.Net Core 3.1 Web API基础知识详解(收藏)

目录

• 一、前言
• 二、Swagger调试Web API
• 三、配置文件
• 四、文件上传
• 五、统一WebApi数据返回格式
• 六、模型验证
• 七、日志使用
• 八、依赖注入
• 九、缓存
• 十、异常处理
• 十一、应用安全与JWT认证
• 十二、跨域

一、前言

随着近几年前后端分离、微服务等模式的兴起，.Net Core也似有如火如荼之势 ，自16年发布第一个版本到19年底的3.1 LTS版本，以及将发布的.NET 5，.NET Core一路更迭，在部署和开发工具上也都支持了跨平台应用。一直对.Net Core有所关注，但未涉及太多实际应用，经过一番学习和了解后，于是分享出来。本文主要以.Net Core Web API为例，讲述.Net Core的基本应用及注意事项，对于想通过WebAPI搭建接口应用的开发者，应该能提供一个系统的轮廓和认识，同时和更多的.Net Core开发者交流互动，探本勘误，加强对知识的理解，并帮助更多的人。本文以贴近基本的实际操作为主，部分概念或基础步骤不再赘述，文中如有疏漏，还望不吝斧正。

二、Swagger调试Web API

开发环境：Visual Studio 2019

为解决前后端苦于接口文档与实际不一致、维护和更新文档的耗时费力等问题，swagger应运而生，同时也解决了接口测试问题。话不多说，直接说明应用步骤。

• 新建一个ASP.NET Core Web API应用程序，版本选择.ASP.NET Core 3.1；
• 通过Nuget安装包：Swashbuckle.AspNetCore，当前示例版本5.5.0；
• 在Startup类的ConfigureServices方法内添加以下注入代码：

services.AddSwaggerGen(c =>
            {
                c.SwaggerDoc("v1", new OpenApiInfo
                {
                    Title = "My API",
                    Version = "v1",
                    Description = "API文档描述",
                    Contact = new OpenApiContact
                    {
                        Email = "[email protected]",
                        Name = "测试项目",
                        //Url = new Uri("http://t.abc.com/")
                    },
                    License = new OpenApiLicense
                    {
                        Name = "BROOKE许可证",
                        //Url = new Uri("http://t.abc.com/")
                    }
                });              

            });

Startup类的Configure方法添加如下代码：

//配置Swagger
            app.UseSwagger();            
            app.UseSwaggerUI(c =>
            {
                c.SwaggerEndpoint("/swagger/v1/swagger.json", "My API V1");
                c.RoutePrefix = "api";// 如果设为空，访问路径就是根域名/index.html，设置为空，表示直接在根域名访问；想换一个路径，直接写名字即可，比如直接写c.RoutePrefix = "swagger"; 则访问路径为 根域名/swagger/index.html

            });

Ctrl+F5进入浏览，按上述配置修改路径为：http://localhost:***/api/index.html，即可看到Swagger页面：

然而到这里还没完，相关接口的注释说明我们看不到，通过配置XML文件的方式继续调整代码如下，新增代码见加粗部分：

services.AddSwaggerGen(c =>
            {
                c.SwaggerDoc("v1", new OpenApiInfo
                {
                    Title = "My API",
                    Version = "v1",
                    Description = "API文档描述",
                    Contact = new OpenApiContact
                    {
                        Email = "[email protected]",
                        Name = "测试项目",
                        //Url = new Uri("http://t.abc.com/")
                    },
                    License = new OpenApiLicense
                    {
                        Name = "BROOKE许可证",
                        //Url = new Uri("http://t.abc.com/")
                    }
                });
             
                var xmlFile = $"{Assembly.GetExecutingAssembly().GetName().Name}.xml";
                var xmlPath = Path.Combine(AppContext.BaseDirectory, xmlFile);
                c.IncludeXmlComments(xmlPath);
            });

上述代码通过反射生成与Web API项目相匹配的XML文件名，AppContext.BaseDirectory属性用于构造 XML 文件的路径，关于OpenApiInfo内的配置参数用于文档的一些描述，在此不作过多说明。
然后右键Web API项目、属性、生成，配置XML文档的输出路径，以及取消不必要的XML注释警告提醒（增加1591）：

这样，我们以三斜杠（///）方式给类方法属性等相关代码添加注释后，刷新Swagger页面，即可看到注释说明。
如果不想将XML文件输出为debug下的目录，譬如想要放在项目根目录（但不要修改成磁盘绝对路径），可调整相关代码如下，xml文件的名字也可以改成自己想要的：

var basePath = Path.GetDirectoryName(typeof(Program).Assembly.Location);//获取应用程序所在目录
var xmlPath = Path.Combine(basePath, "CoreAPI_Demo.xml");
c.IncludeXmlComments(xmlPath, true);

同时，调整项目生成的XML文档文件路径为：..\CoreAPI_Demo\CoreAPI_Demo.xml

4.隐藏相关接口
对于不想暴漏给Swagger展示的接口，我们可以给相关Controller或Action头加上：[ApiExplorerSettings(IgnoreApi = true)]

