C# WebApi 路由机制剖析

前言：从MVC到WebApi，路由机制一直是伴随着这些技术的一个重要组成部分。

它可以很简单：如果你仅仅只需要会用一些简单的路由，如/Home/Index，那么你只需要配置一个默认路由就能简单搞定；

它可以很神秘：你的url可以千变万化，看到一些看似“无厘头”的url，感觉很难理解它如何找到匹配的action，例如/api/user/1/detail，这样一个url可以让你纠结半天。

它可以很晦涩：当面试官提问“请简单分析下MVC路由机制的原理”，你可能事先就准备好了答案，然后噼里啪啦一顿（型如：UrlRoutingModule→Routes→RouteData→RequestContext→Controller），你可能回答很流利，但并不一定能理解这些个对象到底是啥意思。两年前的面试，博主也这样做过。

博主觉得，究竟路由机制在你的印象中处于哪一面，完全取决于你的求知欲。路由机制博大精深，博主并未完全理解，但博主是一个好奇心重的人，总觉得神秘的东西就得探索个究竟。今天，博主根据自己的理解，分享下WebApi里面路由的原理以及使用，如有考虑不周，欢迎园友们指正。

一、MVC和WebApi路由机制比较

1、MVC里面的路由

在MVC里面，默认路由机制是通过url路径去匹配对应的action方法，比如/Home/GetUser这个url，就表示匹配Home这个Controller下面的GetUser方法，这个很好理解，因为在MVC里面定义了一个默认路由，在App_Start文件夹下面有一个RouteConfig.cs文件

public class RouteConfig
 {
  public static void RegisterRoutes(RouteCollection routes)
  {
   routes.IgnoreRoute("{resource}.axd/{*pathInfo}");

   routes.MapRoute(
    name: "Default",
    url: "{controller}/{action}/{id}",
    defaults: new { controller = "Department", action = "Index", id = UrlParameter.Optional }
   );
  }
 }

url: "{controller}/{action}/{id}"这个定义了我们url的规则，{controller}/{action}定义了路由的必须参数，{id}是可选参数

2、WebApi里面的路由

和MVC里面的路由有点不同，WebApi的默认路由是通过http的方法（get/post/put/delete）去匹配对应的action，也就是说webapi的默认路由并不需要指定action的名称。还是来看看它的默认路由配置，我们新建一个Webapi项目，在App_Start文件夹下面自动生成一个WebApiConfig.cs文件：

public static class WebApiConfig
 {
  public static void Register(HttpConfiguration config)
  {
   // Web API 路由
   config.MapHttpAttributeRoutes();

   config.Routes.MapHttpRoute(
    name: "DefaultApi",
    routeTemplate: "api/{controller}/{id}",
    defaults: new { id = RouteParameter.Optional }
   );
  }
 }

和MVC类似，routeTemplate: "api/{controller}/{id}"这个定义了路由的模板，api/{controller}是必选参数，{id}是可选参数，那么问题就来了，如果我们的url不包含action的名称，那么如何找到请求的方法呢？我们先来简单看一个例子：

public class OrderController : ApiController
 {
  [HttpGet]
  public object GetAll()
  {
   return "Success";
  }
 }

我们通过url来访问

说明请求能够成功。

为什么这个请求能够成功呢？那是因为，当我们访问http://localhost:21528/api/Order这个路径的时候，webapi的路由引擎会自动去匹配"api/{controller}/{id}"这个模板，于是找到了控制器是Order这个，那么问题来了？它是如何定位到GetAll()这个方法的呢？这里就是和MVC不同的地方，前面说过，Webapi的路由规则是通过http方法去匹配对应的action，那么，我们通过浏览器访问http://localhost:21528/api/Order这个路径的时候，浏览器默认通过url访问的都是get请求，于是webapi的路由引擎就会去找Order这个控制器里面的get请求的方法，由于没有参数，所以自动匹配到了无参数的get请求→GetAll()方法，所以请求成功！

