實(shí)現(xiàn)自己的ASP.NET宿主系統(tǒng)

楊山河

一、 宿主概念
托管是.NET的一個(gè)很基礎(chǔ)的概念，所有的.NET應(yīng)用程序代碼要完全發(fā)揮作用需要進(jìn)入托管的環(huán)境（CLR --Common Language Runtime），而這個(gè)環(huán)境實(shí)際上就是稱作宿主(Host)為將要啟動(dòng)的.NET代碼準(zhǔn)備的。目前來講windows系統(tǒng)上，能夠擔(dān)負(fù)這個(gè)重任的有3類已存程序：
1、 shell(通常是Explorer)，提供從用戶桌面啟動(dòng).NET程序,創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，啟動(dòng)此進(jìn)程建立CLR
2、 瀏覽器宿主（Internet Explorer），處理從web下載的.NET代碼執(zhí)行。
3、 服務(wù)器宿主（如IIS的輔助進(jìn)程ASPnet_wp.exe）
通常來講，我們開發(fā)的ASP.NET的程序運(yùn)行在IIS的環(huán)境下（實(shí)際上由一個(gè)ISAPI控制啟動(dòng)CLR），但實(shí)際上ASP.NET程序可以擺脫IIS單獨(dú)在任何托管環(huán)境下運(yùn)行。本文討論了ASP.NET程序如何在自定義的環(huán)境中啟動(dòng)，希望有助于我們了解ASP.NET的執(zhí)行原理，同時(shí)使我們開發(fā)的ASP.NET能夠在任何.NET環(huán)境下執(zhí)行，不管是服務(wù)器操作系統(tǒng)還是普通的桌面操作系統(tǒng)。

二、 IIS宿主中ASP.NET的執(zhí)行分析
關(guān)于IIS中ASP.NET的執(zhí)行細(xì)節(jié)，很多文章做了詳盡權(quán)威的分析，本文不打算贅述，在此給出一些參考：
http://www.yesky.com/SoftChannel/72342380468043776/20030924/1731387.shtml
http://chs.gotdotnet.com/quickstart/ASPplus/doc/procmodel.ASPx
這些文章大致重點(diǎn)分析了：宿主環(huán)將如何啟動(dòng)、ASP.NET應(yīng)用程序如何產(chǎn)生程序集、如何加載，同宿主的交互等細(xì)節(jié)。

三、 構(gòu)造自己的ASP.NET宿主程序
ASP.NET是作為微軟ASP的替代技術(shù)出現(xiàn)的，所以我們重點(diǎn)討論如何通過web方式應(yīng)用ASP.NET（顯然還有其他方式），具體就是：我們用.NET平臺(tái)的語言編寫一個(gè)控制臺(tái)程序，這個(gè)程序啟動(dòng)一個(gè)ASP.NET應(yīng)用環(huán)境，執(zhí)行關(guān)于ASPx的請(qǐng)求。具體來講，需要做以下工作：
1、實(shí)現(xiàn)一個(gè)Web Server，監(jiān)聽所有的web請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)Http web hosting
2、啟動(dòng)一個(gè)應(yīng)用程序域，創(chuàng)建一個(gè)ASP.NET的ApplicationHost，建立一個(gè)ASP.NET的應(yīng)用程序域，另外還建立一個(gè)HttpWorkerRequest的具體實(shí)現(xiàn)類，該類可以處理ASPx請(qǐng)求，編譯ASPx頁，編譯后的托管代碼緩存入當(dāng)前應(yīng)用程序域，然后執(zhí)行代碼，得到執(zhí)行結(jié)果。建議在繼續(xù)閱讀下文前，仔細(xì)翻查MSDN中的關(guān)于這兩個(gè)類得參考說明。
System.Web.Hosting.ApplicationHost類用于建立一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用程序域。當(dāng)然不是普通的應(yīng)用程序域，而是為ASP.NET建立執(zhí)行環(huán)境，準(zhǔn)備需要的空間、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。僅有一個(gè)靜態(tài)方法static object CreateApplicationHost(
Type host //具體的用戶實(shí)現(xiàn)類，就是ASP.NET應(yīng)用域需要加載的類
string virtualDir, //此應(yīng)用域在整個(gè)web中的執(zhí)行目錄，虛擬目錄
string physicalDir //對(duì)應(yīng)的物理目錄
);
而其中的host 參數(shù)指向一個(gè)具體的類，由于該類實(shí)際上屬于兩個(gè)應(yīng)用域之間的聯(lián)系類，在兩個(gè)應(yīng)用程序域之間編組傳遞數(shù)據(jù)，所以必須要繼承自MarshalByRefObject，以允許在支持應(yīng)用程序中跨應(yīng)用程序域邊界訪問（至于為什么，建議翻查參考3）。
可以看到，我們需要啟動(dòng)兩個(gè)應(yīng)用程序域（web server功能應(yīng)用程序域和ASP.NET 應(yīng)用程序域），而這兩個(gè)（應(yīng)用程序）域之間通過跨（應(yīng)用程序）域的流對(duì)象引用來實(shí)現(xiàn)，使得在ASP.NET域中執(zhí)行的結(jié)果可以通過web server域返回給請(qǐng)求者。
可以大致下圖表達(dá)
執(zhí)行ASP.NET的Web服務(wù)器端