5.调整系统默认输出路径
项目启动后，默认会访问自带的weatherforecast，如果想调整为其他路径，譬如打开后直接访问Swagger文档，那么调整Properties目录下的launchSettings.json文件，修改launchUrl值为api（前述配置的RoutePrefix值）：

{
  "$schema": "http://json.schemastore.org/launchsettings.json",
  "iisSettings": {
    "windowsAuthentication": false,
    "anonymousAuthentication": true,
    "iisExpress": {
      "applicationUrl": "http://localhost:7864",
      "sslPort": 0
    }
  },
  "profiles": {
    "IIS Express": {
      "commandName": "IISExpress",
      "launchBrowser": true,
      "launchUrl": "api",
      "environmentVariables": {
        "ASPNETCORE_ENVIRONMENT": "Development"
      }
    },
    "CoreApi_Demo": {
      "commandName": "Project",
      "launchBrowser": true,
      "launchUrl": "api",
      "applicationUrl": "http://localhost:5000",
      "environmentVariables": {
        "ASPNETCORE_ENVIRONMENT": "Development"
      }
    }
  }
}

三、配置文件

以读取appsettings.json文件为例，当然你也定义其他名称的.json文件进行读取，读取方式一致，该文件类似于Web.config文件。为方便示例，定义appsettings.json文件内容如下：

{
  "ConnString": "Data Source=(local);Initial Catalog=Demo;Persist Security Info=True;User ID=DemoUser;Password=123456;MultipleActiveResultSets=True;",
  "ConnectionStrings": {
    "MySQLConnection": "server=127.0.0.1;database=mydemo;uid=root;pwd=123456;charset=utf8;SslMode=None;"
  },
  "SystemConfig": {
    "UploadFile": "/Files",
    "Domain": "http://localhost:7864"
  },
  "JwtTokenConfig": {
    "Secret": "fcbfc8df1ee52ba127ab",
    "Issuer": "abc.com",
    "Audience": "Brooke.WebApi",
    "AccessExpiration": 30,
    "RefreshExpiration": 60
  },
  "Logging": {
    "LogLevel": {
      "Default": "Information",
      "Microsoft": "Warning",
      "Microsoft.Hosting.Lifetime": "Information"
    }
  },
  "AllowedHosts": "*"
}

1、配置文件的基本读取

public class Startup
    {
        public Startup(IConfiguration configuration)
        {
            Configuration = configuration;
        }

        public IConfiguration Configuration { get; }

        // This method gets called by the runtime. Use this method to add services to the container.
        public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
        {
            services.AddControllers();

            //读取方式一
            var ConnString = Configuration["ConnString"];            
            var MySQLConnection = Configuration.GetSection("ConnectionStrings")["MySQLConnection"];
            var UploadPath = Configuration.GetSection("SystemConfig")["UploadPath"];
            var LogDefault = Configuration.GetSection("Logging").GetSection("LogLevel")["Default"];
            
            //读取方式二
            var ConnString2 = Configuration["ConnString"];
            var MySQLConnection2 = Configuration["ConnectionStrings:MySQLConnection"];
            var UploadPath2 = Configuration["SystemConfig:UploadPath"];
            var LogDefault2 = Configuration["Logging:LogLevel:Default"];
            
        }    
        
    }

以上介绍了2种读取配置信息的方式，如果要在Controller内使用，类似地，进行注入并调用如下：

public class ValuesController : ControllerBase
    {
        private IConfiguration _configuration;

        public ValuesController(IConfiguration configuration)
        {
            _configuration = configuration;
        }

        // GET: api/
        [HttpGet]
        public IEnumerable Get()
        {
            var ConnString = _configuration["ConnString"];
            var MySQLConnection = _configuration.GetSection("ConnectionStrings")["MySQLConnection"];
            var UploadPath = _configuration.GetSection("SystemConfig")["UploadPath"];
            var LogDefault = _configuration.GetSection("Logging").GetSection("LogLevel")["Default"];
            return new string[] { "value1", "value2" };
        }
    }

2、读取配置文件到自定义对象

以SystemConfig节点为例，定义类如下：

public class SystemConfig
    {
        public string UploadPath { get; set; }
        public string Domain { get; set; }       
  
    }

调整代码如下：

public class Startup
    {
        public Startup(IConfiguration configuration)
        {
            Configuration = configuration;
        }

        public IConfiguration Configuration { get; }

        // This method gets called by the runtime. Use this method to add services to the container.
        public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
        {
            services.AddControllers();

            services.Configure(Configuration.GetSection("SystemConfig"));
        }    
        
    }

然后Controller内进行注入调用：

[Route("api/[controller]/[action]")]
    [ApiController]
    public class ValuesController : ControllerBase
    {        
        private SystemConfig _sysConfig;
        public ValuesController(IOptions sysConfig)
        {           
            _sysConfig = sysConfig.Value;
        }        

        [HttpGet]
        public IEnumerable GetSetting()
        {
            var UploadPath = _sysConfig.UploadPath;
            var Domain = _sysConfig.Domain;
            return new string[] { "value1", "value2" };
        }
    }

3、绑定到静态类方式读取

定义相关静态类如下：

　public static class MySettings
    {
        public static SystemConfig Setting { get; set; } = new SystemConfig();
    }  