当然，WebApi也支持MVC里面的路由机制，但RestFul风格的服务要求请求的url里面不能包含action，所以，在WebApi里面是并不提倡使用MVC路由机制的。

这是一个最简单的例子，下面我们就来详细看看WebApi里面的路由原理以及使用。

二、WebApi路由基础

1、默认路由

上面我们提到了，新建一个WebApi服务的时候，会自动在WebApiConfig.cs文件里面生成一个默认路由：

 config.Routes.MapHttpRoute(
    name: "DefaultApi",
    routeTemplate: "api/{controller}/{id}",
    defaults: new { id = RouteParameter.Optional }
   );

将MapHttpRoute()方法转到定义可以，它有四个重载方法：

分别来看看各个参数的作用：

name:"DefaultApi"→表示此路由的名称，这里只需要保证路由名称不重复就OK了。

routeTemplate: "api/{controller}/{id}"→表示路由的url规则，“api”是固定部分，主要用来标识当前请求的url是一个api服务的接口，区别MVC的路由，当然，这里并不是一定要写成“api”，如果你改成“apiserver”，那么你请求的url里面也需要写成“apiserver”；“{controller}”是控制器的占位符部分，在真实的url里面，该部分对应的是具体的控制器的名称，这个和MVC里面一致；“{id}”是参数的占位符部分，表示参数，一般这个参数都会在default里面设置可选。有了这个路由模板约束请求的url，比如：我们请求的url写成http://localhost:21528/Order，那么肯定是找不到对应的路由的，因为“api”这个参数必选。如果请求的url匹配不到对应的路由，则会向客户端返回一个404的状态码。

defaults: new { id = RouteParameter.Optional }→表示路由的默认值，比如上面的routeTemplate，{controller}和{id}部分都可以设置默认值，比如：defaults改成new { controller="Order", id = RouteParameter.Optional }，那么我们请求http://localhost:21528/api这个url仍然能访问到GetAll()方法。

constraints→表示路由约束，一般是一个约束路由模板的正则表达式。比如：我们加入约束条件 constraints: new { id = @"\d+" } ，这就约束必须要匹配一到多个参数id，那么，我们在OrderController里面加入另一个方法

public class OrderController : ApiController
 {

  [HttpGet]
  public object GetAll()
  {
   return "Success";
  }

  [HttpGet]
  public object GetById(int id)
  {
   return "Success" + id ;
  }
 }

我们通过http://localhost:21528/api/Order/2来访问，得到结果：

我们再通过http://localhost:21528/api/Order/a来访问，得到结果：

这个是很好理解的，id的值不匹配正则表达式。

而我们访问http://localhost:21528/api/Order。结果：

竟然连GetAll()方法都找不到了。这是为什么呢？原来就是这个约束在作怪，正则\d+表示匹配一个或多个数字，所以如果请求的url里面没有传数字，则自动匹配不到。所以，如果需要匹配无参的方法，我们把约束改成这样：constraints: new { id = @"\d*" }，这个表示匹配0个或多个数字，再来试试

这样就OK了。

上述说了那么多都是约束id的，其实你也可以使用表达式去约束controller、action等等，但一般不常用，我们就不做过多讲解。

2、自定义路由

上面介绍了这么多，都是关于默认路由原理的介绍。除了默认路由，我们也可以自定义路由，我们将WebApiConfig.cs里面改成这样：

public static class WebApiConfig
 {
  public static void Register(HttpConfiguration config)
  {
   // Web API 路由
   config.MapHttpAttributeRoutes();

   //1.默认路由
   config.Routes.MapHttpRoute(
    name: "DefaultApi",
    routeTemplate: "api/{controller}/{id}",
    defaults: new { id = RouteParameter.Optional }
   );

