ASP.NET Web API 中的参数绑定

请考虑使用 ASP.NET Core Web API。 它与 ASP.NET 4.x Web API 有以下优势：

• ASP.NET Core是一个开源的跨平台框架，用于在 Windows、macOS 和 Linux 上构建基于云的新式 Web 应用。
• ASP.NET Core MVC 控制器和 Web API 控制器是统一的。
• 针对可测试性进行构建。
• 能够在 Windows、macOS 和 Linux 上进行开发和运行。
• 开源和关注社区。
• 新式客户端框架和开发工作流的集成。
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• 轻型高性能模块化 HTTP 请求管道。
• 能够在 Kestrel、 IIS、 HTTP.sys、 Nginx、 Apache 和 Docker 上托管。
• 并行版本。
• 简化新式 Web 开发的工具。

本文介绍 Web API 如何绑定参数，以及如何自定义绑定过程。 当 Web API 在控制器上调用方法时，它必须为参数（称为 绑定）设置值。

默认情况下，Web API 使用以下规则来绑定参数：

• 如果 参数是“简单”类型，则 Web API 会尝试从 URI 获取值。 简单类型包括 (int、bool、double 等) 的 .NET 基元类型，以及 TimeSpan、DateTime、Guid、decimal 和 string，以及任何类型转换器可以从字符串转换的类型。 稍后 (有关类型转换器的详细信息。)
• 对于复杂类型，Web API 尝试使用 媒体类型格式化程序从消息正文读取值。

例如，下面是一个典型的 Web API 控制器方法：

HttpResponseMessage Put(int id, Product item) { ... }

id 参数是一种“简单”类型，因此 Web API 会尝试从请求 URI 获取值。 项参数是复杂类型，因此 Web API 使用媒体类型格式化程序从请求正文中读取值。

若要从 URI 获取值，Web API 会查找路由数据和 URI 查询字符串。 当路由系统分析 URI 并将其与路由匹配时，将填充路由数据。 有关详细信息，请参阅 路由和操作选择。

本文的其余部分介绍如何自定义模型绑定过程。 但是，对于复杂类型，请考虑尽可能使用媒体类型格式化程序。 HTTP 的一个重要原则是，资源在消息正文中发送，使用内容协商指定资源的表示形式。 媒体类型格式化程序正是出于此目的而设计的。

使用 [FromUri]

若要强制 Web API 从 URI 读取复杂类型，请将 [FromUri] 属性添加到 参数。 以下示例定义了一个 GeoPoint 类型，以及一个从 URI 获取 GeoPoint 的控制器方法。

public class GeoPoint
{
    public double Latitude { get; set; } 
    public double Longitude { get; set; }
}

public ValuesController : ApiController
{
    public HttpResponseMessage Get([FromUri] GeoPoint location) { ... }
}

客户端可以将纬度和经度值放在查询字符串中，Web API 将使用这些值来构造 GeoPoint。 例如：

http://localhost/api/values/?Latitude=47.678558&Longitude=-122.130989

使用 [FromBody]

若要强制 Web API 从请求正文读取简单类型，请将 [FromBody] 属性添加到 参数：

public HttpResponseMessage Post([FromBody] string name) { ... }

在此示例中，Web API 将使用媒体类型格式化程序从请求正文中读取 name 的值。 下面是一个示例客户端请求。

POST http://localhost:5076/api/values HTTP/1.1
User-Agent: Fiddler
Host: localhost:5076
Content-Type: application/json
Content-Length: 7

"Alice"

当参数具有 [FromBody]时，Web API 使用 Content-Type 标头来选择格式化程序。 在此示例中，内容类型为“application/json”，请求正文是原始 JSON 字符串， (不是 JSON 对象) 。

最多允许从消息正文读取一个参数。 因此，这不起作用：

// Caution: Will not work!    
public HttpResponseMessage Post([FromBody] int id, [FromBody] string name) { ... }

此规则的原因是请求正文可能存储在只能读取一次的非缓冲流中。

类型转换器

可以让 Web API 将类视为简单类型 (以便 Web API 通过创建 TypeConverter 并提供字符串转换来尝试从 URI) 绑定它。

下面的代码显示了一个GeoPoint表示地理点的类，以及一个从字符串转换为GeoPoint实例的 TypeConverter。 类 GeoPoint 使用 [TypeConverter] 属性进行修饰，以指定类型转换器。 (此示例的灵感来自 Mike Stall 的博客文章 如何绑定到 MVC/WebAPI 中的自定义对象操作签名.)