调整Startup类构造函数如下：

public Startup(IConfiguration configuration, IWebHostEnvironment env)
        {            
            var builder = new ConfigurationBuilder()
              .SetBasePath(env.ContentRootPath)
              .AddJsonFile("appsettings.json", optional: true, reloadOnChange: true);

            Configuration = builder.Build();
            //Configuration = configuration;

            configuration.GetSection("SystemConfig").Bind(MySettings.Setting);//绑定静态配置类           
        }       

接下来，诸如直接使用：MySettings.Setting.UploadPath 即可调用。

四、文件上传

接口一般少不了文件上传，相比.netframework框架下webapi通过byte数组对象等复杂方式进行文件上传，.Net Core WebApi有了很大变化，其定义了新的IFormFile对象来接收上传文件，直接上Controller代码：

后端代码

[Route("api/[controller]/[action]")]
    [ApiController]
    public class UploadController : ControllerBase
    {
        private readonly IWebHostEnvironment _env;
        public UploadController(IWebHostEnvironment env)
        {
            _env = env;
        }
        public ApiResult UploadFile(List files)
        {
            ApiResult result = new ApiResult();
　　　　　　　//注：参数files对象去也可以通过换成： var files = Request.Form.Files;来获取
            if (files.Count <= 0)
            {
                result.Message = "上传文件不能为空";
                return result;
            }
            #region 上传          
            List filenames = new List();
            var webRootPath = _env.WebRootPath;
            var rootFolder = MySettings.Setting.UploadPath;           
            var physicalPath = $"{webRootPath}/{rootFolder}/";
            if (!Directory.Exists(physicalPath))
            {
                Directory.CreateDirectory(physicalPath);
            }
            foreach (var file in files)
            {
                var fileExtension = Path.GetExtension(file.FileName);//获取文件格式，拓展名               
                var saveName = $"{rootFolder}/{Path.GetRandomFileName()}{fileExtension}";
                filenames.Add(saveName);//相对路径
                var fileName = webRootPath + saveName;
                using FileStream fs = System.IO.File.Create(fileName);
                file.CopyTo(fs);
                fs.Flush();
            }          
            #endregion
            result.IsSuccess = true;
            result.Data["files"] = filenames;
            return result;
        }
    }

前端调用

接下来通过前端调用上述上传接口，在项目根目录新建wwwroot目录（.net core webapi内置目录 ），添加相关js文件包，然后新建一个index.html文件，内容如下：

上述通过构建FormData和ajaxSubmit两种方式进行上传，需要注意的是contentType和processData两个参数的设置；另外允许一次上传多个文件，需设置multipart属性。

在访问wwwroot下的静态文件之前，必须先在Startup类的Configure方法下进行注册：

public void Configure(IApplicationBuilder app)
{
    app.UseStaticFiles();//用于访问wwwroot下的文件    
} 

启动项目，通过访问路径：http://localhost:***/index.html，进行上传测试，成功后，将在wwwroot下的Files目录下看到上传的文件。

五、统一WebApi数据返回格式

定义统一返回格式

为了方便前后端使用约定好的数据格式，通常我们会定义统一的数据返回，其包括是否成功、返回状态、具体数据等；为便于说明，定义一个数据返回类如下：

public class ApiResult
    {
        public bool IsSuccess { get; set; }
        public string Message { get; set; }
        public string Code { get; set; }
        public Dictionary Data { get; set; } = new Dictionary();
    }

这样，我们将每一个action接口操作封装为ApiResult格式进行返回。新建一个ProductController示例如下：

[Produces("application/json")]  
    [Route("api/[controller]")]
    [ApiController]
    public class ProductController : ControllerBase
    {
        [HttpGet]
        public ApiResult Get()
        {
            var result = new ApiResult();

            var rd = new Random();

            result.Data["dataList"] = Enumerable.Range(1, 5).Select(index => new 
            {
                Name = $"商品-{index}",
                Price = rd.Next(100, 9999)
            });           

            result.IsSuccess = true;
            return result;
        }
    }

Produces：定义数据返回的方式，给每个Controller打上[Produces("application/json")]标识，即表示以json方式进行数据输出。

• ApiController：确保每个Controller有ApiController标识，通常，我们会定义一个基类如：BaseController，其继承自ControllerBase，并将其打上[ApiController]标识，新建的controller都继承该类；
• Route：路由访问方式，如不喜欢RESTful方式，可加上Action，即：[Route("api/[controller]/[action]")]；
• HTTP 请求：结合前面配置的Swagger，必须确保每个Action都有具体的请求方式，即必须是HttpGet、HttpPost、HttpPut、HttpDelete中的一种，通常情况下，我们使用HttpGet、HttpPost足以。
• 如此，即完成的数据返回的统一。

