从.NET类库代码来看ASP.NET运行模式

写在前面的话：网上讲Asp.net运行模式的好文章已经很多了，笔者本不用多此一举，另成一文。但从笔者自己的学习经验看，如果学到的这些知识不能对应到类库中的源代码，印象总归不够深刻，大有隔靴搔痒之感。只好自己写上一篇，对这方面的知识做个小小的总结。文中所有内容都是笔者在看了网上很多文章后，结合自己的开发经验得出的一些理解，难免有错误的地方，欢迎批评指出。另外，由于笔者能力所限，很多地方并未说透（真正对应到代码），也盼高手能够给予补充。

　　一.进入Asp.net运行时之前

　　虽然本文的重点是对托管代码的解析，但为了整个知识点的完整性，这里简单介绍一下IIS处理请求的一些基本情况。在一个IIS服务器上，你可以设置多个应用程序池（每个应用程序池可以单独设置允许使用的最大内存数量、CPU使用率、回收工作进程的时间间隔等参数，而且一个应用程序池里面只能使用一个版本的.NET Framework），然后把自己的Web应用分别部署到这些应用程序池中。在默认情况下，每个应用池会有一个工作进程w3wp.exe来维护（如果开通了Web园功能，也可以设置多个工作进程）。每个应用程序（虚拟目录）在池中都有自己的应用程序域，这些应用程序域都处于这个应用程序池的工作进程的进程空间内。

　　IIS是通过各种ISAPI的扩展来处理各种类型的应用的。当我们从客户端提交一个请求过来之后，IIS会根据请求的页面或者服务的类型，把请求映射到指定的ISAPI扩展。比方说，如果我们需要让IIS支持perl这样的服务器端程序（当然，这个移植工作早就有人做过了），我们就需要编写一个专门处理对perl页面进行的请求的ISAPI扩展。根据ISAPI的定义(符合这个定义的ISAPI扩展才能和IIS正常交互)，在你的扩展中可以包括ISAPI Extension和ISAPI Filter两大部分。ISAPI Extension是对请求的处理程序，完成和web服务器之间的输入输出；而ISAPI Filter则是一些回调接口，你可以通过实现这些接口来介入到整个请求处理的每一步骤，对Authentication，RevolveCache等环节进行控制。另外，ISAPI本身就是在工作进程里运行的，而asp.net运行时也是在工作进程里运行的，所以两者的交互非常有效率。

　　对于.aspx页面，这个扩展就是aspnet_isapi.dll。因为这些ISAPI都是非托管的Win32应用，直接对它们进行改动是比较困难的。所以，为了增强Asp.net运行时的可扩展性，aspnet_isapi.dll本身的功能非常少，我们可以把aspnet_isapi.dll简单理解为请求信息的路由器，负责把请求从IIS传送到asp.net运行时。而后面我们将要讲到的HttpHandle和HttpModule则分别担负起了ISAPI Extension和ISAPI Filter的功能，幸运的是，HttpHandle和HttpModule可以由纯的托管代码来实现。

　　二.从非托管代码到托管代码

　　前面说了，aspnet_isapi.dll是非托管代码，而asp.net运行时是托管代码，他们都运行在w3wp.exe工作进程里面，那么两者之间的调用点发生在什么地方呢？在介绍接下来的内容之前必须先介绍一个概念：ECB。ECB的全称是Extension Control Block，它是一个非托管资源包,具有对ISAPI接口完整的访问能力,包含了所有和一个传入请求有关的底层信息，如提交的标单中的数据等等。所以说，asp.net中的托管代码想要访问aspnet_isapi.dll对外提供的接口，就需要通过ECB。其实更准确的来说，是托管代码公布了一个IUnknown类型的接口供aspnet_isapi.dll调用，而aspnet_isapi.dll在调用的时候会把自己的ecb地址传进去。

　　明白了ECB的概念，下面我们要介绍一个接口和一个接口的实现类（位于System.Web.Hosting名字空间下），请读者注意笔者在代码中的注释（本文的主要目的就是和大家一起从代码实现的角度来认识整个Asp.net运行时，所以代码里的注释是笔者添加的关键性说明，后面的所有代码段都是这样）：

