ASP.NET那点不为人知的事（一）
我们上网时，在浏览器地址输入网址：Http://www.cnblogs.com，按下回车，一张网页就呈现在我们眼前。这究竟发生了什么？对于一名优秀的Programmer来说，我想有必要一下熟悉浏览器—>服务器请求的过程。
ASP.NET
ASP.NET是运行在公共语言运行时刻时（CLR）上的应用程序框架。他用来在服务器端构建功能强大的web应用程序。当浏览器请求 ASP.NET 文件时，IIS 会把该请求传递给服务器上的 ASP.NET 引擎，ASP.NET 引擎会逐行地读取该文件，并执行文件中的脚本，最后，ASP.NET 文件会以纯 HTML 的形式返回浏览器。
客户端浏览器和服务器之间的请求响应是通过Socket进行通信，基于HTTP协议，客户端发送一次HTTP请求，服务器接收到请求，处理之后向浏览器回应响应报文。那么什么是HTTP协议呢？
HTTP协议：
当浏览器寻找到Web服务器地址后，浏览器将帮助我们把对服务器的请求转换为一系列参数（消息）发给Web服务器，浏览器和Web服务器的对话中，需要使用双方都能理解语法规范进行通信，这种程序之间进行通信的语法规定，我们称之为协议。浏览器与服务器之间的协议是应用层协议，当前遵循的协议是HTTP/1.1。HTTP/1.1协议时Web开发的基础，这是一个无状态协议，客户端浏览器和服务器通过Socket通信进行请求和响应完成一次会话。每次会话中，通信双方发送的数据称为消息，分为两种：请求消息和响应消息。
对于消息而言，一般他有三部分组成，并且消息的头和消息体之间用一个空行进行分隔：
我们通过浏览器插件HttpWatch Professional可以清晰看到浏览器和服务器之间的通信内容：
了解了什么是HTTP协议之后，我们在回到先前提出的那个问题，浏览器的请求怎样到达服务器？
HTTP.SYS组件
我们知道要访问一个网站，必须要其部署在相应服务器软件上（如IIS），浏览器向服务器发送请求之后，当请求通过Socket到达服务器时，首先服务器Windows内核中的HTTP.SYS组件捕获请求，根据URL的请求地址将其转发到应用程序池(Application Pool，ASP.NET应用程序必须运行在一个应用程序池中)，再由运行在应用程序池里的工作者进程(Worker Process，用于装载专门处理ASP.NET页面的一个ISAPI扩展程序：aspnet_isapi.dll)响应请求，当请求处理完成时，HTTP.SYS又将结果发送出去(HTTP.SYS会在内部建立一个缓存区，用于缓存近期的处理结果)。当HTTP.SYS请求分析这是一个需要交给IIS服务器处理的HTTP请求时，HTTP.SYS组件就会把这次请求交给IISl处理，服务器软件（IIS）会判断用户请求的是静态页面（Html）还是动态页面（Aspx.Ashx），如果请求的是Html静态页面或者js,css,xml以及图片等，IIS直接返回请求的Html静态页面和js等相应文件。那么如果请求的是动态页面呢？还是向处理静态页面一样吗？显然是不可能的。IIS服务器会分析请求的类型，然后从处理程序映射(即下文IIS服务器扩展)表中去匹配，当在处理程序映射表中能够匹配到请求的类型时，那么IIS服务器就将请求交给处理程序映射表中所对应的程序来处理。当IIS发现，在处理程序映射表中没有能匹配的项的时候，就直接返回请求所对应物理路径下的文件，如Html，JS，CSS，JPG，PNG等。
IIS服务器扩展
由于IIS服务器在设计时引入了开放的ISAPI接口标准，具备极高的可扩展性。在核心组件不变的情况下可灵活支持不同类型不同版本的ASP.NET应用程序。
ISAPI(Internet Server Application Programming Interface)
ISAPI(服务器应用编程接口)，它为开发人员提供了强大的可编程能力，只要按照标准接口开发不同类型的Web应用程序的ISAPI扩展程序，就能实现对IIS功能上的扩展，从而使IIS可以处理不同类型的客户端请求。IIS管理器提供了应用程序配置功能，可以对不同的客户端请求配置不同的ISAPI扩展程序ISAPI扩展程序通常以DLL形式存在，可以被IIS加载并调用。有了基于ISAPI的扩展扩展程序，IIS服务器就可以根据客户端请求的资源扩展名，来决定应由哪个ISAPI扩展程序来处理客户端请求，然后就可以将请求转发给合适的ISAPI扩展程序。
IIS7处理程序映射
ASP.NET的后台辅助进程aspnet_wp.exe
实际上客户发起的请求最终要由aspnet_isapi.dll（被工作者进程Worker Process装载）传递给aspnet_wp.exe去处理，.NET平台下称其为ASP.NET Process（简称为WP），该文件位于.Net Framework安装目录下，与aspnet_isapi.dll所在位置相同。当aspnet_isapi接收到IIS转发的ASP.NET请求后，会将请求放入队列，并根据实际情况分配请求处理任务给WP进程。一旦请求被转送给WP进程，WP进程便会通知aspnet_isapi请求正在被处理。这个通知的过程是通过同步I/O完成的，这么实现目的是为了保证处理过程的完整性，因为只有当请求在aspnet_isapi内部被标记为”executing”后，WP才会真正开始处理该请求。此后请求便在WP的上下文环境中执行。当执行结束后处理结果会通过一个异步的开放管道回送给aspnet_isapi，这时请求的状态会被更新为“Done”。接着请求就会从队列中清除。如果WP进程崩溃，所有正在处理中的请求都将维持“executing”状态一段时间，等到aspnet_isapi检测到WP进程死掉后，会自动丢弃所有的请求并释放已经分配的资源。
