ASP.NET页面与IIS底层交互和工作原理详解（一）

第一回：引言

我查阅过不少Asp.Net的书籍，发现大多数作者都是站在一个比较高的层次上讲解Asp.Net。他们耐心、细致地告诉你如何一步步拖放控件、设置控件属性、编写CodeBehind代码，以实现某个特定的功能。

这种做法，实际上是回答了“如何去做”的问题，却没有回答“为什么可以这样做”的问题。

尽管我很推崇 悉江华 先生的《圣殿祭祀的Asp.Net开发详解》一书，但当我翻看了一下其对角色(Role) 和用户(Member)的讲解时，我决定跳过去直接读后面的章节。因为我发现他也随了大流，对这部分的讲解停留在“如何去做”的层面上。我相信像悉先生这样的牛人是不可能不了解底层运作原理的，仅仅是因为那本书原本就已经很厚了吧。

当你按“如何去做”所讲解的内容去开发程序的时候，对于你的用户，你仍是一名程序员；但对于实现了MembershipProvider 和 RoleProvider 抽象类的微软开发人员来说，你已经成了他们的一个用户。

NOTE：我既不反对一些作者只讲解“如何去做”，也不反对你只学“如何去做”，这样也有它的好处，就是可以快速开发。我只是建议多掌握一点底层知识，对一些问题会有更好的理解。

希望通过这一系列文章的讲解，可以让你更好的理解Asp.Net的运作原理和做以了解。

Http请求处理流程概述

思考“为什么在地址栏输入www.tracefact.net就可以看到张子阳的个人空间？”，类似于思考“为什么苹果是往地上掉不是往天上飘？”。对于普通访问者来说，这就像每天太阳东边升起西边落下一样是理所当然的；对于很多程序员来说，认为这个与己无关，不过是系统管理员或者网管员的责任。毕竟，IIS是 Windows 的一个组件，又不是 Asp.Net 的一个组成部分。而实际上，从你轻拍回车到页面呈现在你眼前的十分之一秒内，IIS和.Net Framework已经做了大量的幕后工作。

你可能觉得了解这些幕后工作是如何运作的无关紧要，作为程序员的你只要保证开发出的程序可以高效地运行就可以了。然而，在开发过程中，你却发现常常需要使用诸如 HttpContext 这样的类。这个时候，你可曾思考过这些类的构成和类的实体是如何创建的？你可能简单地回答：HttpContext代表当前请求的一个上下文环境。可你又知道IIS 、Framework、Asp.Net 是如何协同工作处理每个Http请求、如何区分不同的请求、IIS、Framework、Asp.Net三者之间的数据如何流动么？

回答上面这些问题，首先需要了解IIS是如何处理页面请求的，这也是理解 Form验证模式和Windows 验证模式的基础。

Http请求刚刚到达服务器的时候

当服务器接收到一个 Http请求的时候，IIS 首先需要决定如何去处理这个请求（NOTE：服务器处理一个.htm页面和一个.aspx页面肯定是不一样的么）。那IIS依据什么去处理呢？―― 根据文件的后缀名。

服务器获取所请求的页面（NOTE：也可以是文件，比如 jimmy.jpg）的后缀名以后，接下来会在服务器端寻找可以处理这类后缀名的应用程序，如果IIS找不到可以处理此类文件的应用程序，并且这个文件也没有受到服务器端的保护（NOTE：一个受保护的例子就是 App_Code中的文件，一个不受保护的例子就是你的js脚本），那么IIS将直接把这个文件返还给客户端。

能够处理各种后缀名的应用程序，通常被称为 ISAPI 应用程序（NOTE：Internet Server Application Programe Interface，互联网服务器应用程序接口）。虽然这 ISAPI 听上去还挺气派，也算是“应用程序”呢，但仔细看看它的全称就明白了：它实际上只是一个接口，起到一个代理的作用，它的主要工作是映射所请求的页面(文件) 和与此后缀名相对应的实际的处理程序。