WEB客戶端

代碼實(shí)現(xiàn)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)
{
//創(chuàng)建并啟動(dòng)服務(wù)器
MyServer myserver=new MyServer(“/”, ”c:\\inetpub\\wwwroot\\myWeb”);
}
}

class MyServer //處理HTTP協(xié)議的服務(wù)器類
{
private ASPDOTNETHost ASPnetHost; //ASP.NET host的實(shí)例
private TcpListener mytcp; //Web監(jiān)聽套接字
bool bSvcRunning=true; //服務(wù)是否運(yùn)行指示
FileStream fs; //處理http請(qǐng)求的普通文本要求

public MyServer(string virtualDir ,vstring realPath)
{//在構(gòu)造函數(shù)中啟動(dòng)web監(jiān)聽服務(wù)
try
{
mytcp=new TcpListener(8001);
mytcp.Start(); //啟動(dòng)在8001端口的監(jiān)聽
Console.WriteLine("服務(wù)啟動(dòng)...");
//利用CreateApplicationHost方法建立一個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用程序域執(zhí)行ASP.NET程序
ASPnetHost = ( ASPDOTNETHost )ApplicationHost.CreateApplicationHost
( typeof( ASPDOTNETHost ) , virtualDir , realPath);
Thread t=new Thread(new ThreadStart(MainSvcThread));
t.Start(); //服務(wù)線程啟動(dòng) 負(fù)責(zé)處理每一個(gè)客戶端的請(qǐng)求
}
catch(NullReferenceException)
{
Console.WriteLine("NullReferenceException throwed!") ;
}
}

public void MainSvcThread() //ASP.NET Host的web服務(wù)器的主要服務(wù)線程
{
int s=0;
string strRequest; //請(qǐng)求信息
string strDir; //請(qǐng)求的目錄
string strRequestFile; //請(qǐng)求的文件名
string strErr=""; //錯(cuò)誤信息
string strRealDir; //實(shí)際目錄
string strWebRoot=rpath; //應(yīng)用根目錄
string strRealFile=""; //正在請(qǐng)求的文件的磁盤路徑
string strResponse=""; //回應(yīng)響應(yīng)緩沖區(qū)
string strMsg=""; //格式化響應(yīng)信息
byte[] bs; //輸出字節(jié)緩沖區(qū)