WP会分析每一个请求的信息解析出其中的虚拟目录信息，并检查该虚拟目录对应的AppDomain(应用程序域)是否已经存在，如果不存在，则创建一个新的AppDomain（ApplicationManager创建应用程序域），然后使用它。否则直接重用已经建立的AppDomain对象。这里的AppDomain指的是.NET中引入的应用程序域的概念，程序集管理的最小逻辑单位为应用程序域，包括四个重要的机制，隔离、卸载、安全、配置，它可以理解为一个进程或一个边界或一个容器，它是应用程序的执行环境.NET下所有的应用程序都运行在AppDomain中，每一个ASP.NET应用程序IIS中的站点或者虚拟目录都会有一个AppDomain与之对应，它保存了Applcation对象、Cache等全局变量。
由一张流程图回顾上述浏览器到达服务器的过程
ISAPIRuntme.ProcessRequest方法第一个进入ASP.NET
当aspnet_wp.exe接受到aspnet_isapi.dll的请求后，就将请求转给指定虚拟目录对应的AppDomain中的ISAPIRuntime对象，ISAPIRuntime.ProcessRequest()开始进入ASP.NET，并将浏览器发送请求消息封装成HttpWorkerRequest类(抽象类，开发环境中对应SimpleWorkRequest)。之后再执行HttpRuntime的静态方法：ProcessRequestNoDemand(参数为封装了浏览器请求的信息：HttpWorkerRequest)
补充：默默无闻的工作者对象HttpWorkerRequest
在Asp.Net中，准备用于处理的请求，必须封装为HttpWorkerRequest类型的对象，这是一个抽象类：
[ComVisibleAttribute(false)]
public abstract class HttpWorkerRequest
客户的请求首先会被ISAPIRuntme对象ProcessRequest方法处理
创建了HttpWorkerRequest 类型的wr对象，因为ISAPIWorkerRequest 继承于HttpWorkerRequest
[SecurityPermission(SecurityAction.LinkDemand, Unrestricted=true)]
在进入看看：根据WR，初始化了请求参数的类型HttpRequest对象和处理回应类型HttpReponse对象
privatevoid ProcessRequestInternal(HttpWorkerRequest wr) ProcessRequestInternal这个方法很重要，前面分析了它创建了上下文对象HttpContext，接下来分析HttpApplication的创建。
{
internal static IHttpHandler GetApplicationInstance(HttpContext context) GetApplicationInstance方法生成一个默认的HttpApplication对象，HttpApplication实现了IHttpAsyncHandler接口。 调用HttpApplication对象（实现了IHttpAsyncHandler接口）的BeginProcessRequest方法执行客户请求。
OK，回到前一步，再深入一步，进入GetNormalApplicationInstance方法之后，我们看到了HttpApplication对象是如何被创建和初始化：
首先初始化Modules（InitModules）
|
当ASP.NET获取用户身份后，根据当前请求的用户身份，开始请求权限的检查工作。当第四个事件AuthorizeRequest触发的时候开始进行用户的权限检查，而第五个事件PostAuthorizeRequest则标志已经完成用户权限检查工作。如果用户没有通过安检，一般情况下将跳过剩余事件，直接触发EndRequest事件结束处理请求过程。
当用户获取了请求权限，那么服务器开始准备用最快的方式来使用户得到回应结果。ResolveRequestCache事件标志着到从前缓存的结果进行检查，看看是否可以直接从以前的缓存结果中直接获取处理结果，PostResolveRequestCache表示缓存检查结束。
当不能从缓存中获取结果时，必须通过一次处理来计算出当前请求的结果。在ASP.NET中，用户处理请求以得到结果的对象称为处理程序Handler。为了处理这个这个请求，ASP.NET必须按照匹配规则找到一个处理当前请求的处理程序，PostMapRequestHandler事件表示当前ASP.NET已经获取了这个处理程序，HttpContext的Handler属性就表示这个处理程序对象。
得到了处理程序之后，还不能马上开始进行处理，这是由于处理请求还需要与这个请求有关的数据，比如说这个用户上一次向服务器发送请求的时候，在服务器上报错了一些这个用户特有的数据。由于HTTP协议的无状态性，状态管理问题是个核心问题，所以ASP时代就引入Session，提供基于会话状态的管理。为了获取这个用户在以前保存的数据，通过AcquireRequestState事件取得请求状态，PostAcquireRequest事件则表示已经完成了用户数据的获取工作，可以再处理中使用了。
PreRequestHandlerExcute事件用来通知程序员，处理程序就要开始进行处理工作了，如果用户的状态已经获取之后，还有需要的处理程序之进行的工作，那么就在这个事件中处理吧。在PreRequestHandlerExcute事件之后，ASP.NET服务器将通过执行处理程序完成请求处理工作。这个处理程序有可能是一个WebForm，也可能是Web服务。这个工作是在第11个事件和第12个事件之间完成的。