解决T时间格式

.Net Core Web Api默认以首字母小写的类驼峰式命名返回，但遇到DateTime类型的数据，会返回T格式时间，如要解决T时间格式，定义一个时间格式转换类如下：

public class DatetimeJsonConverter : JsonConverter
    {
        public override DateTime Read(ref Utf8JsonReader reader, Type typeToConvert, JsonSerializerOptions options)
        {
            if (reader.TokenType == JsonTokenType.String)
            {
                if (DateTime.TryParse(reader.GetString(), out DateTime date))
                    return date;
            }
            return reader.GetDateTime();
        }

        public override void Write(Utf8JsonWriter writer, DateTime value, JsonSerializerOptions options)
        {
            writer.WriteStringValue(value.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss"));
        }
    }

然后在Startup类的ConfigureServices中调整services.AddControllers代码如下：

services.AddControllers()
                .AddJsonOptions(configure =>
                {
                    configure.JsonSerializerOptions.Converters.Add(new DatetimeJsonConverter());
                });

六、模型验证

模型验证在ASP.NET MVC已存在，使用方式基本一致。指对向接口提交过来的数据进行参数校验，包括必填项、数据格式、字符长度、范围等等。一般的，我们会将POST提交过来的对象定义为一个实体类进行接收，譬如定义一个注册类如下：

public class RegisterEntity
    {
        /// 

        /// 手机号
        /// 
        [Display(Name = "手机号")]
        [Required(ErrorMessage = "{0}不能为空")]
        [StringLength(11, ErrorMessage = "{0}最多{1}个字符")]
        public string Mobile { get; set; }

        /// 

        /// 验证码
        /// 
        [Display(Name = "验证码")]
        [Required(ErrorMessage = "{0}不能为空")]
        [StringLength(6, ErrorMessage = "{0}最多{1}个字符")]
        public string Code { get; set; }

        /// 

        /// 密码
        /// 
        [Display(Name = "密码")]
        [Required(ErrorMessage = "{0}不能为空")]
        [StringLength(16, ErrorMessage = "{0}最多{1}个字符")]
        public string Pwd { get; set; }
    }

Display标识提示字段的名称，Required表示必填，StringLength限制字段的长度，当然还有其他一些内置特性，具体可参考官方文档，列举一些常见的验证特性如下：

• [CreditCard]：验证属性是否具有信用卡格式。 需要 JQuery 验证其他方法。
• [Compare]：验证模型中的两个属性是否匹配。
• [EmailAddress]：验证属性是否具有电子邮件格式。
• [Phone]：验证属性是否具有电话号码格式。
• [Range]：验证属性值是否在指定的范围内。
• [RegularExpression]：验证属性值是否与指定的正则表达式匹配。
• [Required]：验证字段是否不为 null。 有关此属性的行为的详细信息，请参阅 [Required] 特性。
• [StringLength]：验证字符串属性值是否不超过指定长度限制。
• [Url]：验证属性是否具有 URL 格式。
• [Remote]：通过在服务器上调用操作方法来验证客户端上的输入。
• 上述说明了基本的模型验证使用方法，以这种方式，同时结合T4模板，

那么上述模型验证在Web API中是怎么工作的呢？在Startup类的ConfigureServices添加如下代码：

//模型参数验证
    services.Configure(options =>
    {
    options.InvalidModelStateResponseFactory = (context) =>
    {
        var error = context.ModelState.FirstOrDefault().Value;
        var message = error.Errors.FirstOrDefault(p => !string.IsNullOrWhiteSpace(p.ErrorMessage))?.ErrorMessage;                  

        return new JsonResult(new ApiResult { Message = message });                
    };
    });

添加注册示例Action代码：

/// 

        /// 注册
        /// 
        /// 
        /// 
        [HttpPost]
        public async Task Register(RegisterEntity model)
        {
            ApiResult result = new ApiResult();

            var _code = CacheHelper.GetCache(model.Mobile);
            if (_code == null)
            {
                result.Message = "验证码过期或不存在";
                return result;
            }
            if (!model.Code.Equals(_code.ToString()))
            {
                result.Message = "验证码错误";
                return result;
            }

           /**
相关逻辑代码
**/
            return result;
        }

如此，通过配置ApiBehaviorOptions的方式，并读取验证错误信息的第一条信息并返回，即完成了Web API中Action对请求参数的验证工作，关于错误信息Message的返回，也可略作封装，在此略。

七、日志使用

虽然.Net Core WebApi有自带的日志管理功能，但不一定能较容易地满足我们的需求，通常会采用第三方日志框架，典型的如：NLog、Log4Net，简单介绍NLog日志组件的使用；

NLog的使用

① 通过NuGet安装包：NLog.Web.AspNetCore，当前项目版本4.9.2；

② 项目根目录新建一个NLog.config文件，关键NLog.config的其他详细配置，可参考官方文档，这里作简要配置如下；

③ 调整Program.cs文件如下；

public class Program
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            //CreateHostBuilder(args).Build().Run();           
　　　　　　　
            var logger = NLog.Web.NLogBuilder.ConfigureNLog("nlog.config").GetCurrentClassLogger();
            try
            {
                logger.Debug("init main");
                CreateHostBuilder(args).Build().Run();
            }
            catch (Exception exception)
            {
                //NLog: catch setup errors
                logger.Error(exception, "Stopped program because of exception");
                throw;
            }
            finally
            {
                // Ensure to flush and stop internal timers/threads before application-exit (Avoid segmentation fault on Linux)
                NLog.LogManager.Shutdown();
            }
        }

        public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>
            Host.CreateDefaultBuilder(args)
                .ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>
                {
                    webBuilder.UseStartup();
                }).ConfigureLogging(logging => {
                    logging.ClearProviders();
                    logging.SetMinimumLevel(Microsoft.Extensions.Logging.LogLevel.Trace);
                }).UseNLog();//依赖注入Nlog;
    }

