【.NET Core过滤器：架构师必备解析】：掌握新架构下的过滤器设计艺术

# 1. .NET Core过滤器概述

## 简介
.NET Core中的过滤器是用于在处理HTTP请求之前和之后执行逻辑的中间件。它们可以用于权限检查、日志记录、数据校验等操作。理解过滤器的工作原理和使用方式对于构建可维护和高性能的.NET Core应用程序至关重要。

## 核心概念
过滤器可以被分类为同步和异步两种，并且可以细分为授权、资源、动作和异常等几种类型。它们在请求处理管道中扮演着守门人的角色，决定着请求是否能够继续流向下一个处理阶段或需要提前终止处理流程。

## 设计哲学
.NET Core的过滤器设计哲学注重于灵活性和可扩展性。通过内置过滤器的抽象，开发者可以轻松地创建自定义过滤器以满足特定的应用需求。这种设计也为在全局或特定控制器/动作级别应用过滤器提供了方便。

在下一章节中，我们将深入探讨不同类型的.NET Core过滤器以及它们在各种场景下的应用。

# 2. .NET Core过滤器类型及应用场景

### 2.1 内置过滤器的介绍与使用

.NET Core提供了一系列内置的过滤器，它们用于处理不同的请求生命周期阶段。通过理解这些内置过滤器，开发者可以更加灵活地控制请求处理的流程。

#### 2.1.1 授权过滤器（Authorization Filters）

授权过滤器用于执行授权逻辑，在进入控制器的任何动作之前进行用户的授权检查。它的执行时机位于过滤器管道的最前端。

**代码示例：**

public class SimpleAuthorizationFilter : IAuthorizationFilter
{
    public void OnAuthorization(AuthorizationFilterContext context)
    {
        // 这里可以添加检查用户授权的逻辑
    }
}

**参数说明：**
- `context`：包含当前HTTP请求的上下文信息。

**逻辑分析：**
- 授权过滤器通过检查`context.HttpContext.User.Identity.IsAuthenticated`来判断用户是否通过认证，并可以在此基础上进一步检查角色或权限。

#### 2.1.2 资源过滤器（Resource Filters）

资源过滤器在控制器动作执行前后进行处理，它通常用于性能优化，比如缓存。

**代码示例：**

public class CustomResourceFilter : IResourceFilter
{
    public void OnResourceExecuted(ResourceExecutedContext context)
    {
        // 动作执行后逻辑
    }

    public void OnResourceExecuting(ResourceExecutingContext context)
    {
        // 动作执行前逻辑
        // 例如，检查请求是否符合缓存条件
    }
}

**参数说明：**
- `context`：提供资源执行前后的上下文信息。

**逻辑分析：**
- 在`OnResourceExecuting`中可以决定是否继续执行后续流程（通过设置`context.Result`），或者在`OnResourceExecuted`中执行一些清理工作。

#### 2.1.3 动作过滤器（Action Filters）

动作过滤器专门用于控制器动作的前后，可以用于日志记录、异常处理等。

**代码示例：**

public class CustomActionFilter : IActionFilter
{
    public void OnActionExecuting(ActionExecutingContext context)
    {
        // 动作执行前逻辑
    }

    public void OnActionExecuted(ActionExecutedContext context)
    {
        // 动作执行后逻辑
        // 例如，记录动作的执行时间
    }
}

**参数说明：**
- `context`：提供动作执行前后的上下文信息。

**逻辑分析：**
- 动作过滤器是自定义逻辑中使用频率较高的过滤器，例如，可以在`OnActionExecuting`中进行请求验证或权限检查。

#### 2.1.4 异常过滤器（Exception Filters）

异常过滤器用于捕获异常，并可以定义异常处理逻辑。

**代码示例：**

public class CustomExceptionFilter : IExceptionFilter
{
    public void OnException(ExceptionContext context)
    {
        // 异常处理逻辑
    }
}

**参数说明：**
- `context`：提供异常相关的信息。

**逻辑分析：**
- 异常过滤器非常适合用于集中处理应用程序范围内的异常情况，比如将异常信息记录到日志系统中。

### 2.2 自定义过滤器的设计

自定义过滤器是扩展.NET Core行为的强有力方式。开发者可以根据具体需求创建具有特定功能的过滤器。

#### 2.2.1 创建自定义过滤器

创建自定义过滤器需要实现`IFilterMetadata`接口。通过继承`FilterAttribute`类，可以使自定义过滤器既可以是声明式的，也可以是程序式的。

**代码示例：**

public class CustomFilter : FilterAttribute, IAuthorizationFilter
{
    public void OnAuthorization(AuthorizationFilterContext context)
    {
        // 自定义的授权逻辑
    }
}