让我们更进一步地看一下 ISAPI ，看看它到底是什么样子，请按下面的步骤进行：

打开IIS。 选择随意一个站点，鼠标右键，“属性”。 选择“主目录”选项卡。 选择“配置”。

你应该会看到如下的画面：

图1. 应用程序配置

很清楚地就可以看到，所有IIS所能处理，或者叫 ISAPI 所提供代理服务的 文件类型及其相对应的实际的后台处理程序都在这里清楚地列出来了。

我们找到 .aspx 的应用处理程序，然后点“编辑”，会出现下面的画面：

图2. 编辑.aspx文件的处理程序

一路看到这里，可以看出，所有的.aspx文件实际上都是由 aspnet_isapi.dll 这个程序来处理的，当IIS把对于.aspx页面的请求提交给了aspnet_isapi.dll以后，它就不再关心这个请求随后是如何处理的了。现在我们应该知道：Asp.Net 只是服务器(IIS)的一个组成部分而已，它是一个 ISAPI扩展。

这里需要注意两点：

当你修改“限制为”后，可以限制页面(文件)只能以某种特定方式访问 “确认文件是否存在”是实现 URL 地址映射的关键选项，我以后会专门讲述。 理解宿主环境（Hosting）

从本质上讲，Asp.Net 主要是由一系列的类组成，这些类的主要目的就是将Http请求转变为对客户端的响应。HttpRuntime类是Asp.Net的一个主要入口，它有一个称作 ProcessRequest 的方法，这个方法以一个 HttpWorkerRequest 类作为参数。HttpRuntime 类几乎包含着关于单个 Http请求的所有信息：所请求的文件、服务器端变量、QueryString、Http 头信息等等。Asp.Net 使用这些信息来加载、运行正确的文件，并且将这个请求转换到输出流中，一般来说，也就是HTML页面。

NOTE：二般来说，也可以是张图片。

当 Web.config文件的内容发生改变 或者 .aspx文件发生变动的时候，为了能够卸载运行在同一个进程中的应用程序（NOTE：卸载也是为了重新加载），Http请求被分放在相互隔离的应用程序域中。

NOTE：可能你以前就听过应用程序域，但是不了解怎么回事，应用程序域就是 AppDomain。

对于IIS来说，它依赖一个叫做 HTTP.SYS 的内置驱动程序来监听来自外部的 HTTP请求。在操作系统启动的时候，IIS首先在HTTP.SYS中注册自己的虚拟路径。

NOTE：实际上相当于告诉HTTP.SYS哪些URL是可以访问的，哪些是不可以访问的。举个简单的例子：为什么你访问不存在的文件会出现 404 错误呢？就是在这一步确定的。

如果请求的是一个可访问的URL，HTTP.SYS会将这个请求交给 IIS 工作者进程。

NOTE：IIS6.0中叫做 w3wp.exe，IIS5.0中叫做 aspnet_wp.exe。

每个工作者进程都有一个身份标识 以及 一系列的可选性能参数。

NOTE：可选性能参数，是指诸如 回收机制的设置、超时时间设置等等。

接下来进行的事情就是上一章节讲述的 ISAPI 了。

NOTE：这部分的内容相关性比较强，为了让大家好理解，我最后还是决定把 ISAPI 放到前面了，可能全系列完成的时候会再调整吧。

除了映射文件与其对应的处理程序以外，ISAPI 还需要做一些其他的工作：

从HTTP.SYS中获取当前的Httq请求信息，并且将这些信息保存到 HttpWorkerRequest 类中。 在相互隔离的应用程序域AppDomain中加载HttpRuntime。 调用 HttpRuntime的ProcessRequest方法。

接下来才是程序员通常编写的代码所完成的工作了，然后，IIS 接收返回的数据流，并重新返还给 HTTP.SYS，最后，HTTP.SYS 再将这些数据返回给客户端浏览器。

OK，现在你看到张子阳的空间主页了。

图3.Asp.Net 的宿主环境

理解管道（Pipeline）

在前面两章中，我们在一个相对比较低的层次上讨论了从发出Http请求到看到浏览器输出这转瞬即逝的十分之一秒内IIS和 Framework 所做的事情。但是我们忽略了一个细节：程序员编写的代码是如何在这一过程中衔接的，本章我们就来看看这个问题。

