ASP.NET Core 和 JSON请求这样用真简单
The following article is from 杨中科 Author 杨中科
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前言
本文介绍了一种在ASP.NET Core MVC/ASP.NET Core WebAPI中，将axios等前端提交的json格式请求数据，映射到Action方法的普通类型参数的方法，并且讲解了其实现原理。
一、为什么要简化json格式请求的参数绑定
在ASP.NET Core MVC/ ASP.NET Core WebAPI(以下简称ASP.NET Core)中，可以使用[FromQuery] 从QueryString中获取参数值，也可以使用[FromForm]从表单格式(x-www-form-urlencoded)的请求中获取参数值。
随着前后端分离的流行，现在越来越多的前端请求体是json格式的，比如非常流行的AJAX前端库axios的post请求默认就是json格式的，微信小程序的请求也默认是json格式的。
在ASP.NET Core中可以通过[FromBody]来把Action的参数和请求数据绑定在一起。假如Http请求的内容为：
{“UserName”:”test”,”Password”:”123”}
那么就要先声明一个包含UserName、Password两个属性的User类，然后再把Action的参数如下声明：
public IActionResultLogin([FromBody]User u);
这样几乎每一个Action方法都要声明一个和请求对应的复杂类，如果项目中Action很多的话，也就会有非常多的“Action参数类”，不胜其烦。ASP.NET Core对于Json请求，并不能像[FromQuery]一样把Json的某个属性和简单类型的Action参数绑定到一起。
因此我开发了YouZack.FromJsonBody这个开源库，让我们可以用这样的方式来进行简单类型参数的绑定：
Test([FromJsonBody] int i2,
[FromJsonBody("author.age")]intaAge,
[FromJsonBody("author.father.name")]string dadName)
这样的Action参数可以直接从如下的Json请求中获取数据：
{"i1":1,"i2":5,"author":{"name":"yzk","age":18,"father":{"name":"laoyang","age":28}}}二、FromJsonBody使用方法
这个库使用.NET Standard开发，因此可以支持.NET Framework及.NET Core，既支持ASP.NET Core MVC，也支持ASP.NET Core Web API。GitHub地址：https://github.com/yangzhongke/YouZack.FromJsonBody
第一步：在ASP.NET Core项目中通过NuGet安装包：
Install-Package YouZack.FromJsonBody
第二步：在项目的Startup.cs中添加using YouZack.FromJsonBody;然后在Configure方法的UseEndpoints()之前添加如下代码：
app.UseFromJsonBody();
第三步：在Controller的Action参数中[FromJsonBody]这个Attribute，参数默认从Json请求的同名的属性中绑定获取值。
如果设定FromJsonBody的PropertyName参数，则从Json请求的PropertyName这个名字的属性中绑定获取值，PropertyName的值也支持[FromJsonBody("author.father.name")]这样的多级属性绑定。
举例1，对于如下的Json请求：
{"phoneNumber":"119110","age":3,"salary":333.3,"gender":true,"dir":"west","name":"zackyang"}客户端的请求代码：
axios.post('@Url.Action("Test","Home")',
{phoneNumber: "119110", age: 3, salary: 333.3, gender:true,dir:"west",name:"zack yang" })
.then(function (response)
{
alert(response.data);
})
.catch(function (error)
{
alert('Sendfailed');
});
服务器端Controller的Action代码：
public IActionResultTest([FromJsonBody]string phoneNumber, [FromJsonBody]string test1,
[FromJsonBody][Range(0,100,ErrorMessage="Age must be between 0 and 100")]int? age,
[FromJsonBody]bool gender,
[FromJsonBody]double salary,[FromJsonBody]DirectionTypes dir,
[FromJsonBody][Required]stringname)
{
if(ModelState.IsValid==false)
{
varerrors = ModelState.SelectMany(e =>e.Value.Errors).Select(e=>e.ErrorMessage);
returnJson("Invalid input!"+string.Join("\r\n",errors));
}
returnJson($"phoneNumber={phoneNumber},test1={test1},age={age},gender={gender},salary={salary},dir={dir}");
}举例2，对于如下的Json请求：
{"i1":1,"i2":5,"author":{"name":"yzk","age":18,"father":{"name":"laoyang","age":28}}}客户端的请求代码：
axios.post('/api/API',
{i1: 1, i2: 5, author: { name: 'yzk', age: 18, father: {name:'laoyang',age:28}}})
.then(function (response)
{
alert(response.data);
})
.catch(function (error)
{
alert('Sendfailed');
});
服务器端Controller的Action代码：
public async Task<int>Post([FromJsonBody("i1")] int i3, [FromJsonBody] int i2,
[FromJsonBody("author.age")]intaAge,[FromJsonBody("author.father.name")] string dadName)
{
Debug.WriteLine(aAge);
Debug.WriteLine(dadName);
returni3 + i2+aAge;
}三、FromJsonBody原理讲解
项目的全部代码请参考GitHub地址：https://github.com/yangzhongke/YouZack.FromJsonBody
