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C# 面试问题高级：057 - 什么是过滤器 ？

1. 过滤器的基本概念

过滤器（Filters）是ASP.NET Core框架中的一种机制，用于在应用程序处理请求和响应的不同阶段执行自定义逻辑。它们可以用来实现诸如身份验证、授权、异常处理等功能，从而简化控制器代码并提高代码的可重用性。过滤器的主要作用是在特定的时间点对请求或响应进行干预，例如在执行动作之前或之后，或者在结果生成之前或之后。

过滤器可以通过多种方式应用到应用程序中，包括全局应用、控制器级别应用以及动作级别应用。这种灵活性使得开发者可以根据需要选择最适合的过滤器类型，并将其应用于适当的范围。

// 定义一个简单的授权过滤器
public class CustomAuthorizationFilter : IAuthorizationFilter
{
    public void OnAuthorization(AuthorizationFilterContext context)
    {
        // 检查用户是否已登录
        if (!context.HttpContext.User.Identity.IsAuthenticated)
        {
            context.Result = new UnauthorizedResult(); // 如果未登录，则返回401状态码
        }
    }
}

// 使用示例：全局应用过滤器
var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);
var app = builder.Build();

app.UseEndpoints(endpoints =>
{
    endpoints.Filter<CustomAuthorizationFilter>(); // 全局注册过滤器
});

// 或者，在控制器级别应用过滤器
[TypeFilter(typeof(CustomAuthorizationFilter))]
public class SecureController : ControllerBase
{
    [HttpGet]
    public IActionResult Get()
    {
        return Ok("This is a secure endpoint.");
    }
}

上述代码展示了如何定义和使用一个简单的授权过滤器。通过IAuthorizationFilter接口，我们可以拦截请求并在适当的时候执行自定义逻辑。在这个例子中，如果用户未登录，则返回401状态码。

2. 过滤器的核心功能与特点

2.1 过滤器的分类

ASP.NET Core提供了多种类型的过滤器，每种类型都有其特定的应用场景：

  • 授权过滤器（Authorization Filters）：优先级最高，通常用于验证请求是否合法。
  • 资源过滤器（Resource Filters）：在授权过滤器之后执行，用于控制资源访问。
  • 动作过滤器（Action Filters）：在控制器动作执行前后运行，可用于修改输入参数或输出结果。
  • 异常过滤器（Exception Filters）：用于捕获和处理异常，确保应用程序的稳定性。
  • 结果过滤器（Result Filters）：在动作执行后但结果生成前运行，可用于修改响应内容。

示例：多级过滤器

// 定义一个资源过滤器
public class CustomResourceFilter : IResourceFilter
{
    public void OnResourceExecuting(ResourceExecutingContext context)
    {
        Console.WriteLine("Resource filter: Before action execution");
    }

    public void OnResourceExecuted(ResourceExecutedContext context)
    {
        Console.WriteLine("Resource filter: After action execution");
    }
}

// 定义一个动作过滤器
public class CustomActionFilter : IActionFilter
{
    public void OnActionExecuting(ActionExecutingContext context)
    {
        Console.WriteLine("Action filter: Before action execution");
    }

    public void OnActionExecuted(ActionExecutedContext context)
    {
        Console.WriteLine("Action filter: After action execution");
    }
}

// 使用示例
[TypeFilter(typeof(CustomResourceFilter))]
[TypeFilter(typeof(CustomActionFilter))]
public class SampleController : ControllerBase
{
    [HttpGet]
    public IActionResult Get()
    {
        return Ok("Hello, World!");
    }
}

在这个例子中，我们定义了两个过滤器：CustomResourceFilter 和 CustomActionFilter。它们分别在资源访问和动作执行的不同阶段运行，从而实现了多层次的请求处理逻辑。

2.2 灵活性与扩展性

过滤器的设计允许开发者根据需要动态地插入或移除组件。这种灵活性使得过滤器非常适合于构建模块化的应用程序。

示例：条件注册过滤器

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);
var app = builder.Build();

// 条件注册过滤器
if (app.Environment.IsDevelopment())
{
    app.UseEndpoints(endpoints =>
    {
        endpoints.Filter<DevelopmentOnlyFilter>();
    });
}
else
{
    app.UseEndpoints(endpoints =>
    {
        endpoints.Filter<ProductionOnlyFilter>();
    });
}

// 开发环境专用过滤器
public class DevelopmentOnlyFilter : IActionFilter
{
    public void OnActionExecuting(ActionExecutingContext context)
    {
        Console.WriteLine("Development environment detected");
    }

    public void OnActionExecuted(ActionExecutedContext context)
    {
    }
}

// 生产环境专用过滤器
public class ProductionOnlyFilter : IActionFilter
{
    public void OnActionExecuting(ActionExecutingContext context)
    {
        Console.WriteLine("Production environment detected");
    }

    public void OnActionExecuted(ActionExecutedContext context)
    {
    }
}

通过条件判断，我们可以根据运行环境选择不同的过滤器，从而实现更精细的控制。

3. 过滤器的高级特性

3.1 异常处理

过滤器可以用来捕获和处理异常，确保应用程序的稳定性。

示例：全局异常处理过滤器

// 全局异常处理过滤器
public class GlobalExceptionFilter : IExceptionFilter
{
    public void OnException(ExceptionContext context)
    {
        // 记录异常信息
        Console.WriteLine($"An exception occurred: {context.Exception.Message}");