当Http请求进入 Asp.Net Runtime以后，它的管道由托管模块（NOTE：Managed Modules）和处理程序（NOTE：Handlers）组成，并且由管道来处理这个 Http请求。

图4. 理解 Http 管道

我们按编号来看一下这幅图中的数据是如何流动的。

1. HttpRuntime将Http请求转交给 HttpApplication，HttpApplication代表着程序员创建的Web应用程序。HttpApplication创建针对此Http请求的 HttpContext对象，这些对象包含了关于此请求的诸多其他对象，主要是HttpRequest、HttpResponse、HttpSessionState等。这些对象在程序中可以通过Page类或者Context类进行访问。、

2. 接下来Http请求通过一系列Module，这些Module对Http请求具有完全的控制权。这些Module可以做一些执行某个实际工作前的事情。

3. Http请求经过所有的Module之后，它会被HttpHandler处理。在这一步，执行实际的一些操作，通常也就是.aspx页面所完成的业务逻辑。可能你会觉得在创建.aspx页面并没有体会到这一过程，但是，你一定知道，.aspx 页面继承自Page类，我们看一下Page类的签名：

ublic class Page : TemplateControl, IHttpHandler{

// 代码省略

}

可以看到，Page类实现了IHttpHandler接口，HttpHandler也是Http请求处理的最底层。

4.HttpHandler处理完以后，Http请求再一次回到Module，此时Module可以做一些某个工作已经完成了之后的事情。

NOTE：注意我用红色标识的字，然后回想一下：Asp.Net 中是不是有众多的 Inserting 、Inserted 之类成对的事件？其实，这里讲述的就是为什么Asp.Net可以将一个Insert操作分成前后两部分，然后再分别进行事件拦截的幕后原理。

如果我们将注意力只集中在Http请求、HttpHandler和HttpModule上，不去考虑HttpContext和HttpApplication，那么图4.可以简化成下面这样：

图5.Http请求在HttpHandler 和 HttpModule 中的流动方向

总结

本文中，我首先概要介绍了这系列文章将要为大家讲述的主题。然后，我提出了部分程序员存在的一个问题：在一个比较高的层次上学习和使用Asp.Net。

随后，我以一个访问我个人空间首页的例子，引出了本文主要讲述的三个内容：

Http请求刚刚到达时IIS时，IIS 所做的工作。 Http请求的宿主环境。 Http管道。

希望这篇文章能给你带来帮助。

第二回： 引言

在 Part.1 Http请求处理流程 一文中，我们了解了Http请求的处理过程以及其它一些运作原理。我们知道Http管道中有两个可用接口，一个是IHttpHandler，一个是IHttpModule，但在Part.1中，我并没有详细讲述如何对它们进行编程，只是轻描淡写地一笔带过。所谓学以致用，前面已经介绍了不少概念和原理。在本文中，我们通过几个范例来了解 IHttpHandler，看看掌握这些原理的实际用途。

IHttpHandler 概述

可能和我一样，很多Asp.Net开发人员都有过Asp的背景，以至于我们在开发程序的时候，通常都是在“页面级”上思考，也就是说我们现在正在做的这个页面应该有什么样的功能，是进行一个问卷调查还是一个数据库查询等等。而很少在“请求级”思考，考虑有没有办法来通过编码的方式来操控一个Http请求。

来源：(http://blog.sina.com.cn/s/blog_4a5e32770100hl00.html) - ASP.NET页面与IIS底层交互和工作原理详解（一）_YouthWithYouth_新浪博客

实际上，Framework提供了一系列的接口和类，允许你对于Http请求进行编程，而实现这一操作的一个主要的接口，就是 IHttpHandler(另一个是IHttpModule)。

应该还记得第一节中我们提到过 ISAPI，它根据文件名后缀把不同的请求转交给不同的处理程序。但是仔细看看就会发现：几乎一大半的文件都交给 aspnet_isapi.dll 去处理了。很明显，aspnet_isapi.dll 不可能对每种文件采用同一种方式处理，那么 aspnet_isapi.dll 是如何更进一步处理不同的文件，交由谁去处理呢？为了搞清楚这个问题，我们需要打开机器上C:\WINDOWS\Microsoft.NET\Framework\v2.0.50727\CONFIG\ 目录下的web.config 文件。