FromJsonBodyAttribute是一个自定义的数据绑定的Attribute，主要源代码如下：
public class FromJsonBodyAttribute :ModelBinderAttribute
{
public string PropertyName { get; private set; }
public FromJsonBodyAttribute(string propertyName=null) :base(typeof(FromJsonBodyBinder))
{
this.PropertyName= propertyName;
}
}
所有数据绑定Attribute都要继承自ModelBinderAttribute类，当需要尝试计算一个被FromJsonBodyAttribute修饰的参数的绑定值的时候，FromJsonBodyBinder类就会被调用来进行具体的计算。
FromJsonBody这个库的核心代码都在FromJsonBodyBinder类中。
因为FromJsonBodyBinder需要从Json请求体中获取数据，为了提升性能，我们编写了一个自定义的中间件FromJsonBodyMiddleware来进行Json请求体字符串到解析完成的内存对象JsonDocument，然后把解析完成的JsonDocument对象供后续的FromJsonBodyBinder使用。
我们在Startup中调用的UseFromJsonBody()方法就是在应用FromJsonBodyMiddleware中间件，可以看一下UseFromJsonBody()方法的源代码如下：
public static IApplicationBuilderUseFromJsonBody(this IApplicationBuilder appBuilder)
{
return appBuilder.UseMiddleware<FromJsonBodyMiddleware>();
}
如下是FromJsonBodyMiddleware类的主要代码（全部代码见Github）
public sealed class FromJsonBodyMiddleware
{
public const string RequestJsonObject_Key = "RequestJsonObject";
private readonly RequestDelegate _next;
public FromJsonBodyMiddleware(RequestDelegate next)
{
_next= next;
}
publicasync Task Invoke(HttpContext context)
{
string method = context.Request.Method;
if(!Helper.ContentTypeIsJson(context, out string charSet)
||"GET".Equals(method,StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
{
await _next(context);
return;
}
Encoding encoding;
if(string.IsNullOrWhiteSpace(charSet))
{
encoding= Encoding.UTF8;
}
else
{
encoding = Encoding.GetEncoding(charSet);
}
context.Request.EnableBuffering();
int contentLen = 255;
if(context.Request.ContentLength != null)
{
contentLen= (int)context.Request.ContentLength;
}
Streambody = context.Request.Body;
string bodyText;
if(contentLen<=0)
{
bodyText= "";
}
else
{
using(StreamReader reader = new StreamReader(body, encoding, true, contentLen,true))
{
bodyText= await reader.ReadToEndAsync();
}
}
if(string.IsNullOrWhiteSpace(bodyText))
{
await_next(context);
return;
}
if(!(bodyText.StartsWith("{")&&bodyText.EndsWith("}")))
{
await _next(context);
return;
}
try
{
using(JsonDocument document =
JsonDocument.Parse(bodyText))
{
body.Position= 0;
JsonElementjsonRoot = document.RootElement;
context.Items[RequestJsonObject_Key]= jsonRoot;
await _next(context);
}
}
catch(JsonExceptionex)
{
await _next(context);
return;
}
}
}
每个Http请求到达服务器的时候，Invoke都会被调用。因为Get请求一般不带请求体，所以这里对于Get请求不处理；同时对于请求的ContentType不是application/json的也不处理，这样可以避免无关请求被处理的性能影响。
为了减少内存占用，默认情况下，ASP.NETCore中对于请求体的数据只能读取一次，不能重复读取。FromJsonBodyMiddleware需要读取解析请求体的Json，但是后续的ASP.NET Core的其他组件也可能会还要再读取请求体，因此我们通过Request.EnableBuffering()允许请求体的多次读取，这样会对内存占用有轻微的提升。不过一般情况下Json请求的请求体都不会太大，所以这不会是一个严重的问题。接下来，使用.NET 新的Json处理库System.Text.Json来进行Json请求的解析：
JsonDocument document =JsonDocument.Parse(bodyText)
解析完成的Json对象放到context.Items中，供FromJsonBodyBinder使用：
context.Items[RequestJsonObject_Key]= jsonRoot下面是FromJsonBodyBinder类的核心代码：
public class FromJsonBodyBinder :IModelBinder
{
public static readonly
IDictionary<string, FromJsonBodyAttribute>
fromJsonBodyAttrCache
= new ConcurrentDictionary<string,FromJsonBodyAttribute>();
public Task BindModelAsync(ModelBindingContext bindingContext)
{
var key = FromJsonBodyMiddleware.RequestJsonObject_Key;
objectitemValue =
bindingContext.ActionContext.HttpContext.Items[key];
JsonElement jsonObj =(JsonElement)itemValue;
string fieldName = bindingContext.FieldName;