        // 设置响应内容
        context.Result = new ObjectResult(new
        {
            StatusCode = StatusCodes.Status500InternalServerError,
            Message = "An error occurred while processing your request."
        })
        {
            StatusCode = StatusCodes.Status500InternalServerError
        };

        context.ExceptionHandled = true; // 标记异常已被处理
    }
}

// 使用示例
var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);
var app = builder.Build();

app.UseEndpoints(endpoints =>
{
    endpoints.Filter<GlobalExceptionFilter>(); // 注册全局异常处理过滤器
});

在这个例子中，GlobalExceptionFilter 捕获了所有未处理的异常，并返回了一个标准化的错误响应。

3.2 动态过滤器

过滤器还可以根据运行时条件动态加载，从而实现更加灵活的功能。

示例：基于角色的动态过滤器

// 基于角色的动态过滤器
public class RoleBasedFilter : IAuthorizationFilter
{
    private readonly string _requiredRole;

    public RoleBasedFilter(string requiredRole)
    {
        _requiredRole = requiredRole;
    }

    public void OnAuthorization(AuthorizationFilterContext context)
    {
        if (!context.HttpContext.User.IsInRole(_requiredRole))
        {
            context.Result = new ForbidResult(); // 如果用户没有所需角色，则拒绝访问
        }
    }
}

// 使用示例
[TypeFilter(typeof(RoleBasedFilter), Arguments = new object[] { "Admin" })]
public class AdminController : ControllerBase
{
    [HttpGet]
    public IActionResult Get()
    {
        return Ok("This is an admin-only endpoint.");
    }
}

在这个例子中，RoleBasedFilter 根据用户的角色来决定是否允许访问某个端点。通过传递参数，我们可以轻松地为不同的端点配置不同的角色要求。

4. 过滤器的实际应用案例

为了更好地理解过滤器的实际应用价值，我们可以通过一个完整的项目示例来展示其在现实开发中的作用。假设我们需要开发一个电子商务系统，下面是如何利用过滤器来实现这一功能的详细步骤。

4.1 用户认证过滤器

首先，我们需要实现一个用户认证过滤器，用于验证用户的登录状态。

// 用户认证过滤器
public class AuthenticationFilter : IAuthorizationFilter
{
    public void OnAuthorization(AuthorizationFilterContext context)
    {
        if (!context.HttpContext.User.Identity.IsAuthenticated) // 检查用户是否已登录
        {
            context.Result = new RedirectResult("/login"); // 如果未登录，则重定向到登录页面
        }
    }
}

// 使用示例
[TypeFilter(typeof(AuthenticationFilter))]
public class AccountController : ControllerBase
{
    [HttpGet]
    public IActionResult Profile()
    {
        return Ok("Welcome to your profile page.");
    }
}

4.2 日志记录过滤器

接下来，我们可以实现一个日志记录过滤器，用于跟踪用户的操作行为。

// 日志记录过滤器
public class LoggingFilter : IActionFilter
{
    public void OnActionExecuting(ActionExecutingContext context)
    {
        Console.WriteLine($"User: {context.HttpContext.User.Identity.Name}, Action: {context.ActionDescriptor.DisplayName}");
    }

    public void OnActionExecuted(ActionExecutedContext context)
    {
        Console.WriteLine("Action executed successfully.");
    }
}

// 使用示例
[TypeFilter(typeof(LoggingFilter))]
public class HomeController : ControllerBase
{
    [HttpGet]
    public IActionResult Index()
    {
        return Ok("Welcome to the home page.");
    }
}

4.3 执行结果说明

当运行上述代码时，程序将按以下顺序执行：

  1. 用户认证：如果用户未登录，则重定向到登录页面。
  2. 日志记录：记录用户的操作行为。
  3. 响应生成：返回最终的响应内容。

5. 问题总结

通过以上详细的分析和示例，我们可以得出以下几点结论：

  1. 过滤器的核心作用：过滤器是ASP.NET Core中处理请求和响应的关键组件，能够灵活地定制请求处理流程。
  2. 过滤器的特点：过滤器具有灵活性、扩展性和可插拔性，适合构建模块化和高性能的应用程序。
  3. 实际应用场景：过滤器广泛应用于用户认证、日志记录、异常处理等领域，能够显著提升开发效率和代码质量。

悦读

道可道，非常道；名可名，非常名。 无名，天地之始，有名，万物之母。 故常无欲，以观其妙，常有欲，以观其徼。 此两者，同出而异名，同谓之玄，玄之又玄，众妙之门。

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