简说MVC Filter

Filter与FilterProvider之间的关系

根据用途和执行时机的不同，MVC主要分为以下5种类型的过虑器：AuthenticationFilter、AuthorizationFilter、ActionFilter、ExceptionFilter、ResultFilter。下面我们来看一个IFilter接口，如下所示：

public class Filter
{
    public const int DefaultOrder = -1;

    public Filter(object instance, FilterScope scope, int? order)
    {
        //省略
        if (order == null)
        {
            IMvcFilter mvcFilter = instance as IMvcFilter;
            if (mvcFilter != null)
            {
                order = mvcFilter.Order;
            }
        }

        Instance = instance;
        Order = order ?? DefaultOrder;
        Scope = scope;
    }

    public object Instance { get; protected set; }

    public int Order { get; protected set; }

    public FilterScope Scope { get; protected set; }
}

public enum FilterScope
{
    First = 0,
    Global = 10,
    Controller = 20,
    Action = 30,
    Last = 100,
}

一个Filter对象就是对一个过滤器的封装，它将过滤器对象封装在Instance属性中。表示排序的Order属性，默认为-1，值越小越优先。还有一个表示范围的Scope属性，它是一个枚举类型。其中Global、Controller、Action分别表示应用到整个应用范围内、某个Controller上、某个Action上，另两个First、Last表明是应用的第一个还是最后一个。如果前面的Order属性的值一样大，那么相同的Order的Filter则会按照Scope属性值越小越优先。

所有的Filter均是通过FilterProvider来提供的，该接口的定义如下所示：

public interface IFilterProvider
{
    IEnumerable<Filter> GetFilters(ControllerContext controllerContext, ActionDescriptor actionDescriptor);
}

 该接口只定义了一个GetFilters方法，用于获取某个Action方法上所有的Filter。它具有两个参数ControllerContext表示当前的Controller的上下文，ActionDescriptor描述目标Action方法。

用于提供Filter的FilterProvider是通过静态类型FilterProviders来注册的。如下所示：

public static class FilterProviders
{
    static FilterProviders()
    {
        Providers = new FilterProviderCollection();
        Providers.Add(GlobalFilters.Filters);
        Providers.Add(new FilterAttributeFilterProvider());
        Providers.Add(new ControllerInstanceFilterProvider());
    }

    public static FilterProviderCollection Providers { get; private set; }
}

 从上我们看到MVC提供了三种原生的FilterProvider，它们分别是：GlobalFilters.Filters用于提供全局、FilterAttributeFilterProvider用于提供Controller类和Action方法上、ControllerInstanceFilterProvider用于提供Controller这个别特的过滤器。下面来看FilterProvider是如何提供Filter的。

1、FilterAttributeFilterProvider

我们通常是将过滤器定义成特性的方式标注到某个Controller或Action上。这样的过滤器特性一般以FilterAttribute作为基类。它实现了IMvcFilter接口，IMvcFilter只有两个只读属性成员Order和AllowMultiple。在上面的Filter类中我们看到如果实例可以转换为IMvcFilter接口，那么则将IMvcFilter的Order值赋给Filter的Order属性。我们在某个Action方法或Controller上标记某个特性时，可以在上面指定Order值，如[Authorize(Order =3)]。如下所示：

[AttributeUsage(AttributeTargets.Class | AttributeTargets.Method, Inherited = true, AllowMultiple = false)]
public abstract class FilterAttribute : Attribute, IMvcFilter
{
    private static readonly ConcurrentDictionary<Type, bool> _multiuseAttributeCache = new ConcurrentDictionary<Type, bool>();
    private int _order = Filter.DefaultOrder;

    public bool AllowMultiple
    {
        get { return AllowsMultiple(GetType()); }
    }

    public int Order
    {
        get { return _order; }
        set
        {
            if (value < Filter.DefaultOrder)
            {
                throw new ArgumentOutOfRangeException("value", MvcResources.FilterAttribute_OrderOutOfRange);
            }
            _order = value;
        }
    }

    private static bool AllowsMultiple(Type attributeType)
    {
        return _multiuseAttributeCache.GetOrAdd(
            attributeType,
            type => type.GetCustomAttributes(typeof(AttributeUsageAttribute), true)
                        .Cast<AttributeUsageAttribute>()
                        .First()
                        .AllowMultiple);
    }
}

public interface IMvcFilter
{
    bool AllowMultiple { get; }
    int Order { get; }
}

从应用在FilterAttribute的AttributeUsageAttribute特性上我们可以看到此特性可以应用到类和方法上，AllowMultiple默认为false，不允许多个。

 获取Controller类和Action方法上的特性是通过FilterAttributeFilterProvider来提供的。如下所示：

public class FilterAttributeFilterProvider : IFilterProvider
{
    private readonly bool _cacheAttributeInstances;

    public FilterAttributeFilterProvider()
        : this(true)
    {
    }

    public FilterAttributeFilterProvider(bool cacheAttributeInstances)
    {
        _cacheAttributeInstances = cacheAttributeInstances;
    }

    protected virtual IEnumerable<FilterAttribute> GetActionAttributes(ControllerContext controllerContext, ActionDescriptor actionDescriptor)
    {
        return actionDescriptor.GetFilterAttributes(_cacheAttributeInstances);
    }

    protected virtual IEnumerable<FilterAttribute> GetControllerAttributes(ControllerContext controllerContext, ActionDescriptor actionDescriptor)
    {
        return actionDescriptor.ControllerDescriptor.GetFilterAttributes(_cacheAttributeInstances);
    }

    public virtual IEnumerable<Filter> GetFilters(ControllerContext controllerContext, ActionDescriptor actionDescriptor)
    {
        // Results are low in number in the common case so use yield return to avoid creating intermediate collections or nested enumerables
        if (controllerContext.Controller != null)
        {
            foreach (FilterAttribute attr in GetControllerAttributes(controllerContext, actionDescriptor))
            {
                yield return new Filter(attr, FilterScope.Controller, order: null);
            }
            foreach (FilterAttribute attr in GetActionAttributes(controllerContext, actionDescriptor))
            {
                yield return new Filter(attr, FilterScope.Action, order: null);
            }
        }             
    }
}