其中Main函数里的捕获异常代码配置省略也是可以的，CreateHostBuilder下的UseNLog为必设项。

Controller通过注入调用如下：

public class WeatherForecastController : ControllerBase
    {
        private static readonly string[] Summaries = new[]
        {
            "Freezing", "Bracing", "Chilly", "Cool", "Mild", "Warm", "Balmy", "Hot", "Sweltering", "Scorching"
        };

        private readonly ILogger _logger;

        public WeatherForecastController(ILogger logger)
        {
            _logger = logger;
        }

        [HttpGet]
        public IEnumerable Get()
        {
            _logger.LogInformation("测试一条日志");

            var rng = new Random();
            return Enumerable.Range(1, 5).Select(index => new WeatherForecast
            {
                Date = DateTime.Now.AddDays(index),
                TemperatureC = rng.Next(-20, 55),
                Summary = Summaries[rng.Next(Summaries.Length)]
            })
            .ToArray();
        }

本地测试后，即可在debug下看到logs目录下生成的日志文件。

八、依赖注入

使用.Net Core少不了和依赖注入打交道，这也是.Net Core的设计思想之一，关于什么是依赖注入（DI），以及为什么要使用依赖注入，这里不再赘述，先来看一个简单示例的依赖注入。

public interface IProductRepository
{
    IEnumerable GetAll();
}

public class ProductRepository : IProductRepository
{
    public IEnumerable GetAll()
    {
        
    }
}

Startup类进行注册：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddScoped();    
}

请求 IProductRepository 服务并用于调用 GetAll 方法：

public class ProductController : ControllerBase
{
    private readonly IProductRepository _productRepository;
　　 public ProductController(IProductRepository productRepository)
    {
        _productRepository = productRepository;            
    }

    public IEnumerable Get()
    {
        return _productRepository.GetAll();
    }
}

通过使用DI模式，来实现IProductRepository 接口。其实前述已多次出现通过构造函数进行注入调用的示例。

生命周期　

services.AddScoped();
services.AddTransient();
services.AddSingleton();

• Transient：每一次请求都会创建一个新实例；
• Scoped：每个作用域生成周期内创建一个实例；
• Singleton：单例模式，整个应用程序生命周期内只创建一个实例；

这里，需要根据具体的业务逻辑场景需求选择注入相应的生命周期服务。

实际应用中，我们会有很多个服务需要注册到ConfigureServices内，一个个写入显然繁琐，而且容易忘记漏写，一般地，我们可能会想到利用反射进行批量注入，并通过扩展的方式进行注入，譬如：

public static class AppServiceExtensions
    {
        /// 

        /// 注册应用程序域中的服务
        /// 
        /// 
        public static void AddAppServices(this IServiceCollection services)
        {
            var ts = System.Reflection.Assembly.Load("CoreAPI.Data").GetTypes().Where(s => s.Name.EndsWith("Repository") || s.Name.EndsWith("Service")).ToArray();
            foreach (var item in ts.Where(s => !s.IsInterface))
            {
                var interfaceType = item.GetInterfaces();
                foreach (var typeArray in interfaceType)
                {
                    services.AddTransient(typeArray, item);
                }
            }
        }
    }

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddAppServices();//批量注册服务    
}

诚然，这样配合系统自带DI注入是能完成我们的批量注入需求的。但其实也有更多选择，来帮我们简化DI注册，譬如选择其他第三方组件：Scrutor、Autofac…

1、Scrutor的使用

Scrutor是基于微软注入组件的一个扩展库，简单示例如下：

services.Scan(scan => scan
    .FromAssemblyOf()
        .AddClasses(classes => classes.Where(s => s.Name.EndsWith("Repository") || s.Name.EndsWith("Service")))
        .AsImplementedInterfaces()
        .WithTransientLifetime()
    );

以上代码通过Scan方式批量注册了以Repository、Service结尾的接口服务，其生命周期为Transient，该方式等同于前述的以反射方式的批量注册服务。

关于Scrutor的其他用法，大家可以参见官方文档，这里只做下引子。

2、Autofac

一般情况下，使用MS自带的DI或采用Scrutor，即可满足实际需要，如果有更高的应用需求，如要求属性注入、甚至接管或取代MS自带的DI，那么你可以选择Autofac，关于Autofac的具体使用，在此不作详叙。

九、缓存

MemoryCache使用

按官方说明，开发人员需合理说用缓存，以及限制缓存大小，Core运行时不会根据内容压力限制缓存大小。对于使用方式，依旧还是先行注册，然后控制器调用：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddMemoryCache();//缓存中间件
}

public class ProductController : ControllerBase
    {
        private IMemoryCache _cache;

        public ProductController(IMemoryCache memoryCache)
        {
            _cache = memoryCache;
        }