[TypeConverter(typeof(GeoPointConverter))]
public class GeoPoint
{
    public double Latitude { get; set; } 
    public double Longitude { get; set; }

    public static bool TryParse(string s, out GeoPoint result)
    {
        result = null;

        var parts = s.Split(',');
        if (parts.Length != 2)
        {
            return false;
        }

        double latitude, longitude;
        if (double.TryParse(parts[0], out latitude) &&
            double.TryParse(parts[1], out longitude))
        {
            result = new GeoPoint() { Longitude = longitude, Latitude = latitude };
            return true;
        }
        return false;
    }
}

class GeoPointConverter : TypeConverter
{
    public override bool CanConvertFrom(ITypeDescriptorContext context, Type sourceType)
    {
        if (sourceType == typeof(string))
        {
            return true;
        }
        return base.CanConvertFrom(context, sourceType);
    }

    public override object ConvertFrom(ITypeDescriptorContext context, 
        CultureInfo culture, object value)
    {
        if (value is string)
        {
            GeoPoint point;
            if (GeoPoint.TryParse((string)value, out point))
            {
                return point;
            }
        }
        return base.ConvertFrom(context, culture, value);
    }
}

现在，Web API 将被视为 GeoPoint 一种简单类型，这意味着它将尝试从 URI 绑定 GeoPoint 参数。 无需在 参数上包括 [FromUri]。

public HttpResponseMessage Get(GeoPoint location) { ... }

客户端可以使用如下所示的 URI 调用 方法：

http://localhost/api/values/?location=47.678558,-122.130989

模型联编程序

比类型转换器更灵活的选项是创建自定义模型绑定器。 使用模型绑定器，可以访问 HTTP 请求、操作说明和路由数据的原始值等内容。

若要创建模型绑定器，请实现 IModelBinder 接口。 此接口定义单个方法 BindModel：

bool BindModel(HttpActionContext actionContext, ModelBindingContext bindingContext);

下面是对象的 GeoPoint 模型绑定器。

public class GeoPointModelBinder : IModelBinder
{
    // List of known locations.
    private static ConcurrentDictionary<string, GeoPoint> _locations
        = new ConcurrentDictionary<string, GeoPoint>(StringComparer.OrdinalIgnoreCase);

    static GeoPointModelBinder()
    {
        _locations["redmond"] = new GeoPoint() { Latitude = 47.67856, Longitude = -122.131 };
        _locations["paris"] = new GeoPoint() { Latitude = 48.856930, Longitude = 2.3412 };
        _locations["tokyo"] = new GeoPoint() { Latitude = 35.683208, Longitude = 139.80894 };
    }

    public bool BindModel(HttpActionContext actionContext, ModelBindingContext bindingContext)
    {
        if (bindingContext.ModelType != typeof(GeoPoint))
        {
            return false;
        }

        ValueProviderResult val = bindingContext.ValueProvider.GetValue(
            bindingContext.ModelName);
        if (val == null)
        {
            return false;
        }

        string key = val.RawValue as string;
        if (key == null)
        {
            bindingContext.ModelState.AddModelError(
                bindingContext.ModelName, "Wrong value type");
            return false;
        }

        GeoPoint result;
        if (_locations.TryGetValue(key, out result) || GeoPoint.TryParse(key, out result))
        {
            bindingContext.Model = result;
            return true;
        }

        bindingContext.ModelState.AddModelError(
            bindingContext.ModelName, "Cannot convert value to GeoPoint");
        return false;
    }
}

模型绑定器从 值提供程序获取原始输入值。 此设计将两个不同的函数分开：

• 值提供程序接受 HTTP 请求并填充键值对字典。
• 模型绑定器使用此字典填充模型。

Web API 中的默认值提供程序从路由数据和查询字符串获取值。 例如，如果 URI 为 http://localhost/api/values/1?location=48,-122，则值提供程序将创建以下键值对：

• id = “1”
• location = “48，-122”

(假设默认路由模板为“api/{controller}/{id}”。)

要绑定的参数的名称存储在 ModelBindingContext.ModelName 属性中。 模型绑定器在字典中查找具有此值的键。 如果值存在并且可以转换为 GeoPoint，则模型绑定器会将绑定值分配给 ModelBindingContext.Model 属性。

请注意，模型绑定器不限于简单的类型转换。 在此示例中，模型绑定器首先查找已知位置的表中，如果失败，则使用类型转换。

设置模型绑定程序

可通过多种方式设置模型绑定器。 首先，可以将 [ModelBinder] 属性添加到 参数。

public HttpResponseMessage Get([ModelBinder(typeof(GeoPointModelBinder))] GeoPoint location)