NOTE：我查阅了很多资料，都说是在 machine.config 中，但实际上 v2.0.50727 下的machine.config中httpHandlers结点是这样的：<httpHandlers />，并没有给出详细的处理程序，在Web.config中才能看到。而v1.1.4322 下的machine.config中却有。

找到httpHandlers结点，应该可以看到如下这样的代码(做了省略)：

lt;httpHandlers>

... ... //略

lt;add path="*.axd" verb="*" type="System.Web.HttpNotFoundHandler" validate="True" /><add path="*.aspx" verb="*" type="System.Web.UI.PageHandlerFactory" validate="True" />

lt;add path="*.ashx" verb="*" type="System.Web.UI.SimpleHandlerFactory" validate="True" />

lt;add path="*.asax" verb="*" type="System.Web.HttpForbiddenHandler" validate="True" />

lt;add path="*.ascx" verb="*" type="System.Web.HttpForbiddenHandler" validate="True" />

lt;add path="*.config" verb="*" type="System.Web.HttpForbiddenHandler" validate="True" />

lt;add path="*.cs" verb="*" type="System.Web.HttpForbiddenHandler" validate="True" />

lt;add path="*" verb="GET,HEAD,POST" type="System.Web.DefaultHttpHandler" validate="True" />

... ... //略

lt;/httpHandlers>

可以看到，在<httpHandlers>结点中将不同的文件类型映射给不同的Handler去处理，对于.aspx来说，是由System.Web.UI.PageHandlerFactory来处理。而对于.cs来说，是由System.Web.HttpForbiddenHandler 处理，从ForbiddenHandler名字中出现的Forbidden (翻译过来是“禁止”)可以看出，这个Handler可以避免我们的源码被看到。

NOTE：System.Web.UI.PageHandlerFactory 是一个IHttpHandlerFactory，而不是一个单一的HttpHandler，IHttpHandlerFactory用来做什么后面会说明。

上面列出的是.Net Framework在处理Http请求时的所采用的默认Handler。而如果我们要用编程的方式来操控一个Http请求，我们就需要实现IHttpHandler接口，来定制我们自己的需求。

IHttpHandler的定义是这样的：

ublic interface IHttpHandler{

void ProcessRequest(HttpContext context)

ool IsReusable { get; }

}

由上面可以看出IHttpHandler要求实现一个方法和一个属性。其中 ProcessRequest，从名字(处理请求)看就知道这里应该放置我们处理请求的主要代码。

IsReusable属性，MSDN上是这样解释的：获取一个值，该值指示其他请求是否可以使用 IHttpHandler 实例。也就是说后继的Http请求是不是可以继续使用实现了该接口的类的实例，一般来说，我把它设置成true。

那么实现此接口的类形式应该是这样的：

ublic class CustomHandler : IHttpHandler{

ublic void ProcessRequest(HttpContext context) {

// 处理请求的代码

}

ublic bool IsReusable {

get { return true; }

}

}

而为了能使用这个自定义的HttpHandler，我们需要在应用程序目录下的Web.config中注册它。

lt;system.web>

lt;httpHandlers>

lt;add path="*.jpg" verb="*" type="MyNameSpace.MyClass, MyDllName" />

lt;/httpHandlers>

lt;/system.web>

应该发现这与之前在C:\WINDOWS\Microsoft.NET\Framework\v2.0.50727\CONFIG\目录下web.config中看到的几乎完全一样。这里，path指的是请求的文件名称，可以使用通配符扩大范围，也可以明确指定这个handler仅用于处理某个特定的文件(比如说：filename.aspx)的请求。verb指的是请求此文件的方式，可以是post或get，用*代表所有访问方式。type属性由“,”分隔成两部分，第一部分是实现了接口的类名，第二部分是位于Bin目录下的编译过的程序集名称。

NOTE：如果你新建一个项目，并且在项目下创建HandlerTest.cs，然后让站点引用该项目，那么在生成解决方案的时候会自动将编译好的.dll文件添到Bin目录中。

