實現自己的asp.net宿主系統
楊山河
一、 宿主概念
托管是.net的一個很基礎的概念，所有的.net應用程序代碼要完全發揮作用需要進入托管的環境（clr --common language runtime），而這個環境實際上就是稱作宿主(host)為將要啟動的.net代碼準備的。目前來講windows系統上，能夠擔負這個重任的有3類已存程序：
1、 shell(通常是explorer)，提供從用戶桌面啟動.net程序,創建一個進程，啟動此進程建立clr
2、 瀏覽器宿主（internet explorer），處理從web下載的.net代碼執行。
3、 服務器宿主（如iis的輔助進程aspnet_wp.exe）
通常來講，我們開發的asp.net的程序運行在iis的環境下（實際上由一個isapi控制啟動clr），但實際上asp.net程序可以擺脫iis單獨在任何托管環境下運行。本文討論了asp.net程序如何在自定義的環境中啟動，希望有助于我們了解asp.net的執行原理，同時使我們開發的asp.net能夠在任何.net環境下執行，不管是服務器操作系統還是普通的桌面操作系統。
二、 iis宿主中asp.net的執行分析
關于iis中asp.net的執行細節，很多文章做了詳盡權威的分析，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
這些文章大致重點分析了：宿主環將如何啟動、asp.net應用程序如何產生程序集、如何加載，同宿主的交互等細節。
三、 構造自己的asp.net宿主程序
asp.net是作為微軟asp的替代技術出現的，所以我們重點討論如何通過web方式應用asp.net（顯然還有其他方式），具體就是：我們用.net平臺的語言編寫一個控制臺程序，這個程序啟動一個asp.net應用環境，執行關于aspx的請求。具體來講，需要做以下工作：
1、實現一個web server，監聽所有的web請求，實現http web hosting
2、啟動一個應用程序域，創建一個asp.net的applicationhost，建立一個asp.net的應用程序域，另外還建立一個httpworkerrequest的具體實現類，該類可以處理aspx請求，編譯aspx頁，編譯后的托管代碼緩存入當前應用程序域，然后執行代碼，得到執行結果。建議在繼續閱讀下文前，仔細翻查msdn中的關于這兩個類得參考說明。
system.web.hosting.applicationhost類用于建立一個獨立的應用程序域。當然不是普通的應用程序域，而是為asp.net建立執行環境，準備需要的空間、數據結構等。僅有一個靜態方法static object createapplicationhost(
type host //具體的用戶實現類，就是asp.net應用域需要加載的類
string virtualdir, //此應用域在整個web中的執行目錄，虛擬目錄
string physicaldir //對應的物理目錄
);
而其中的host 參數指向一個具體的類，由于該類實際上屬于兩個應用域之間的聯系類，在兩個應用程序域之間編組傳遞數據，所以必須要繼承自marshalbyrefobject，以允許在支持應用程序中跨應用程序域邊界訪問（至于為什么，建議翻查參考3）。
可以看到，我們需要啟動兩個應用程序域（web server功能應用程序域和asp.net 應用程序域），而這兩個（應用程序）域之間通過跨（應用程序）域的流對象引用來實現，使得在asp.net域中執行的結果可以通過web server域返回給請求者。
可以大致下圖表達
執行asp.net的web服務器端
web客戶端
代碼實現分析：
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)
{
//創建并啟動服務器
myserver myserver=new myserver(“/”, ”c://inetpub//wwwroot//myweb”);
}
}
class myserver //處理http協議的服務器類
{
private aspdotnethost aspnethost; //asp.net host的實例
private tcplistener mytcp; //web監聽套接字
bool bsvcrunning=true; //服務是否運行指示
filestream fs; //處理http請求的普通文本要求
public myserver(string virtualdir ,vstring realpath)
{//在構造函數中啟動web監聽服務
try
{
mytcp=new tcplistener(8001);
mytcp.start(); //啟動在8001端口的監聽
console.writeline("服務啟動...");
//利用createapplicationhost方法建立一個獨立的應用程序域執行asp.net程序
aspnethost = ( aspdotnethost )applicationhost.createapplicationhost
( typeof( aspdotnethost ) , virtualdir , realpath);
thread t=new thread(new threadstart(mainsvcthread));
t.start(); //服務線程啟動 負責處理每一個客戶端的請求
}
catch(nullreferenceexception)
{
console.writeline("nullreferenceexception throwed!") ;
}
}
public void mainsvcthread() //asp.net host的web服務器的主要服務線程
{
int s=0;
string strrequest; //請求信息
string strdir; //請求的目錄
string strrequestfile; //請求的文件名
string strerr=""; //錯誤信息
string strrealdir; //實際目錄
string strwebroot=rpath; //應用根目錄
string strrealfile=""; //正在請求的文件的磁盤路徑
string strresponse=""; //回應響應緩沖區
string strmsg=""; //格式化響應信息
byte[] bs; //輸出字節緩沖區
while(bsvcrunning)
{
socket sck=mytcp.acceptsocket(); //每個請求到來
if(sck.connected)
{
console.writeline("client {0} connected!",sck.remoteendpoint);
byte[] brecv=new byte[1024]; //緩沖區
int l=sck.receive(brecv,brecv.length,0);
string strbuf=encoding.default.getstring(brecv); //轉換成字符串，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; //總計需要輸出的字節
strresponse=""; //輸出內容
strrealfile = strrealdir +"//"+ strrequestfile;
if(strrealfile.endswith(".aspx")) //這里有bug!!
