假设找不到文件,报告404 WriteHeader(httpver,“text/html“,iTotlaBytes,“404 OK“,ref sck);
}
}
}
sck.Close(); //Http请求结束
}
}
// WriteHeader想客户端发送HTTP头
public void WriteHeader(string ver,string mime,int len,string statucode,ref Socket sck) {
string buf=““;
if(mime.Length ==0)
{
mime=“text/html“;
buf=buf+ver+ statucode + “\r\n“;
buf=buf+“Server:MyIIS“+“\r\n“;
buf=buf+“Content-Type:“+mime +“\r\n“;
buf=buf+“Accept-Rabges:bytes“+“\r\n“;
buf=buf+“Content-Length:“+ len +“\r\n\r\n“;
byte[] bs=Encoding.Default.GetBytes(buf);
FlushBuf(bs,ref sck);
}
}
// FlushBuf刷新向客户发送信息缓冲区
public void FlushBuf(byte[] bs,ref Socket sck)
{
int iNum=0;
try
{
if(sck.Connected)
{
if((iNum=sck.Send(bs,bs.Length ,0))==-1)
{
Console.WriteLine(“Flush Err:Send Data err“);
}
else
{
Console.WriteLine(“Send bytes :{0}“,iNum);
}
}
else
{
Console.WriteLine(“Client diconnectioned!“);
}
}
catch(Exception e)
{
Console.WriteLine(“Error:{0}“,e);
}
}
}
// ASPDOTNETHost类实例需要跨越两个应用程序域,所以继承自MarshalByRefObject
class ASPDOTNETHost:MarshalByRefObject
{
public void ProcessRequest( string fileName ,ref string output)
{
MemoryStream ms=new MemoryStream(); //内存流,当然为了速度
StreamWriter sw = new StreamWriter(ms); //输出
sw.AutoFlush = true; //设为自动刷新 /先构造一个HttpWorkRequest请求类,以便ASP.NET能够分析获取请求信息,同时传入一个输出流对象供ASP.NET执行期间返回html流
HttpWorkerRequest worker = new SimpleWorkerRequest( fileName, ““ ,sw) ; // 调度某个页,这里面的包含很多细节,后面分析
HttpRuntime.ProcessRequest( worker ) ;
StreamReader sr= new StreamReader(ms); //准备从内存流中读取
ms.Position =0; //移动指针到头
output = sr.ReadToEnd();
}
}
}
HttpRuntime.ProcessRequest( worker ) ;包括了那些细节呢?大体上如下:
1、首先,worker对象传入给ASP.NET的应用程序域,告知发生了对于哪一个ASPx文件的请求,以及当前目录是什么,如果在执行期间发生的输出内容应该写到哪里(sw对象)。这发生一个由web server当前应用程序域到我们自己建立的ASP.NET应用程序域的跨(应用程序)域调用,还可能由于是第一次访问,会发生了全局事件、或者session事件等。
2、ASP.NET的应用程序域会检测请求的ASPx文件是否存在,不存在,就报错;如果存在还要看看代码缓存中是否存在上次编译的代码,如果存在且ASP.NET检测到不需要重新编译,会直接执行缓存中的代码;如果不存在或者代码过期需要重新编译,就需要读取ASPx文件,编译成.NET的代码,存入缓存。可能有些页存在代码和模板分离成多个文件,甚至包括一些资源文件,这些都需要读取后编译成.NET的虚拟机代码,然后在托管环境里执行。
3、执行ASP.NET的编译代码缓存中的代码,输出数据利用sw对象输出。
当然,根据不同的配置,还有很多方法的调用/事件的发生等细节不同。
如何调试运行以上程序,观察结果呢?
建立一个控制台类型工程,将上述代码录入后编译,将得到的程序拷贝在作为站点应用起始目录(譬如c:\inetpub\wwwroot\myweb)的bin子目录下,然后启动,这样在其中创建ASP.NET应用程序域才不会因为程序集加载失败而出错。建立一个asp.net工程在目录下,添加default.htm文件和测试用的test.aspx,加入.NET执行代码,然后启动IE,在地址栏分别输入:http://127.0.0.1:8001/default.htm http://127.0.0.1:8001/test.aspx感受一下执行过程。甚至你可以建立的工程中设定断点之类,仔细调试和观察其中的细节。亲手试一试吧,一定有收获的!
四、 自己构造ASP.NET宿主的意义
费了半天劲搞自己的ASP.NET宿主,对于我们有何意义呢?
首先,是大致从代码级清楚分析ASP.NET执行细节,自己学习了解执行细节,除了可以在出现ASP.NET故障可以进行精确定位和排除外,还可以帮助我们在写ASP.NET应用程序时写出更有效率和健壮的代码。
其次,我们可以提供一个思路,可以将我们的ASP.NET程序运行于低配置机器上,脱离IIS。ASP.NET的“原配”宿主IIS需要运行在Server OS上,要知道在安全专家眼中,IIS可是大隐患的源头之一。我们可以将很多传统程序利用ASP.NET编写,但脱离IIS独立执行,譬如在win98系统上执行ASP.NET。web server和ASP.NET都在托管环境中执行,相比较ISAPI建立宿主然后执行,除提高效率外,还可以使用.NET平台提供的丰富管理调控功能,写B/S程序更接近传统程序编写方式,这对于程序员来讲都是效率(编写代码的效率和执行效果效率)的保证。
另外,对于采用ASP.NET做的项目,大家可以很方便进行开发调试、运行维护、安装。即使是普通桌面程序,我们也可以通过类似制作网页的方式编写这些界面和代码,然后独立建立类似本例中的Host环境,根据用户交互请求加载执行某些页面,然后将界面在客户端通过相关组件显示出来。你可以通过此获得ASP.NET的即时编译功能和ASP.NET宿主托管环境,大量可自由使用的API,便于开发、安装、维护。毕竟,托管环境几乎准备了您需要的一切功能。
五、 参考资料
1、.NET MSDN
2、清华大学出版社《.NET网络高级编程》Andrew Krowczyk Viond Kumar原著
3、清华大学出版社《.NET框架程序设计(修订版)》Jsfftry Richter著