NOTE：MyDll只写程序集名，不要加后面的.dll。

使用HttpHandler实现图片防盗链

有了之前这么多的准备知识，实现现在的目标就容易得多了：

NOTE：这个例子，以及下面的一个例子均来自于《Maximizing ASP.NET Real World, Object-Oriented Development》一书：

Step.1：创建文件 CustomHandler.cs，代码如下：

using System

using System.We

amespace CustomHandler{

ublic class JpgHandler : IHttpHandler{

ublic void ProcessRequest(HttpContext context){

// 获取文件服务器端物理路径

tring FileName = context.Server.MapPath(context.Request.FilePath)

// 如果UrlReferrer为空，则显示一张默认的禁止盗链的图片

if (context.Request.UrlReferrer.Host == null){

context.Response.ContentType = "image/JPEG"

context.Response.WriteFile("/error.jpg")

}else{

// 如果 UrlReferrer中不包含自己站点主机域名，则显示一张默认的禁止盗链的图片

if (context.Request.UrlReferrer.Host.IndexOf("yourdomain.com") > 0){

context.Response.ContentType = "image/JPEG"

context.Response.WriteFile(FileName)

}else{

context.Response.ContentType = "image/JPEG"

context.Response.WriteFile("/error.jpg")

}

}

}

ublic bool IsReusable{

get{ return true; }

}

}

}

Step.2 编译这个文件

csc /t:library /r:System.Web.dll CustomHandler.c

Step.3 将编译好的 CustomHandler.dll 拷贝到站点的 Bin 目录下。 Step.4 在Web.Config 中注册这个Handler。

lt;system.web>

lt;httpHandlers>

lt;add path="*.jpg" verb="*" type="CustomHandler.JpgHandler, CustomHandler" />

lt;/httpHandlers>

lt;/system.web>

OK，诸位可以按步骤自行测试一下，这里就不赘述了。

通过IhttpHandler实现图片验证码

也可以在一个.ashx文件中实现IHttpHandler，而不是采用这种提前编译的方式。

Step.1 打开Vs2005，“添加新项”，“一般处理程序”。新建文件后，VS会自动在文件中添加如下的代码：

lt;%@ WebHandler Language="C#" Class="Handler" %>

using System

using System.We

ublic class Handler : IHttpHandler {

ublic void ProcessRequest (HttpContext context) {

context.Response.ContentType = "text/plain"

context.Response.Write("Hello World")

}

ublic bool IsReusable {

get {

return false

}

}

}

Step.2 将代码改写成如下所示：

lt;%@ WebHandler Language="C#" Class="Handler" %>

using System

using System.Drawing

using System.Drawing.Imaging

using System.Text

using System.We

using System.Web.SessionState

ublic class Handler : IHttpHandler, IRequiresSessionState {

ublic void ProcessRequest(HttpContext context) {

context.Response.ContentType = "image/gif"

//建立Bitmap对象，绘图

Bitmap basemap = new Bitmap(200, 60)

Graphics graph = Graphics.FromImage(basemap)

graph.FillRectangle(new SolidBrush(Color.White), 0, 0, 200, 60)

Font font = new Font(FontFamily.GenericSerif, 48, FontStyle.Bold, GraphicsUnit.Pixel)

Random r = new Random()

tring letters = "ABCDEFGHIJKLMNPQRSTUVWXYZ"

tring letter

StringBuilder s = new StringBuilder()

//添加随机的五个字母

for (int x = 0; x < 5; x++) {

letter = letters.Substring(r.Next(0, letters.Length - 1), 1)

.Append(letter)

graph.DrawString(letter, font, new SolidBrush(Color.Black), x * 38, r.Next(0, 15))

}

//混淆背景

Pen linePen = new Pen(new SolidBrush(Color.Black), 2)

for (int x = 0; x < 6; x++)

graph.DrawLine(linePen, new Point(r.Next(0, 199), r.Next(0, 59)), new Point(r.Next(0, 199), r.Next(0, 59)))