1/**//*InterfaceType(ComInterfaceType.InterfaceIsIUnknown)指明了这个接口将作为 IUnknown 派生接口向 COM 公开，这就使得isapi.dll可以以COM方式调用此接口。*/ 2[ComImport, Guid("08a2c56f-7c16-41c1-a8be-432917a1a2d1"), InterfaceType(ComInterfaceType.InterfaceIsIUnknown)] 3public interface IISAPIRuntime 4{ 5 void StartProcessing(); 6 void StopProcessing(); 7 /**//*ProcessRequest方法就是整个处理流程中托管代码和非托管代码的分界点，可以看到里面是以一个IntPtr结构传入了调用方（也就是isapi.dll）的ECB地址*/ 8 [return: MarshalAs(UnmanagedType.I4)] 9 int ProcessRequest([In] IntPtr ecb, [In, MarshalAs(UnmanagedType.I4)] int useProcessModel); 10 void DoGCCollect(); 11} 12 13/**//*这个类实现了IISAPIRuntime接口。它的实例对象存在于每一个AppDomain中，作为整个Asp.net运行时的入口。*/ 14public sealed class ISAPIRuntime : MarshalByRefObject, IISAPIRuntime, IRegisteredObject 15{ 16 // Fields 17 private static int _isThisAppDomainRemovedFromUnmanagedTable; 18 private static string s_thisAppDomainsIsapiAppId; 19 20 // Methods 21 [AspNetHostingPermission(SecurityAction.Demand, Level=AspNetHostingPermissionLevel.Minimal), SecurityPermission(SecurityAction.Demand, Unrestricted=true)] 22 public ISAPIRuntime(); 23 public void DoGCCollect(); 24 public override object InitializeLifetimeService(); 25 /**//*处理请求的入口点方法，由isapi.dll以COM方式调用*/ 26 public int ProcessRequest(IntPtr ecb, int iWRType); 27 internal static void RemoveThisAppDomainFromUnmanagedTable(); 28 internal void SetThisAppDomainsIsapiAppId(string appId); 29 public void StartProcessing(); 30 public void StopProcessing(); 31 void IRegisteredObject.Stop(bool immediate); 32}

　　所以，一切都是从aspnet_isapi.dll以COM方式调用了一个ISAPIRuntime对象的ProcessRequest方法开始的。可以多提一句的是，这种调用是异步的，也就是说，aspnet_isapi.dll在调用后会立即返回，但ECB会一直保留下来，直到整个请求被处理完毕之后再释放。

　　好，现在我们知道了ISAPIRuntime对象是托管代码的入口点，那么这个对象是什么时候产生的呢？换句话说，w3wp也是一个非瀀?潳楬?托管代码写出的程序，它是在什么时候把.net运行时加载进来的呢？（如果好奇心再强一点，还可以问一问一个工作进程是什么时刻产生并开始运行的，它和应用程序池有着怎样的交互。）完全解释清楚这些问题已经超过了笔者目前的能力范围，还望高人补充或提供资料线索。但目前我们从.net的代码中应该可以推断出，ISAPIRuntime对象和应用程序域是对应的，.net在创建应用程序域的时候，就会创建ISAPIRuntime对象，见下面的创建应用程序域的代码：

　　创建应用程序域

1/**//*这是System.Web.Hosting.AppDomainFactory类型的Create方法，它调用的是实际工厂的Create方法。*/ 2[return: MarshalAs(UnmanagedType.Interface)] 3public object Create(string module, string typeName, string appId, string appPath, string strUrlOfAppOrigin, int iZone) 4{ 5 /**//*实际工厂是一个AppManagerAppDomainFactory类型的对象。*/ 6 return this._realFactory.Create(appId, appPath); 7} 8 9/**//*AppManagerAppDomainFactory.Create方法，请看代码内的注释。*/ 10[return: MarshalAs(UnmanagedType.Interface)] 11public object Create(string appId, string appPath) 12{ 13 object obj2; 14 try 15 { 16 if (appPath[0] == '.') 17 { 18 FileInfo info = new FileInfo(appPath); 19 appPath = info.FullName; 20 } 21 if (!StringUtil.StringEndsWith(appPath, '\\')) 22 { 23 appPath = appPath + @"\"; 24 } 25 ISAPIApplicationHost appHost = new ISAPIApplicationHost(appId, appPath, false); 26 /**//*这个方法内部的调用链非常复杂，它一方面创建了一个应用程序域，一方面返回一个ISAPIRuntime对象。具体这个方法究竟是如何创建AppDomain对象的，大家可以用 27 JetBrain来跟踪其调用栈。关于这部分内容更详尽的信息，可参见ASP.NET Internals - The bridge between ISAPI and Application Domains一文。 28 另外，如果您使用JetBrain来调试系统程序集的话，有可能会因为缺少相应pdb文件而不能查看完整调试信息，这里提供一个根据已有程序集，先反汇编成中间码， 29 再重新以调试模式生成dll和pdb文件的方法： 30   1)生成IL文件: ildasm /tok /byt system.web.dll /out=system.web.il 31 2)重新生成PDB/DLL: ilasm system.web.il /DEBUG /DLL /OUTPUT=System.Web.dll*/ 32 ISAPIRuntime o = (ISAPIRuntime) this._appManager.CreateObjectInternal(appId, typeof(ISAPIRuntime), appHost, false, null); 33 o.SetThisAppDomainsIsapiAppId(appId); 34 o.StartProcessing(); 35 obj2 = new ObjectHandle(o); 36 } 37 catch (Exception) 38 { 39 throw; 40 } 41 return obj2; 42}