 从上面的静态类FilterProviders中，我们可以看到MVC默认注册的是FilterAttributeFilterProvider的无参构造函数，然后它传一个true调用有参构造函数，该_cacheAttributeInstances字段表示是否缓存获取到的Filter。因为是通过反射获取Controller和Action上的Filter，所以MVC默认缓存获取到的Filter，提高性能。

该类实现的GetFilters方法，它会先后调用GetControllerAttributes方法和GetActionAttributes方法，分别获取Cotroller和Action上Filter。分别用于描述 Controller和Action的ControllerDescriptor和ActionDescriptor类实现了ICustomAttributeProvider接口。我们可以调用相应的方法获取应用在对应的Controller类型或Action方法上包括FilterAttribute在内的所有特性。如下所示：

public abstract class ControllerDescriptor : ICustomAttributeProvider, IUniquelyIdentifiable
{
    public virtual object[] GetCustomAttributes(Type attributeType, bool inherit)
    {
        if (attributeType == null)
        {
            throw new ArgumentNullException("attributeType");
        }

        return (object[])Array.CreateInstance(attributeType, 0);
    }

    public virtual IEnumerable<FilterAttribute> GetFilterAttributes(bool useCache)
    {
        return GetCustomAttributes(typeof(FilterAttribute), inherit: true).Cast<FilterAttribute>();
    }
}

public abstract class ActionDescriptor : ICustomAttributeProvider, IUniquelyIdentifiable
{
    public virtual object[] GetCustomAttributes(Type attributeType, bool inherit)
    {
        if (attributeType == null)
        {
            throw new ArgumentNullException("attributeType");
        }

        return (object[])Array.CreateInstance(attributeType, 0);
    }

    public virtual IEnumerable<FilterAttribute> GetFilterAttributes(bool useCache)
    {
        return GetCustomAttributes(typeof(FilterAttribute), inherit: true).Cast<FilterAttribute>();
    }
}

2、ControllerInstanceFilterProvider

Controller本身就是一个过滤器，如下所示：

public abstract class Controller : ControllerBase, IActionFilter, IAuthenticationFilter, IAuthorizationFilter, IDisposable, IExceptionFilter, IResultFilter, IAsyncController, IAsyncManagerContainer
{
    //省略
}

对于Controller这个特殊的过滤器，其对应的FilterProvider类型，如下所示：

public class ControllerInstanceFilterProvider : IFilterProvider
{
    public IEnumerable<Filter> GetFilters(ControllerContext controllerContext, ActionDescriptor actionDescriptor)
    {
        if (controllerContext.Controller != null)
        {
            // Use FilterScope.First and Order of Int32.MinValue to ensure controller instance methods always run first
            yield return new Filter(controllerContext.Controller, FilterScope.First, Int32.MinValue);
        }
    }
}

它的GetFilter方法跟据ControllerContext获取对应的Controller对象，并以此创建对应的Filter。

 3、GlobalFilters.Filters

全局过滤器，它不是显示的应用于某个Controller、某个Action上，而是默认应用到整个程序的所有Controller类型的Action方法上。如下所示：

public static class GlobalFilters
{
    static GlobalFilters()
    {
        Filters = new GlobalFilterCollection();
    }

    public static GlobalFilterCollection Filters { get; private set; }
}

GlobalFilters就只有一个属性GlobalFilterCollection，GlobalFilterCollection它是一个元素类型为Filter的集合，它显示地实现了IFilterProvider接口的GetFilters方法，返回的就是它自己，如下所示：

public sealed class GlobalFilterCollection : IEnumerable<Filter>, IFilterProvider
{
    private List<Filter> _filters = new List<Filter>();
    
    public void Add(object filter)
    {
        AddInternal(filter, order: null);
    }

    public void Add(object filter, int order)
    {
        AddInternal(filter, order);
    }
    
    private void AddInternal(object filter, int? order)
    {
        ValidateFilterInstance(filter);
        _filters.Add(new Filter(filter, FilterScope.Global, order));
    }
    
    IEnumerable<Filter> IFilterProvider.GetFilters(ControllerContext controllerContext, ActionDescriptor actionDescriptor)
    {
        return this;
    }
　　//省略
}

到目前为止，MVC默认提供的3种原生的FilterProvider以及各自采用的Filter提供机制介绍完毕。MVC的5种过滤器最终被封装成相应的Filter对象，但是它们的执行时机和方式是不同的，所以在执行之前需要根据被封装的过滤器类型对所有的Filter进行分组。就是当ControllerActionInvoker被调用时，它会利用静态类型FilterProviders得到所有注册的IFilterProvider类型，然后利用当前的ControllerContext和ActionDescriptor对象得到Filter，然后根据其Instance属性表示的过滤器类型，将它分组，最终得到一个具有如下所示FilterInfo类型的对象。

public class FilterInfo
{
    public IList<IActionFilter> ActionFilters { get; }

    public IList<IAuthenticationFilter> AuthenticationFilters { get; }

    public IList<IAuthorizationFilter> AuthorizationFilters { get; }

    public IList<IExceptionFilter> ExceptionFilters { get; }

    public IList<IResultFilter> ResultFilters { get; }
}