处理程序之后，服务器开始进行扫尾工作，PostRequestHandlerExcute事件通知程序员，ASP.NET服务器处理程序已经完成。
在处理完成之后，由于处理程中，用户可能修改了用于特定的专属数据，那么修改之后的用户状态数据需要进行序列化或者进行保存处理。ReleaseRequestState事件通知程序员需要释放这些状态数据，PostReleaseRequestState则表示已经释放完成。
在处理完成之后，如果需要将这次处理结果缓存起来，以便于后继的请求可以直接使用这个结果，UpdateRequestCache事件提供了处理的机会，PostUpdateRequestCache则表示缓存已经更新完毕。
在ASP.NET4.0中，新增加了两个事件完成处理的日志工作：LogRequest表示将这次请求加入日志，PostLogRequest表示完成了日志工作。
在前面的事件中，请求并不一定要经过所有的事件，比如说，用户没用经过授权的检查，那么将跳过后面的事件，但是，EndRequest事件是所有请求都要经过的最后一个HttpApplication处理管道的事件，也是程序员处理的ASP.NET处理请求中的最后一个机会。这个事件之后，处理的结果将被回应到浏览器，完成ASP.NET服务器的处理工作。
小结
未完，待续。
Response.Redirect引起的“无法在发送HTTP标头之后进行重定向”
博客后台切换至i.cnblogs.com之后，在日志中发现大量的“无法在发送HTTP标头之后进行重定向”（Cannot redirect after HTTP headers have been sent）的错误信息。
检查代码发现问题是由下面的代码触发的：
IHttpHandler IHttpHandlerFactory.GetHandler(HttpContext context, string requestType, string url, string pathTranslated)
{
context.Response.Redirect("http://i.cnblogs.com/" +
context.Request.RawUrl.Substring(context.Request.RawUrl.LastIndexOf("/") + 1)); //后续也有context.Response.Redirect代码
//...
return PageParser.GetCompiledPageInstance(newurl, path, context);
}
“无法在发送HTTP标头之后进行重定向”问题来源于Response.Redirect之后，又进行了Response.Redirect。
解决方法很简单：在Response.Redirect之后立即返回。
IHttpHandler IHttpHandlerFactory.GetHandler(HttpContext context, string requestType, string url, string pathTranslated)
{
context.Response.Redirect("http://i.cnblogs.com/" +
context.Request.RawUrl.Substring(context.Request.RawUrl.LastIndexOf("/") + 1));
return null;
//...
}
为什么之前没有加return null呢？因为以前一直以为Response.Redirect会结束当前请求，不会执行Response.Redirect之后的代码。
现在残酷的现实说明了不完全是这样的，那问题背后的真相是什么？让我们来一探究竟。
由于微软公开了.NET Framework的源代码，现在无需再看Reflactor出来的代码，可以直接下载源代码用Visual Studio进行查看。
.NET Framework源代码下载链接：http://referencesource.microsoft.com/download.html （相关新闻：微软开放了.NET 4.5.1的源代码）
用Visual Studio打开DotNetReferenceSource\Source\ndp.sln，搜索HttpResponse.cs，找到Response.Redirect的实现代码：
public void Redirect(String url)
{
Redirect(url, true, false);
}
实际调用的是internal void Redirect(String url, bool endResponse, bool permanent) ，传给endResponse的值的确是true啊，为什么后面的代码还会执行？
进一步查看internal void Redirect()的实现代码（省略了无关代码）：
internal void Redirect(String url, bool endResponse, bool permanent)
{
//... Page page = _context.Handler as Page;
if ((page != null) && page.IsCallback) {
//抛异常
} // ... url处理 Clear(); //Clears all headers and content output from the buffer stream. //...
this.StatusCode = permanent ? 301 : 302; //进行重定向操作
//...