   //2.自定义路由一：匹配到action
   config.Routes.MapHttpRoute(
    name: "ActionApi",
    routeTemplate: "actionapi/{controller}/{action}/{id}",
    defaults: new { id = RouteParameter.Optional }
   );

   //3.自定义路由二
   config.Routes.MapHttpRoute(
    name: "TestApi",
    routeTemplate: "testapi/{controller}/{ordertype}/{id}",
    defaults: new { ordertype="aa", id = RouteParameter.Optional }
   );
  }
 }

除了默认路由，我们再加入另外两个自定义路由规则

2.1、自定义路由一：匹配到action

第一个自定义路由很好理解，和MVC里面的路由机制保持一致，只不过为了区别默认路由，我们将路由模板的前缀改成了“actionapi”。我们通过这个自定义的路由也能找到匹配的方法。

比如我们访问http://localhost:21528/actionapi/Order/GetAll，得到结果：

通过action的名称来匹配很好理解，上面的GetAll()是方法名，webApi会默认它就是action的名称，如果你想要方法名和action的名称不一致，你也可以自定义action的名称，这个可以通过特性ActionName来实现，如下：

[ActionName("TestActionName")]
  [HttpGet]
  public object GetById(int id)
  {
   return "Success" + id ;
  }

测试结果：

之前博主演示参数和返回值的时候都是使用的匹配到action的路由。这种用法和MVC里面保持一致，比较好理解，但是WebApi里面并不提倡。

2.2、自定义路由二

第二个自定义路由第一眼看上去是不太好理解的，没关系，我们先来按照它的路由模板规则使用试试。

通过http://localhost:21528/testapi/Order/aa/匹配到GetAll()方法

通过http://localhost:21528/testapi/Order/aa/2匹配到的是GetById()方法

通过http://localhost:21528/testapi/Order/bb/2匹配到的也是GetById()方法。

什么意思呢？也就是说，只要{ordertype}按照路由规则去配置，都能找到对应的方法。这里的{ordertype}有什么用呢？这个要留在下面介绍特性路由的时候来解释。

3、路由原理

有了上面的这些理论作为基础，我们再来分析下WebApi里面路由机制的原理以及路由匹配的过程。由于WebApi的路由机制和MVC有许多的相似性，所以要想理解Webapi的路由机制，有需要搬出来那些asp.net Rounting里面的对象。这个过程有点复杂，博主就根据自己的理解，提提一些主要的过程：

1、WebApi服务启动之后，会执行全局配置文件Global.asax.cs的protected void Application_Start(){GlobalConfiguration.Configure(WebApiConfig.Register);}方法，通过参数委托执行WebApiConfig.cs里面的public static void Register(HttpConfiguration config)这个方法，将所有配置的路由信息添加到HttpRouteCollection对象中（MVC里面可能是RoutCollection对象）保存起来。这里的HttpRoutCollection对象的实例名是Routes，这个很重要，后面要用到。

2、当我们发送请求到WebApi服务器的时候，比如我们访问http://localhost:21528/api/Order这个url的时候，请求首先还是会被UrlRoutingModule监听组件截获，然后，将截获的请求在Routes路由集合中匹配到对应的路由模板（如果匹配不到对应的路由模板，则返回404），得到对应的IHttpRoute对象。IHttpRoute对象是Routes集合里面匹配到的一个实体。

3、将IHttpRoute对象交给当前的请求的上下文对象RequestContext处理，根据IHttpRoute对象里面的url匹配到对应的controller，然后再根据http请求的类型和参数找到对应的action。这样一个请求就能找到对应的方法了。

这个过程本身是非常复杂的，为了简化，博主只选择了最主要的几个过程。更详细的路由机制可以参考：https://www.jb51.net/article/143216.htm。这文章写得有点深，有兴趣的可以看看。