        [HttpGet]
        public DateTime GetTime()
        {
            string key = "_timeKey";          

            // Look for cache key.
            if (!_cache.TryGetValue(key, out DateTime cacheEntry))
            {
                // Key not in cache, so get data.
                cacheEntry = DateTime.Now;

                // Set cache options.
                var cacheEntryOptions = new MemoryCacheEntryOptions()
                    // Keep in cache for this time, reset time if accessed.
                    .SetSlidingExpiration(TimeSpan.FromSeconds(3));

                // Save data in cache.
                _cache.Set(key, cacheEntry, cacheEntryOptions);
            }

            return cacheEntry;
        }
    }

上述代码缓存了一个时间，并设置了滑动过期时间（指最后一次访问后的过期时间）为3秒；如果需要设置绝对过期时间，将SetSlidingExpiration 改为SetAbsoluteExpiration即可。浏览刷新，每3秒后时间将更新。

附一个封装好的Cache类如下：

public class CacheHelper
    {
        public static IMemoryCache _memoryCache = new MemoryCache(new MemoryCacheOptions());

        /// 

        /// 缓存绝对过期时间
        /// 
        ///Cache键
        ///缓存的值
        ///minute分钟后绝对过期
        public static void SetChache(string key, object value, int minute)
        {
            if (value == null) return;
            _memoryCache.Set(key, value, new MemoryCacheEntryOptions()
                    .SetAbsoluteExpiration(TimeSpan.FromMinutes(minute)));
        }

        /// 

        /// 缓存相对过期，最后一次访问后minute分钟后过期
        /// 
        ///Cache键
        ///缓存的值
        ///滑动过期分钟
        public static void SetChacheSliding(string key, object value, int minute)
        {
            if (value == null) return;
            _memoryCache.Set(key, value, new MemoryCacheEntryOptions()
                    .SetSlidingExpiration(TimeSpan.FromMinutes(minute)));
        }

        /// 

        ///设置缓存，如果不主动清空，会一直保存在内存中.
        /// 
        ///Cache键值
        ///给Cache[key]赋的值
        public static void SetChache(string key, object value)
        {
            _memoryCache.Set(key, value);
        }

        /// 

        ///清除缓存
        /// 
        ///cache键
        public static void RemoveCache(string key)
        {
            _memoryCache.Remove(key);
        }

        /// 

        ///根据key值，返回Cache[key]的值
        /// 
        ///
        public static object GetCache(string key)
        {
            //return _memoryCache.Get(key);
            if (key != null && _memoryCache.TryGetValue(key, out object val))
            {
                return val;
            }
            else
            {
                return default;
            }
        }

        /// 

        /// 通过Key值返回泛型对象
        /// 
        /// 
        /// 
        /// 
        public static T GetCache(string key)
        {
            if (key != null && _memoryCache.TryGetValue(key, out T val))
            {
                return val;
            }
            else
            {
                return default;
            }
        }

    }

十、异常处理

定义异常处理中间件

这里主要针对全局异常进行捕获处理并记录日志，并以统一的json格式返回给接口调用者；说异常处理前先提下中间件，关于什么是中间件，在此不在赘述，一个中间件其基本的结构如下：

public class CustomMiddleware
{
    private readonly RequestDelegate _next;

    public CustomMiddleware(RequestDelegate next)
    {
        _next = next;
    }
    
    public async Task Invoke(HttpContext httpContext)
    {       
        await _next(httpContext);
    }
}

下面我们定义自己的全局异常处理中间件，代码如下：

  public class CustomExceptionMiddleware
    {
        private readonly RequestDelegate _next;
        private readonly ILogger _logger;      

        public CustomExceptionMiddleware(RequestDelegate next, ILogger logger)
        {
            _next = next;
            _logger = logger;
        }

        public async Task Invoke(HttpContext httpContext)
        {
            try
            {
                await _next(httpContext);
            }
            catch (Exception ex)
            {
                _logger.LogError(ex,"Unhandled exception...");
                await HandleExceptionAsync(httpContext, ex);
            }         
        }

        private Task HandleExceptionAsync(HttpContext httpContext, Exception ex)
        {
            var result = JsonConvert.SerializeObject(new { isSuccess = false, message = ex.Message });
            httpContext.Response.ContentType = "application/json;charset=utf-8";
            return httpContext.Response.WriteAsync(result);
        }
    }

    /// 

    /// 以扩展方式添加中间件
    /// 
    public static class CustomExceptionMiddlewareExtensions
    {
        public static IApplicationBuilder UseCustomExceptionMiddleware(this IApplicationBuilder builder)
        {
            return builder.UseMiddleware();
        }
    }

然后在Startup类的Configure方法里添加上述扩展的中间件，见加粗部分：

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
        {
            if (env.IsDevelopment())
            {
                app.UseDeveloperExceptionPage();
            }