while(bSvcRunning)
{
Socket sck=mytcp.AcceptSocket(); //每個(gè)請(qǐng)求到來
if(sck.Connected)
{
Console.WriteLine("Client {0} connected!",sck.RemoteEndPoint);
byte[] bRecv=new byte[1024]; //緩沖區(qū)
int l=sck.Receive(bRecv,bRecv.Length,0);
string strBuf=Encoding.Default.GetString(bRecv); //轉(zhuǎn)換成字符串，便于分析
s=strBuf.IndexOf("HTTP",1);
string httpver=strBuf.Substring(s,8); // HTTP/1.1 之類的
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); //取得訪問的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"; //缺省文檔
}
int iTotlaBytes=0; //總計(jì)需要輸出的字節(jié)
strResponse=""; //輸出內(nèi)容
strRealFile = strRealDir +"\\"+ strRequestFile;
if(strRealFile.EndsWith(".ASPx")) //這里有Bug!!
{
string output="";
//注意我下面的語句們給host對(duì)象ProcessRequest方法傳遞了一個(gè)ref類型的參數(shù)，
//ASPnetHost會(huì)從ASP.NET的執(zhí)行應(yīng)用程序域執(zhí)行一個(gè)請(qǐng)求后返回流給當(dāng)前web server所在的域，這實(shí)際上發(fā)生了一個(gè)域間的調(diào)用
ASPnetHost.ProcessRequest (strRequestFile, ref output);//轉(zhuǎn)換成字節(jié)流
bs=System.Text.Encoding.Default.GetBytes (output);
iTotlaBytes=bs.Length ; //調(diào)用套接字將執(zhí)行結(jié)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); //讀取
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 )
{//假設(shè)找不到文件，報(bào)告404 WriteHeader(httpver,"text/html",iTotlaBytes,"404 OK",ref sck);
}
}
}
sck.Close(); //Http請(qǐng)求結(jié)束
}
}

// WriteHeader想客戶端發(fā)送HTTP頭
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刷新向客戶發(fā)送信息緩沖區(qū)
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類實(shí)例需要跨越兩個(gè)應(yīng)用程序域，所以繼承自MarshalByRefObject
class ASPDOTNETHost:MarshalByRefObject
{
public void ProcessRequest( string fileName ,ref string output)
{
MemoryStream ms=new MemoryStream(); //內(nèi)存流，當(dāng)然為了速度
StreamWriter sw = new StreamWriter(ms); //輸出
sw.AutoFlush = true; //設(shè)為自動(dòng)刷新 /先構(gòu)造一個(gè)HttpWorkRequest請(qǐng)求類，以便ASP.NET能夠分析獲取請(qǐng)求信息，同時(shí)傳入一個(gè)輸出流對(duì)象供ASP.NET執(zhí)行期間返回html流
HttpWorkerRequest worker = new SimpleWorkerRequest( fileName, "" ,sw) ; // 調(diào)度某個(gè)頁，這里面的包含很多細(xì)節(jié)，后面分析
HttpRuntime.ProcessRequest( worker ) ;
StreamReader sr= new StreamReader(ms); //準(zhǔn)備從內(nèi)存流中讀取
ms.Position =0; //移動(dòng)指針到頭
output = sr.ReadToEnd();
}
}
}
HttpRuntime.ProcessRequest( worker ) ;包括了那些細(xì)節(jié)呢？大體上如下：
1、首先，worker對(duì)象傳入給ASP.NET的應(yīng)用程序域，告知發(fā)生了對(duì)于哪一個(gè)ASPx文件的請(qǐng)求，以及當(dāng)前目錄是什么，如果在執(zhí)行期間發(fā)生的輸出內(nèi)容應(yīng)該寫到哪里(sw對(duì)象)。這發(fā)生一個(gè)由web server當(dāng)前應(yīng)用程序域到我們自己建立的ASP.NET應(yīng)用程序域的跨（應(yīng)用程序）域調(diào)用，還可能由于是第一次訪問，會(huì)發(fā)生了全局事件、或者session事件等。
2、ASP.NET的應(yīng)用程序域會(huì)檢測請(qǐng)求的ASPx文件是否存在，不存在，就報(bào)錯(cuò)；如果存在還要看看代碼緩存中是否存在上次編譯的代碼，如果存在且ASP.NET檢測到不需要重新編譯，會(huì)直接執(zhí)行緩存中的代碼；如果不存在或者代碼過期需要重新編譯，就需要讀取ASPx文件，編譯成.NET的代碼，存入緩存。可能有些頁存在代碼和模板分離成多個(gè)文件，甚至包括一些資源文件，這些都需要讀取后編譯成.NET的虛擬機(jī)代碼，然后在托管環(huán)境里執(zhí)行。
3、執(zhí)行ASP.NET的編譯代碼緩存中的代碼，輸出數(shù)據(jù)利用sw對(duì)象輸出。
當(dāng)然，根據(jù)不同的配置，還有很多方法的調(diào)用/事件的發(fā)生等細(xì)節(jié)不同。
如何調(diào)試運(yùn)行以上程序，觀察結(jié)果呢？
建立一個(gè)控制臺(tái)類型工程，將上述代碼錄入后編譯，將得到的程序拷貝在作為站點(diǎn)應(yīng)用起始目錄（譬如c:\inetpub\wwwroot\myweb）的bin子目錄下，然后啟動(dòng)，這樣在其中創(chuàng)建ASP.NET應(yīng)用程序域才不會(huì)因?yàn)槌绦蚣�加載失敗而出錯(cuò)。建立一個(gè)asp.net工程在目錄下，添加default.htm文件和測試用的test.aspx，加入.NET執(zhí)行代碼，然后啟動(dòng)IE，在地址欄分別輸入：http://127.0.0.1:8001/default.htm http://127.0.0.1:8001/test.aspx感受一下執(zhí)行過程。甚至你可以建立的工程中設(shè)定斷點(diǎn)之類，仔細(xì)調(diào)試和觀察其中的細(xì)節(jié)。親手試一試吧，一定有收獲的！