三、WebApi路由过程

通过上文路由的过程，我们知道，一个请求过来之后，路由主要需要经历三个阶段

• 根据请求的url匹配路由模板
• 找到控制器
• 找到action

1、根据请求的url匹配路由模板

这点上面已经说了很多了，主要就是路由模板的配置和url的匹配。在此不作过多说明。

2、找到控制器

如果你反编译路由模块的代码，你会发现控制器的选择主要在IHttpControllerSelector这个接口的SelectController()方法里面处理。

该方法将当前的请求以HttpRequestMessage对象作为参数传入，返回HttpControllerDescriptor对象。这个接口默认由DefaultHttpControllerSelector这个类提供实现

默认实现的方法里面大致的算法机制是：首先在路由字典中找到实际的控制器的名称（比如“Order”），然后在此控制器名称上面加上字符串“Controller”的到请求控制器的全称（比如“OrderController”），最后找到对应的WebApi的Controller，实例化就得到当前请求的控制器对象。

3、找到action

得到了控制器对象之后，Api引擎通过调用IHttpActionSelector这个接口的SelectAction()方法去匹配action。这个过程主要包括：

1. 解析当前的http请求，得到请求类型（是get、post、put还是delete）
2. 如果路由模板配置了{action}，则直接取到url里面的action名称
3. 解析请求的参数
   

如果路由模板配置了{action}，那么找到对应的action就很简单，如果没有配置action，则会首先匹配请求类型（get/post/put/delete等），然后匹配请求参数，找到对应的action。我们看个例子，比如，我们的controller加如下一些方法。

public class OrderController : ApiController
 {
  [HttpGet]
  public IHttpActionResult GetAll()
  {
   return Ok<string>("Success");
  }

  [HttpGet]
  public IHttpActionResult GetById(int id)
  {
   return Ok<string>("Success" + id );
  }

  [HttpPost]
  public HttpResponseMessage PostData(int id)
  {
   return Request.CreateResponse();
  }

  [HttpPost]
  public HttpResponseMessage SavaData(ORDER order)
  {
   return Request.CreateResponse();
  }

  [HttpPut]
  public IHttpActionResult Put(int id)
  {
   return Ok();
  }

  [HttpDelete]
  public IHttpActionResult DeleteById(int id)
  {
   return Ok();
  }
 }

匹配action的结果

WebApi还提供了一个action同时支持多个http方法的请求，使用AcceptVerbs特性去标记。但博主觉得实际使用并不多，有兴趣的可以了解下。

 [AcceptVerbs("GET", "POST")]
  public IHttpActionResult GetById(int id)
  {
   return Ok<string>("Success" + id );
  }

四、WebApi特性路由

上面说了这么多都是路由的一些全局配置。并且存在问题：

如果http请求的方法相同（比如都是post请求），并且请求的参数也相同。这个时候似乎就有点不太好办了，这种情况在实际项目中还是比较多的。比如

public class OrderController : ApiController
 {
  //订单排产
  [HttpPost]
  public void OrderProduct([FromBody]string strPostData)
  {

  }

  //订单取消
  [HttpPost]
  public void OrderCancel([FromBody]string strPostData)
  {
   
  }

  //订单删除
  [HttpPost]
  public void OrderDelete([FromBody]string strPostData)
  {
   
  }
 }

这个时候如果使用我们上面讲的Restful风格的路由是解决不了这个问题的。当然，有园友可能就说了，既然这样，我们在路由模板里面加上“{action}”不就搞定了么！这样确实可行。但还是那句话，不提倡。我们来看看如何使用特性路由解决这个问题。

1、启动特性路由

如果要使用特性路由，首先在WebApiConfig.cs的Register方法里面必须先启用特性路由：

public static void Register(HttpConfiguration config)
  {
   // 启用Web API特性路由
   config.MapHttpAttributeRoutes();

   //1.默认路由
   config.Routes.MapHttpRoute(
    name: "DefaultApi",
    routeTemplate: "api/{controller}/{id}",
    defaults: new { id = RouteParameter.Optional }
   );
  }