还可以向类型添加 [ModelBinder] 属性。 Web API 将对该类型的所有参数使用指定的模型绑定器。

[ModelBinder(typeof(GeoPointModelBinder))]
public class GeoPoint
{
    // ....
}

最后，可以将模型绑定程序提供程序添加到 HttpConfiguration。 模型绑定器提供程序只是创建模型绑定程序的工厂类。 可以通过从 ModelBinderProvider 类派生来创建提供程序。 但是，如果模型绑定器处理单个类型，则使用内置 SimpleModelBinderProvider 会更容易，它专为此目的而设计。 下面的代码演示如何执行此操作。

public static class WebApiConfig
{
    public static void Register(HttpConfiguration config)
    {
        var provider = new SimpleModelBinderProvider(
            typeof(GeoPoint), new GeoPointModelBinder());
        config.Services.Insert(typeof(ModelBinderProvider), 0, provider);

        // ...
    }
}

使用模型绑定提供程序时，仍需将 [ModelBinder] 属性添加到 参数，以告知 Web API 它应使用模型绑定器，而不是媒体类型格式化程序。 但现在无需在 属性中指定模型绑定器的类型：

public HttpResponseMessage Get([ModelBinder] GeoPoint location) { ... }

值提供程序

我提到模型绑定器从值提供程序获取值。 若要编写自定义值提供程序，请实现 IValueProvider 接口。 下面是一个从请求中的 Cookie 中拉取值的示例：

public class CookieValueProvider : IValueProvider
{
    private Dictionary<string, string> _values;

    public CookieValueProvider(HttpActionContext actionContext)
    {
        if (actionContext == null)
        {
            throw new ArgumentNullException("actionContext");
        }

        _values = new Dictionary<string, string>(StringComparer.OrdinalIgnoreCase);
        foreach (var cookie in actionContext.Request.Headers.GetCookies())
        {
            foreach (CookieState state in cookie.Cookies)
            {
                _values[state.Name] = state.Value;
            }
        }
    }

    public bool ContainsPrefix(string prefix)
    {
        return _values.Keys.Contains(prefix);
    }

    public ValueProviderResult GetValue(string key)
    {
        string value;
        if (_values.TryGetValue(key, out value))
        {
            return new ValueProviderResult(value, value, CultureInfo.InvariantCulture);
        }
        return null;
    }
}

还需要通过派生自 ValueProviderFactory 类来创建值提供程序工厂。

public class CookieValueProviderFactory : ValueProviderFactory
{
    public override IValueProvider GetValueProvider(HttpActionContext actionContext)
    {
        return new CookieValueProvider(actionContext);
    }
}

将值提供程序工厂添加到 HttpConfiguration ，如下所示。

public static void Register(HttpConfiguration config)
{
    config.Services.Add(typeof(ValueProviderFactory), new CookieValueProviderFactory());

    // ...
}

Web API 由所有值提供程序组成，因此当模型绑定器调用 ValueProvider.GetValue 时，模型绑定器将从能够生成该值的第一个值提供程序接收值。

或者，可以使用 ValueProvider 属性在参数级别设置值提供程序工厂，如下所示：

public HttpResponseMessage Get(
    [ValueProvider(typeof(CookieValueProviderFactory))] GeoPoint location)

这会告知 Web API 使用与指定值提供程序工厂的模型绑定，而不要使用任何其他已注册的值提供程序。

HttpParameterBinding

模型绑定器是更通用机制的特定实例。 如果查看 [ModelBinder] 属性，将看到它派生自抽象 ParameterBindingAttribute 类。 此类定义单个方法 GetBinding，该方法返回 HttpParameterBinding 对象：

public abstract class ParameterBindingAttribute : Attribute
{
    public abstract HttpParameterBinding GetBinding(HttpParameterDescriptor parameter);
}

HttpParameterBinding 负责将参数绑定到值。 对于 [ModelBinder]，特性返回使用 IModelBinder 执行实际绑定的 HttpParameterBinding 实现。 还可以实现自己的 HttpParameterBinding。

例如，假设你想要从 if-match 请求中的 和 if-none-match 标头获取 ETag。 首先，我们将定义一个表示 ETag 的类。

public class ETag
{
    public string Tag { get; set; }
}

我们还将定义一个枚举，以指示是从标头还是标头 if-match 获取 if-none-match ETag。

public enum ETagMatch
{
    IfMatch,
    IfNoneMatch
}

下面是一个 HttpParameterBinding ，它从所需的标头获取 ETag 并将其绑定到 ETag 类型的参数：

public class ETagParameterBinding : HttpParameterBinding
{
    ETagMatch _match;

    public ETagParameterBinding(HttpParameterDescriptor parameter, ETagMatch match) 
        : base(parameter)
    {
        _match = match;
    }

    public override Task ExecuteBindingAsync(ModelMetadataProvider metadataProvider, 
        HttpActionContext actionContext, CancellationToken cancellationToken)
    {
        EntityTagHeaderValue etagHeader = null;
        switch (_match)
        {
            case ETagMatch.IfNoneMatch:
                etagHeader = actionContext.Request.Headers.IfNoneMatch.FirstOrDefault();
                break;

            case ETagMatch.IfMatch:
                etagHeader = actionContext.Request.Headers.IfMatch.FirstOrDefault();
                break;
        }