{
string output="";
//注意我下面的語句們給host對象processrequest方法傳遞了一個ref類型的參數，
//aspnethost會從asp.net的執行應用程序域執行一個請求后返回流給當前web server所在的域，這實際上發生了一個域間的調用
aspnethost.processrequest (strrequestfile, ref output);//轉換成字節流
bs=system.text.encoding.default.getbytes (output);
itotlabytes=bs.length ; //調用套接字將執行結果返回
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 )
{//假設找不到文件，報告404 writeheader(httpver,"text/html",itotlabytes,"404 ok",ref sck);
}
}
}
sck.close(); //http請求結束
}
}
// writeheader想客戶端發送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刷新向客戶發送信息緩沖區
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類實例需要跨越兩個應用程序域，所以繼承自marshalbyrefobject
class aspdotnethost:marshalbyrefobject
{
public void processrequest( string filename ,ref string output)
{
memorystream ms=new memorystream(); //內存流，當然為了速度
streamwriter sw = new streamwriter(ms); //輸出
sw.autoflush = true; //設為自動刷新 /先構造一個httpworkrequest請求類，以便asp.net能夠分析獲取請求信息，同時傳入一個輸出流對象供asp.net執行期間返回html流
httpworkerrequest worker = new simpleworkerrequest( filename, "" ,sw) ; // 調度某個頁，這里面的包含很多細節，后面分析
httpruntime.processrequest( worker ) ;
streamreader sr= new streamreader(ms); //準備從內存流中讀取
ms.position =0; //移動指針到頭
output = sr.readtoend();
}
}
}
httpruntime.processrequest( worker ) ;包括了那些細節呢？大體上如下：
1、首先，worker對象傳入給asp.net的應用程序域，告知發生了對于哪一個aspx文件的請求，以及當前目錄是什么，如果在執行期間發生的輸出內容應該寫到哪里(sw對象)。這發生一個由web server當前應用程序域到我們自己建立的asp.net應用程序域的跨（應用程序）域調用，還可能由于是第一次訪問，會發生了全局事件、或者session事件等。
2、asp.net的應用程序域會檢測請求的aspx文件是否存在，不存在，就報錯；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，會直接執行緩存中的代碼；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的虛擬機代碼，然后在托管環境里執行。
3、執行asp.net的編譯代碼緩存中的代碼，輸出數據利用sw對象輸出。
當然，根據不同的配置，還有很多方法的調用/事件的發生等細節不同。
如何調試運行以上程序，觀察結果呢？
建立一個控制臺類型工程，將上述代碼錄入后編譯，將得到的程序拷貝在作為站點應用起始目錄（譬如c:/inetpub/wwwroot/myweb）的bin子目錄下，然后啟動，這樣在其中創建asp.net應用程序域才不會因為程序集加載失敗而出錯。建立一個asp.net工程在目錄下，添加default.htm文件和測試用的test.aspx，加入.net執行代碼，然后啟動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感受一下執行過程。甚至你可以建立的工程中設定斷點之類，仔細調試和觀察其中的細節。親手試一試吧，一定有收獲的！
四、 自己構造asp.net宿主的意義
費了半天勁搞自己的asp.net宿主，對于我們有何意義呢？
首先，是大致從代碼級清楚分析asp.net執行細節，自己學習了解執行細節，除了可以在出現asp.net故障可以進行精確定位和排除外，還可以幫助我們在寫asp.net應用程序時寫出更有效率和健壯的代碼。
其次，我們可以提供一個思路，可以將我們的asp.net程序運行于低配置機器上，脫離iis。asp.net的“原配”宿主iis需要運行在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程序利用asp.net編寫，但脫離iis獨立執行，譬如在win98系統上執行asp.net。web server和asp.net都在托管環境中執行，相比較isapi建立宿主然后執行，除提高效率外，還可以使用.net平臺提供的豐富管理調控功能，寫b/s程序更接近傳統程序編寫方式，這對于程序員來講都是效率（編寫代碼的效率和執行效果效率）的保證。
另外，對于采用asp.net做的項目，大家可以很方便進行開發調試、運行維護、安裝。即使是普通桌面程序，我們也可以通過類似制作網頁的方式編寫這些界面和代碼，然后獨立建立類似本例中的host環境，根據用戶交互請求加載執行某些頁面，然后將界面在客戶端通過相關組件顯示出來。你可以通過此獲得asp.net的即時編譯功能和asp.net宿主托管環境，大量可自由使用的api，便于開發、安裝、維護。畢竟，托管環境幾乎準備了您需要的一切功能。
五、 參考資料
1、.net msdn
2、清華大學出版社《.net網絡高級編程》andrew krowczyk viond kumar原著
3、清華大學出版社《.net框架程序設計(修訂版)》jsfftry richter著