**参数说明：**
- `FilterAttribute`：过滤器属性基类，用于声明式过滤器的创建。
- `IAuthorizationFilter`：过滤器接口，定义授权逻辑。

**逻辑分析：**
- 自定义过滤器的实现非常灵活，可以只包含一种过滤器接口，也可以实现多个接口以覆盖更广泛的场景。

#### 2.2.2 过滤器执行顺序和依赖注入

过滤器的执行顺序对于请求处理至关重要。在.NET Core中，可以通过`Order`属性来控制执行顺序，值越小优先级越高。

**代码示例：**

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Method, AllowMultiple = true)]
public class OrderExampleAttribute : ActionFilterAttribute
{
    public int Order { get; set; }

    public OrderExampleAttribute(int order)
    {
        Order = order;
    }
}

**参数说明：**
- `Order`属性：用于设置过滤器的执行顺序。

**逻辑分析：**
- 当多个过滤器应用于同一个动作时，通过`Order`属性可以精确控制它们的执行顺序，从而达到预期的行为。

同时，过滤器可以在构造函数中接收依赖项，从而利用依赖注入（DI）框架来获取服务。

#### 2.2.3 过滤器的测试和最佳实践

自定义过滤器的测试和维护需要遵守一定的最佳实践，以确保它们的健壮性和可维护性。

**测试：**
- 单元测试：通过模拟请求和响应来测试过滤器逻辑。
- 集成测试：通过运行整个应用程序来测试过滤器在实际应用中的表现。

**最佳实践：**
- 保持简单：每个过滤器只负责一个职责。
- 可配置：通过配置文件而不是硬编码来实现灵活的过滤器行为。
- 可重用：设计过滤器以便在不同动作或控制器中复用。

### 2.3 过滤器与其他中间件的集成

过滤器与中间件的集成是构建.NET Core应用时需要考虑的一个方面。

#### 2.3.1 过滤器与中间件的区别

过滤器和中间件在处理请求的过程中是两个不同的概念。过滤器是应用于控制器动作的，而中间件是在HTTP请求处理管道中处理请求的组件。

**表格展示：**

| 特性 | 过滤器（Filters） | 中间件（Middleware） |
|--------------|-----------------------|-----------------------|
| 位置 | 在控制器动作中 | 在请求处理管道中 |
| 职责 | 控制器内特定行为 | 全局行为 |
| 作用范围 | 细粒度控制 | 粗粒度控制 |
| 实现复杂度 | 相对简单 | 可能更复杂 |

**逻辑分析：**
- 过滤器提供了一种细粒度控制请求的方式，而中间件则更侧重于提供全局的请求处理能力。

#### 2.3.2 在Startup类中配置过滤器

在.NET Core的`Startup`类中，可以利用中间件的配置来影响过滤器的行为。

**代码示例：**

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddControllersWithViews(options =>
    {
        options.Filters.Add(typeof(CustomFilter));
    });
}

**参数说明：**
- `AddControllersWithViews`：添加MVC控制器和视图的支持。
- `AddFilter`：添加过滤器到过滤器集合中。

**逻辑分析：**
- 在`Startup.ConfigureServices`方法中，可以通过配置MVC选项来添加自定义过滤器到应用中，这是一种程序式配置过滤器的方式。

#### 2.3.3 中间件链中的过滤器位置策略

中间件链中的过滤器位置策略决定了过滤器如何被集成到请求处理链中。

**Mermaid流程图：**

graph LR
A[开始] --> B{中间件链}
B --> C[第一个中间件]
B --> D[中间件N]
B --> E[最后一个中间件]
C --> F[过滤器位置]
D --> F
E --> F

**逻辑分析：**
- 过滤器的集成位置对于请求处理流程至关重要。在中间件链中，过滤器可以被放置在特定的位置，以实现特定的请求处理策略。

在.NET Core中，过滤器可以被放置在中间件链中特定的位置，以实现更细致的请求处理。这种策略允许开发者利用过滤器与中间件各自的优势，为应用程序提供更加灵活和强大的请求处理机制。

通过本章节的介绍，我们了解了.NET Core过滤器类型及应用场景，包括内置过滤器、自定义过滤器的设计、过滤器与其他中间件的集成。接下来的章节将深入探讨.NET Core过滤器的高级特性，包括异步操作、依赖注入以及过滤器上下文与模型绑定的关系。

# 3. .NET Core过滤器高级特性

## 3.1 过滤器中的异步操作

### 3.1.1 异步动作过滤器的实现

在.NET Core中，异步动作过滤器提供了一种高效处理异步请求的方法。实现异步动作过滤器需要我们定义一个继承自`ActionFilterAttribute`的类，并重写`OnActionExecutionAsync`方法。在此方法中，我们可以处理异步逻辑，例如记录日志或执行异步数据访问操作。

下面是一个简单的示例，演示了如何实现一个异步动作过滤器，该过滤器在动作执行前后记录日志：