四、 自己構(gòu)造ASP.NET宿主的意義
費(fèi)了半天勁搞自己的ASP.NET宿主，對(duì)于我們有何意義呢？
首先，是大致從代碼級(jí)清楚分析ASP.NET執(zhí)行細(xì)節(jié)，自己學(xué)習(xí)了解執(zhí)行細(xì)節(jié)，除了可以在出現(xiàn)ASP.NET故障可以進(jìn)行精確定位和排除外，還可以幫助我們?cè)趯慉SP.NET應(yīng)用程序時(shí)寫出更有效率和健壯的代碼。
其次，我們可以提供一個(gè)思路，可以將我們的ASP.NET程序運(yùn)行于低配置機(jī)器上，脫離IIS。ASP.NET的“原配”宿主IIS需要運(yùn)行在Server OS上，要知道在安全專家眼中，IIS可是大隱患的源頭之一。我們可以將很多傳統(tǒng)程序利用ASP.NET編寫，但脫離IIS獨(dú)立執(zhí)行，譬如在win98系統(tǒng)上執(zhí)行ASP.NET。web server和ASP.NET都在托管環(huán)境中執(zhí)行，相比較ISAPI建立宿主然后執(zhí)行，除提高效率外，還可以使用.NET平臺(tái)提供的豐富管理調(diào)控功能，寫B(tài)/S程序更接近傳統(tǒng)程序編寫方式，這對(duì)于程序員來講都是效率（編寫代碼的效率和執(zhí)行效果效率）的保證。
另外，對(duì)于采用ASP.NET做的項(xiàng)目，大家可以很方便進(jìn)行開發(fā)調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)、安裝。即使是普通桌面程序，我們也可以通過類似制作網(wǎng)頁的方式編寫這些界面和代碼，然后獨(dú)立建立類似本例中的Host環(huán)境，根據(jù)用戶交互請(qǐng)求加載執(zhí)行某些頁面，然后將界面在客戶端通過相關(guān)組件顯示出來。你可以通過此獲得ASP.NET的即時(shí)編譯功能和ASP.NET宿主托管環(huán)境，大量可自由使用的API，便于開發(fā)、安裝、維護(hù)。畢竟，托管環(huán)境幾乎準(zhǔn)備了您需要的一切功能。

五、 參考資料
1、.NET MSDN
2、清華大學(xué)出版社《.NET網(wǎng)絡(luò)高級(jí)編程》Andrew Krowczyk Viond Kumar原著
3、清華大學(xué)出版社《.NET框架程序設(shè)計(jì)(修訂版)》Jsfftry Richter著