        ETag etag = null;
        if (etagHeader != null)
        {
            etag = new ETag { Tag = etagHeader.Tag };
        }
        actionContext.ActionArguments[Descriptor.ParameterName] = etag;

        var tsc = new TaskCompletionSource<object>();
        tsc.SetResult(null);
        return tsc.Task;
    }
}

ExecuteBindingAsync 方法执行绑定。 在此方法中，将绑定参数值添加到 HttpActionContext 中的 ActionArgument 字典。

注意

如果 ExecuteBindingAsync 方法读取请求消息的正文，请重写 WillReadBody 属性以返回 true。 请求正文可能是只能读取一次的无缓冲区流，因此 Web API 强制实施一个规则，即最多一个绑定可以读取消息正文。

若要应用自定义 HttpParameterBinding，可以定义派生自 ParameterBindingAttribute 的属性。 对于 ETagParameterBinding，我们将定义两个属性，一个用于 if-match 标头，一个用于 if-none-match 标头。 两者都派生自抽象基类。

public abstract class ETagMatchAttribute : ParameterBindingAttribute
{
    private ETagMatch _match;

    public ETagMatchAttribute(ETagMatch match)
    {
        _match = match;
    }

    public override HttpParameterBinding GetBinding(HttpParameterDescriptor parameter)
    {
        if (parameter.ParameterType == typeof(ETag))
        {
            return new ETagParameterBinding(parameter, _match);
        }
        return parameter.BindAsError("Wrong parameter type");
    }
}

public class IfMatchAttribute : ETagMatchAttribute
{
    public IfMatchAttribute()
        : base(ETagMatch.IfMatch)
    {
    }
}

public class IfNoneMatchAttribute : ETagMatchAttribute
{
    public IfNoneMatchAttribute()
        : base(ETagMatch.IfNoneMatch)
    {
    }
}

下面是使用 特性的 [IfNoneMatch] 控制器方法。

public HttpResponseMessage Get([IfNoneMatch] ETag etag) { ... }

除了 ParameterBindingAttribute 外，还有另一个用于添加自定义 HttpParameterBinding 的挂钩。 在 HttpConfiguration 对象上， ParameterBindingRules 属性是 httpParameterDescriptor ->HttpParameterBinding) 类型 (匿名函数的集合。 例如，可以添加一个规则，让 GET 方法上的任何 ETag 参数与 一 ETagParameterBinding 起使用 if-none-match：

config.ParameterBindingRules.Add(p =>
{
    if (p.ParameterType == typeof(ETag) && 
        p.ActionDescriptor.SupportedHttpMethods.Contains(HttpMethod.Get))
    {
        return new ETagParameterBinding(p, ETagMatch.IfNoneMatch);
    }
    else
    {
        return null;
    }
});

函数应 null 返回绑定不适用的参数。

IActionValueBinder

整个参数绑定过程由可插入服务 IActionValueBinder 控制。 IActionValueBinder 的默认实现执行以下操作：

1. 在 参数上查找 ParameterBindingAttribute 。 这包括 [FromBody]、 [FromUri]和 [ModelBinder]或自定义属性。

2. 否则，请在 HttpConfiguration.ParameterBindingRules 中查找返回非 null HttpParameterBinding 的函数。

3. 否则，请使用前面所述的默认规则。

   • 如果参数类型为“简单”或具有类型转换器，请从 URI 进行绑定。 这等效于将 [FromUri] 属性放在 参数上。
   • 否则，请尝试从消息正文中读取 参数。 这相当于将 [FromBody] 放在 参数上。

如果需要，可以将整个 IActionValueBinder 服务替换为自定义实现。

其他资源

自定义参数绑定示例

Mike Stall 撰写了一系列有关 Web API 参数绑定的博客文章：

• Web API 如何执行参数绑定
• Web API 的 MVC 样式参数绑定
• 如何在 MVC/Web API 的操作签名中绑定到自定义对象
• 如何在 Web API 中创建自定义值提供程序
• 后台的 Web API 参数绑定