一般情况下，当我们新建一个WebApi项目的时候，会自动在Register方法里面加上这句话。

2、最简单的特性路由

我们在OrderController这个控制器里面加这个action

[Route("Order/SaveData")]
  [HttpPost]
  public HttpResponseMessage SavaData(ORDER order)
  {
   return Request.CreateResponse();
  }

然后我们通过Web里面的Ajax调用

$(function () {
 $.ajax({
  type: 'post',
  url: 'http://localhost:21528/Order/SaveData',
  data: { ID: 2, NO:"aaa"},
  success: function (data, status) {
   alert(data);
  }
 });
});

得到结果：

当然，有人可能就有疑义了，这个特性路由的作用和“{action}”的作用一样嘛，其实不然，如果这里改成[Route("Test/AttrRoute")]，然后请求的url换成http://localhost:21528/Test/AttrRoute，一样能找到对应的action。

特性路由的目的是为了解决我们公共路由模板引擎解决不了的问题。一个action定义了特性路由之后，就能通过特性路由上面的路由规则找到。

3、带参数的特性路由

特性路由的规则可以使用“{}”占位符动态传递参数，比如我们有这样一个特性路由

[Route("ordertype/{id}/order")]
  [HttpGet]
  public IHttpActionResult GetById(int id)
  {
   return Ok<string>("Success" + id );
  }

在浏览器里面调用

调用成功。到此，我们就能看懂本文最开始那个看似“怪异”的路由→/api/user/1/detail这个了。

4、参数的约束和默认值

[Route("api/order/{id:int=3}/ordertype")]
  [HttpGet]
  public IHttpActionResult GetById(int id)
  {
   return Ok<string>("Success" + id );
  }

这里约束可变部分{id}的取值必须是int类型。并且默认值是3.

看看效果

不满足约束条件，则直接返回404。

5、路由前缀

在正式项目中，同一个控制器的所有的action的所有特性路由标识一个相同的前缀，这种做法并非必须，但这样能够增加url的可读性。一般的做法是在控制器上面使用特性[RoutePrefix]来标识。

[RoutePrefix("api/order")]
 public class OrderController : ApiController
 {
  [Route("")]
  [HttpGet]
  public IHttpActionResult GetAll()
  {
   return Ok<string>("Success");
  }

  [Route("{id:int}")]
  [HttpGet]
  public IHttpActionResult GetById(int id)
  {
   return Ok<string>("Success" + id );
  }

  [Route("postdata")]
  [HttpPost]
  public HttpResponseMessage PostData(int id)
  {
   return Request.CreateResponse();
  }
 }

那么这个这个控制器的action的时候，都需要/api/order开头，后面接上action特性路由的规则。

五、第一个Restful风格的WebApi服务

通过以上，我们就可以构造一个Restful风格的WebApi服务。

[RoutePrefix("api/AttrOrder")]
 public class OrderController : ApiController
 {
  [Route("")]
  [HttpGet]
  public IHttpActionResult GetAll()
  {
   return Ok<string>("Success");
  }

  [Route("{id:int=3}/OrderDetailById")]
  [HttpGet]
  public IHttpActionResult GetById(int id)
  {
   return Ok<string>("Success" + id );
  }

  [Route("{no}/OrderDetailByNo")]
  [HttpGet]
  public IHttpActionResult GetByNO(string no)
  {
   return Ok<string>("Success" + no);
  }

  [Route("{name}/OrderDetailByName")]
  [HttpGet]
  public IHttpActionResult GetByName(string name)
  {
   return Ok<string>("Success" + name);
  }

  [Route("postdata")]
  [HttpPost]
  public HttpResponseMessage PostData(int id)
  {
   return Request.CreateResponse();
  }

  [Route("Test/AttrRoute")]
  [HttpPost]
  public HttpResponseMessage SavaData(ORDER order)
  {
   return Request.CreateResponse();
  }
 }

得到结果

六、总结

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