            //全局异常处理
            app.UseCustomExceptionMiddleware();
        }

在HandleExceptionAsync方法中，为方便开发和测试，这里将系统的错误返回给了接口调用者，实际生产环境中可统一返回固定的错误Message消息。

异常状态码的处理

关于http状态码，常见的如正常返回的200，其他401、403、404、502等等等等，因为系统有时候并不总是返回200成功，对于返回非200的异常状态码，WebApi也要做到相应的处理，以便接口调用者能正确接收，譬如紧接下来的JWT认证，当认证令牌过期或没有权限时，系统实际会返回401、403，但接口并不提供有效的可接收的返回，因此，这里列举一些常见的异常状态码，并以200方式提供给接口调用者，在Startup类的Configure方法里添加代码如下：

app.UseStatusCodePages(async context =>
            {
                //context.HttpContext.Response.ContentType = "text/plain";  
                context.HttpContext.Response.ContentType = "application/json;charset=utf-8";

                int code = context.HttpContext.Response.StatusCode;
                string message =
                 code switch
                 {
                     401 => "未登录",
                     403 => "访问拒绝",
                     404 => "未找到",
                     _ => "未知错误",
                 };

                context.HttpContext.Response.StatusCode = StatusCodes.Status200OK;
                await context.HttpContext.Response.WriteAsync(Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(new
                {
                    isSuccess = false,
                    code,
                    message
                }));

            });

代码很简单，这里使用系统自带的异常处理中间件UseStatusCodePages，当然，你还可以自定义过滤器处理异常，不过不推荐，简单高效直接才是需要的。

关于.NET Core的异常处理中间件，还有其他诸如 UseExceptionHandler、UseStatusCodePagesWithRedirects等等，不同的中间件有其适用的环境，有的可能更适用于MVC或其他应用场景上，找到合适的即可。

题外话：大家也可以将UseStatusCodePages处理异常状态码的操作封装到前述的全局异常处理中间件中。

十一、应用安全与JWT认证

关于什么是JWT，在此不作赘述。实际应用中，为了部分接口的安全性，譬如需要身份认证才能访问的接口资源，对于Web API而言，一般会采用token令牌进行认证，服务端结合缓存来实现。

那为什么要选择JWT认证呢？原因无外乎以下：服务端不进行保存、无状态、适合移动端、适合分布式、标准化等等。关于JWT的使用如下：

通过NuGget安装包：Microsoft.AspNetCore.Authentication.JwtBearer，当前示例版本3.1.5；

ConfigureServices进行注入，默认以Bearer命名，这里你也可以改成其他名字，保持前后一致即可，注意加粗部分，代码如下：

appsettings.json添加JWT配置节点（见前述【配置文件】），添加JWT相关认证类：

public static class JwtSetting
    {
        public static JwtConfig Setting { get; set; } = new JwtConfig();
    }

    public class JwtConfig
    {
        public string Secret { get; set; }
        public string Issuer { get; set; }
        public string Audience { get; set; }
        public int AccessExpiration { get; set; }
        public int RefreshExpiration { get; set; }
    }

采用前述绑定静态类的方式读取JWT配置，并进行注入：

public Startup(IConfiguration configuration, IWebHostEnvironment env)
        {
            //Configuration = configuration;

            var builder = new ConfigurationBuilder()
              .SetBasePath(env.ContentRootPath)
              .AddJsonFile("appsettings.json", optional: true, reloadOnChange: true);

            Configuration = builder.Build();            

            configuration.GetSection("SystemConfig").Bind(MySettings.Setting);//绑定静态配置类
            configuration.GetSection("JwtTokenConfig").Bind(JwtSetting.Setting);//同上

        }

        public IConfiguration Configuration { get; }

        // This method gets called by the runtime. Use this method to add services to the container.
        public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
        {
         
            #region JWT认证注入            

            JwtSecurityTokenHandler.DefaultInboundClaimTypeMap.Clear();
            services.AddAuthentication("Bearer")
                .AddJwtBearer("Bearer", options =>
                {
                    options.RequireHttpsMetadata = false;

                    options.TokenValidationParameters = new TokenValidationParameters
                    {
                        ValidateIssuer = true,
                        ValidateAudience = true,
                        ValidateLifetime = true,
                        ValidateIssuerSigningKey = true,
                        ValidIssuer = JwtSetting.Setting.Issuer,
                        ValidAudience = JwtSetting.Setting.Audience,
                        IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(JwtSetting.Setting.Secret))
                    };
                });

            #endregion
            
        }

给Swagger添加JWT认证支持，完成后，Swagger页面会出现锁的标识，获取token后填入Value（Bearer token形式）项进行Authorize登录即可，Swagger配置JWT见加粗部分：

services.AddSwaggerGen(c =>
            {
                c.SwaggerDoc("v1", new OpenApiInfo
                {
                    Title = "My API",
                    Version = "v1",
                    Description = "API文档描述",
                    Contact = new OpenApiContact
                    {
                        Email = "[email protected]",
                        Name = "测试项目",
                        //Url = new Uri("http://t.abc.com/")
                    },
                    License = new OpenApiLicense
                    {
                        Name = "BROOKE许可证",
                        //Url = new Uri("http://t.abc.com/")
                    }
                });