//将图片保存到输出流中

asemap.Save(context.Response.OutputStream, ImageFormat.Gif)

context.Session["CheckCode"] = s.ToString(); //如果没有实现IRequiresSessionState，则这里会出错，也无法生成图片

context.Response.End()

}

ublic bool IsReusable {

get { return true; }

}

}

需要特别注意的是，Handler类不仅需要实现 IHttpHandler接口(这个显然)，为了在这个Handler类中使用SessionState，还需要实现IRequiresSessionState接口，对于这个接口，MSDN的解释是这样的：Specifies that the target HTTP handler requires read and write access to session-state values. This is a marker interface and has no methods.(翻译过来是：指定当前Http Handler需要对SessionState值的读写访问权。这是一个标记接口，没有任何方法)。

而实际上，IRequiresSessionState的接口定义是这样的：

ublic interface IRequiresSessionState{}

可见，这个接口没有任何需要实现的方法或属性，大家只要记得：如果想在HttpHandler中使用SessionState，必须实现这个接口，实际上也就是在类的标头将这个接口加进去。

Step.3 新建一个ImageCode.aspx页面，在HTML代码中写下：

lt;img src="Handler.ashx" alt="图片验证码" />

OK，在浏览器中打开ImageCode.aspx，应该可以看到如下所示：

利用HttpHandler创建自定义后缀Rss源

RSS如今已经可以说是随处可见，而RSS的实现方式，通常是在一个.aspx的CodeBehind文件中写一个XML文件，然后加载到Response的OutputStream中， Rss源通常是Rss.aspx这种形式的。通过第一章学到的ISAPI的知识，再结合本章学到的关于HttpHandler的知识，很容易想到：我们可以自定一个以 .rss 作为后缀名的文件来实现 Rss 源，比如说Article.rss。现在我们就一步步来实现它：

NOTE：关于RSS的更多内容，可以参阅我编译的 在Web站点中创建和使用RSS源。本文不再解释Rss是什么，如何创建Rss源，为了文章的独立性，仅给出创建过程。

Step.1 创建范例数据库

Create Table RssSample

(

SampleId Int Identity(1,1) Not Null,

Title Varchar(100) Not Null Constraint uq_Title Unique,

Author Varchar(50) Not Null,

PubDate DateTime Not Null Default GetDate(),

[Description] Varchar(500) Not Null,

Link Varchar(150) Not Null

Constraint pk_RssSample Primary Key(SampleId)

)

-- 插入范例数据

Insert Into RssSample(Title, Author, [Description], Link)

Values('标题1', '作者1', '文章摘要1', 'http://127.0.0.1/#' )

-- 省略 ....

Step.2 建立站点，在App_Code目录下建立RssFeedsLib.cs文件。

using System

using System.Data

using System.Data.SqlClient

using System.IO

using System.We

using System.Xml

using System.Text

amespace RssFeadsLib {

ublic class RssGenerator {

ublic static string GetRSS() {

MemoryStream ms = new MemoryStream()

XmlTextWriter writer = new XmlTextWriter(ms, null)

SqlConnection conn = new SqlConnection("Data Source=.;Initial Catalog=Sample;User ID=sa;Password=sa"); //修改这里成你的数据库连接

SqlCommand cmd = new SqlCommand("select * from RssSample order by pubdate desc", conn)

conn.Open()

SqlDataReader reader = cmd.ExecuteReader()

writer.WriteStartElement("rss")

writer.WriteAttributeString("version", "2.0")

writer.WriteStartElement("channel")

// Channel 下的结点静态写入

writer.WriteElementString("title", "TraceFact.Net 技术文章")

writer.WriteElementString("link", "http://www.tracefact.net")

writer.WriteElementString("description", "Dedicated to asp.net...")

writer.WriteElementString("copyright", "Copyright (C) 2007")

writer.WriteElementString("generator", "My RSS Generator")

// Item 结点从数据库读取

while (reader.Read()) {

writer.WriteStartElement("item")

writer.WriteElementString("author", reader.GetString(reader.GetOrdinal("Author")))

writer.WriteElementString("title", reader.GetString(reader.GetOrdinal("title")))