_isRequestBeingRedirected = true; var redirectingHandler = Redirecting;
if (redirectingHandler != null) {
redirectingHandler(this, EventArgs.Empty);
} if (endResponse)
End(); //结束当前请求
}
从上面的代码可以看出，我们要找的真相在End()方法中，继续看HttpResponse.End()的实现代码：
public void End() {
if (_context.IsInCancellablePeriod) {
AbortCurrentThread();
}
else {
// when cannot abort execution, flush and supress further output
_endRequiresObservation = true; if (!_flushing) { // ignore Reponse.End while flushing (in OnPreSendHeaders)
Flush();
_ended = true; if (_context.ApplicationInstance != null) {
_context.ApplicationInstance.CompleteRequest();
}
}
}
}
注意啦！真相浮现了！
以前一直以为的Response.Redirect会结束当前请求，就是上面的AbortCurrentThread()情况，如果将Response.Redirect放在try...catch中就会捕捉到ThreadAbortException异常。
通常情况下，我们在WebForms的Page或MVC的Controller中进行Redirect，_context.IsInCancellablePeriod的值为true，执行的是AbortCurrentThread()，所以不会遇到这个问题。
而我们现在的场景恰恰是因为_context.IsInCancellablePeriod的值为false，为什么会是false呢？
进一步看一下_context.IsInCancellablePeriod的实现：
private int _timeoutState; // 0=non-cancelable, 1=cancelable, -1=canceledinternal bool IsInCancellablePeriod {
get { return (Volatile.Read(ref _timeoutState) == 1); }
}
根据上面的代码，触发这个问题的条件是_timeoutState的值要么是0，要么是-1，根据我们的实际情况，应该是0=non-cancelable。
再来看看我们的实际应用场景，我们是在实现IHttpHandlerFactory接口的GetHandler方法中进行Response.Redirect操作的，也就是说在这个阶段_timeoutState的值还没被设置（默认值就是0）。为了验证这个想法，继续看一下_timeoutState在哪个阶段设值的。
Shift+F12找到所有引用_timeoutState的地方，在HttpConext中发现了设置_timeoutState的方法BeginCancellablePeriod，实现代码如下：
internal void BeginCancellablePeriod() {
// It could be caused by an exception in OnThreadStart
if (Volatile.Read(ref _timeoutStartTimeUtcTicks) == -1) {
SetStartTime();
} Volatile.Write(ref _timeoutState, 1);
}
然后再Shift+F12找到了在HttpApplication.ExecuteStep()中调用了BeginCancellablePeriod()：
internal Exception ExecuteStep(IExecutionStep step, ref bool completedSynchronously)
{
//..
if (step.IsCancellable) {
_context.BeginCancellablePeriod(); // request can be cancelled from this point
}
//..
}
从上面的代码可以看出，当step.IsCancellable为true时，会调用BeginCancellablePeriod()，就不会出现这个问题。
而我们用到的IHttpHandlerFactory.GetHandler()所在的IExecutionStep的实现可能将IsCancellable设置为了false。
那IHttpHandlerFactory.GetHandler()是在哪个IExecutionStep的实现中调用的呢？
在园子里木宛城主的一篇写得非常棒的博文（ASP.NET那点不为人知的事）中找到了答案——MapHandlerExecutionStep：
当执行到MapHandlerExecutionStep时会执行如下代码获取最终执行请求：context.Handler = this._application.MapHttpHandler()。HttpApplication对象的MapHttpHandler方法将根据配置文件结合请求类型和URL以调用相应的IHttpHandlerFactory来获取HttpHandler对象。
我们再回到.NET Framework的源代码中看一看MapHandlerExecutionStep的实现：
// execution step -- map HTTP handler (used to be a separate module)
internal class MapHandlerExecutionStep : IExecutionStep {
private HttpApplication _application; internal MapHandlerExecutionStep(HttpApplication app) {
_application = app;
} void IExecutionStep.Execute() {
//...
} bool IExecutionStep.CompletedSynchronously {
get { return true;}
} bool IExecutionStep.IsCancellable {
get { return false; }
}
}
看到有没有？IExecutionStep.IsCancellable返回的值是false。
到此，水落石出，真相大白！
请看大屏幕——
由于MapHandlerExecutionStep（调用IHttpHandlerFactory.GetHandler()的地方）返回的IsCancellable的值是false，于是在HttpApplication.ExecuteStep()执行时没有调用_context.BeginCancellablePeriod()——也就是没有把_timeoutState设置为1，_context.IsInCancellablePeriod的值就是false。从而造成在Response.Redirect中进行Response.End()时没有执行AbortCurrentThread()（通常情况下都会执行这个）。于是代码继续执行，后面又来一次Response.Redirect，最终引发了——“无法在发送HTTP标头之后进行重定向”（Cannot redirect after HTTP headers have been sent）。
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