FromJsonBodyAttribute fromJsonBodyAttr =
GetFromJsonBodyAttr(bindingContext, fieldName);
if(!string.IsNullOrWhiteSpace(fromJsonBodyAttr.PropertyName))
{
fieldName =fromJsonBodyAttr.PropertyName;
}
object jsonValue;
if(ParseJsonValue(jsonObj, fieldName, out jsonValue))
{
objecttargetValue =
jsonValue.ChangeType(bindingContext.ModelType);
bindingContext.Result=
ModelBindingResult.Success(targetValue);
}
else
{
bindingContext.Result= ModelBindingResult.Failed();
}
return Task.CompletedTask;
}
private static bool ParseJsonValue(JsonElement jsonObj, string fieldName, out objectjsonValue)
{
int firstDotIndex = fieldName.IndexOf('.');
if(firstDotIndex>=0)
{
string firstPropName = fieldName.Substring(0, firstDotIndex);
string leftPart = fieldName.Substring(firstDotIndex + 1);
if(jsonObj.TryGetProperty(firstPropName,out JsonElement firstElement))
{
return ParseJsonValue(firstElement, leftPart, out jsonValue);
}
else
{
jsonValue= null;
return false;
}
}
else
{
bool b = jsonObj.TryGetProperty(fieldName, out JsonElement jsonProperty);
if(b)
{
jsonValue= jsonProperty.GetValue();
}
else
{
jsonValue= null;
}
return b;
}
}
private static FromJsonBodyAttribute GetFromJsonBodyAttr
(ModelBindingContext bindingContext, string fieldName)
{
var actionDesc =
bindingContext.ActionContext.ActionDescriptor;
string actionId = actionDesc.Id;
string cacheKey = $"{actionId}:{fieldName}";
FromJsonBodyAttribute fromJsonBodyAttr;
if(!fromJsonBodyAttrCache.TryGetValue
(cacheKey, out fromJsonBodyAttr))
{
var ctrlActionDesc =
bindingContext.ActionContext.ActionDescriptor as ControllerActionDescriptor;
var fieldParameter =
ctrlActionDesc.MethodInfo.GetParameters()
.Single(p =>p.Name == fieldName);
fromJsonBodyAttr=fieldParameter.GetCustomAttributes(typeof(FromJsonBodyAttribute),false)
.Single() as FromJsonBodyAttribute;
fromJsonBodyAttrCache[cacheKey]= fromJsonBodyAttr;
}
return fromJsonBodyAttr;
}
}
下面对FromJsonBodyBinder类的代码做一下分析，当对一个标注了[FromJsonBody]的参数进行绑定的时候，BindModelAsync方法会被调用，绑定的结果（也就是计算后参数的值）要设置到bindingContext.Result中，如果绑定成功就设置：ModelBindingResult.Success(绑定的值)，如果因为数据非法等导致绑定失败就设置ModelBindingResult.Failed()在FromJsonBodyBinder类的BindModelAsync方法中，首先从bindingContext.ActionContext.HttpContext.Items[key]中把FromJsonBodyMiddleware中解析完成的JsonElement取出来。
如果Action有5个参数，那么BindModelAsync就会被调用5次，如果每次BindModelAsync都去做“Json请求体的解析”将会效率比较低，这样在FromJsonBodyMiddleware中提前解析好就可以提升数据绑定的性能。
接下来调用自定义方法GetFromJsonBodyAttr取到方法参数上标注的FromJsonBodyAttribute对象，检测一下FromJsonBodyAttribute上是否设置了PropertyName：如果设置了的话，就用PropertyName做为要绑定的Json的属性名；如果没有设置PropertyName，则用bindingContext.FieldName这个绑定的参数的变量名做为要绑定的Json的属性名。
接下来调用自定义方法ParseJsonValue从Json对象中取出对应属性的值，由于从Json对象中取出来的数据类型可能和参数的类型不一致，所以需要调用自定义的扩展方法ChangeType()进行类型转换。
ChangeType方法就是对Convert.ChangeType的封装，然后对于可空类型、枚举、Guid等特殊类型做了处理，具体到github上看源码即可。
自定义的ParseJsonValue方法中通过简单的递归完成了对于"author.father.name"这样多级Json嵌套的支持。
firstPropName变量就是取出来的” author”， leftPart变量就是剩下的"father.name"，然后递归调用ParseJsonValue进一步计算。
自定义的GetFromJsonBodyAttr方法使用反射获得参数上标注的FromJsonBodyAttribute对象。为了提升性能，这里把获取的结果缓存起来。
非常幸运的是，ASP.NET Core中的ActionDescriptor对象有Id属性，用来获得一个Action方法唯一的标识符，再加上参数的名字，就构成了这个缓存项的Key。
四、总结
Zack.FromJsonBody可以让ASP.NET Core MVC和ASP.NET Core WebAPI程序的普通参数绑定到Http请求的Json报文体中。这个开源项目已经被youzack.com这个英语学习网站一年的稳定运行验证，各位可以放心使用。
希望这个开源项目能够帮助大家，欢迎使用过程中反馈问题，如果感觉好用，欢迎推荐给其他朋友。
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