                // 为 Swagger JSON and UI设置xml文档注释路径
                //var basePath = Path.GetDirectoryName(typeof(Program).Assembly.Location);//获取应用程序所在目录（不受工作目录影响）
                //var xmlPath = Path.Combine(basePath, "CoreAPI_Demo.xml");
                //c.IncludeXmlComments(xmlPath, true);

                var xmlFile = $"{Assembly.GetExecutingAssembly().GetName().Name}.xml";
                var xmlPath = Path.Combine(AppContext.BaseDirectory, xmlFile);
                c.IncludeXmlComments(xmlPath);

                #region JWT认证Swagger授权

                c.AddSecurityDefinition("Bearer", new OpenApiSecurityScheme
                {
                    Description = "JWT授权(数据将在请求头header中进行传输) 直接在下框中输入Bearer {token}（中间是空格）",
                    Name = "Authorization",
                    In = ParameterLocation.Header,
                    Type = SecuritySchemeType.ApiKey,
                    BearerFormat = "JWT",
                    Scheme = "Bearer"
                });

                c.AddSecurityRequirement(new OpenApiSecurityRequirement()
                {
                    {
                        new OpenApiSecurityScheme
                        {
                            Reference = new OpenApiReference {
                                Type = ReferenceType.SecurityScheme,
                                Id = "Bearer"
                            }
                        },
                        new string[] { }
                    }
                });

                #endregion

            });

Starup类添加Configure注册，注意，需放到 app.UseAuthorization();前面：

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
        {
            app.UseAuthentication();//jwt认证

            app.UseAuthorization();
        
        }

这样，JWT就基本配置完毕，接下来实施认证登录和授权，模拟操作如下：

[HttpPost]
        public async Task Login(LoginEntity model)      
        {           
            ApiResult result = new ApiResult();          

            //验证用户名和密码
            var userInfo = await _memberService.CheckUserAndPwd(model.User, model.Pwd);
            if (userInfo == null)
            {
                result.Message = "用户名或密码不正确";
                return result;
            }
            var claims = new Claim[]
            {
                new Claim(ClaimTypes.Name,model.User),
                new Claim(ClaimTypes.Role,"User"),
                new Claim(JwtRegisteredClaimNames.Sub,userInfo.MemberID.ToString()),

            };

            var key = new SymmetricSecurityKey(System.Text.Encoding.UTF8.GetBytes(JwtSetting.Setting.Secret));
            var expires = DateTime.Now.AddDays(1);
            var token = new JwtSecurityToken(
                        issuer: JwtSetting.Setting.Issuer,
                        audience: JwtSetting.Setting.Audience,
                        claims: claims,
                        notBefore: DateTime.Now,
                        expires: expires,
                        signingCredentials: new SigningCredentials(key, SecurityAlgorithms.HmacSha256));

            //生成Token
            string jwtToken = new JwtSecurityTokenHandler().WriteToken(token);

            //更新最后登录时间
            await _memberService.UpdateLastLoginTime(userInfo.MemberID);

            result.IsSuccess= 1;            
            result.ResultData["token"] = jwtToken;
            result.Message = "授权成功！";
            return result;

        }

上述代码模拟登录操作（账号密码登录，成功后设置有效期一天），生成token并返回，前端调用者拿到token后以诸如localstorage方式进行存储，调取授权接口时，添加该token到header（Bearer token）进行接口请求。接下来，给需要身份授权的Controller或Action打上Authorize标识：

[Authorize]
[Route("api/[controller]/[action]")]
public class UserController : ControllerBase
{
}

如果要添加基于角色的授权，可限制操作如下：

[Authorize(Roles = "user")]
[Route("api/[controller]/[action]")]
public class UserController : ControllerBase
{
}

//多个角色也可以逗号分隔
[Authorize(Roles = "Administrator,Finance")]
[Route("api/[controller]/[action]")]
public class UserController : ControllerBase
{
}

不同的角色信息，可通过登录设置ClaimTypes.Role进行配置；当然，这里只是简单的示例说明角色服务的应用，复杂的可通过注册策略服务，并结合数据库进行动态配置。

这样，一个简单的基于JWT认证授权的工作就完成了。

十二、跨域

前后端分离，会涉及到跨域问题，简单的支持跨域操作如下：

添加扩展支持

public static class CrosExtensions
    {
        public static void ConfigureCors(this IServiceCollection services)
        {          
            services.AddCors(options => options.AddPolicy("CorsPolicy",
                builder =>
                {
                    builder.AllowAnyMethod()
                        .SetIsOriginAllowed(_ => true)
                        .AllowAnyHeader()
                        .AllowCredentials();
                }));
            //services.AddCors(options => options.AddPolicy("CorsPolicy",
            //builder =>
            //{
            //    builder.WithOrigins(new string[] { "http://localhost:13210" })
            //        .AllowAnyMethod()
            //        .AllowAnyHeader()
            //        .AllowCredentials();
            //}));
        }
    }

Startup类添加相关注册如下：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.ConfigureCors();
}

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
        {
            app.UseCors("CorsPolicy");//跨域          
        }

这样，一个简单跨域操作就完成了，你也可以通过设置WithOrigins、WithMethods等方法限制请求地址来源和请求方式。

本篇涉及到的源码地址：https://github.com/Brooke181/CoreAPI_Demo

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