IT俱乐部 ASP.NET 源码分析MinimalApi是如何在Swagger中展示

源码分析MinimalApi是如何在Swagger中展示

发布: 2023年 2月 1日 157阅读

前言

之前看到技术群里有同学讨论说对于MinimalApi能接入到Swagger中感到很神奇,加上Swagger的数据本身是支持OpenApi2.0和OpenApi3.0使得swagger.json成为了许多接口文档管理工具的标准数据源。

ASP.NET Core能够轻松快速的集成Swagger得益于微软对OpenApi的大力支持，大部分情况下几乎是添加默认配置，就能很好的工作了。这一切都是得益于ASP.NET Core底层提供了对接口元数据的描述和对终结点的相关描述。本文我们就通过MinimalApi来了解一下ASP.NET Core为何能更好的集成Swagger。

使用方式

虽然我们讨论的是MInimalApi与Swagger数据源的关系，但是为了使得看起来更清晰，我们还是先看一下MinimalApi如何集成到Swagger，直接上代码

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);
//这是重点，是ASP.NET Core自身提供的
builder.Services.AddEndpointsApiExplorer();
//添加swagger配置
builder.Services.AddSwaggerGen(c =>
{
    c.SwaggerDoc("v1", new() 
    { 
	Title = builder.Environment.ApplicationName,
	Version = "v1"
    });
});
var app = builder.Build();
if (app.Environment.IsDevelopment())
{
    //swagger终结点
    app.UseSwagger();
    app.UseSwaggerUI(c => c.SwaggerEndpoint("/swagger/v1/swagger.json", 
                          $"{builder.Environment.ApplicationName} v1"));
}
app.MapGet("/swag", () => "Hello Swagger!");
app.Run();

上面我们提到了AddEndpointsApiExplorer是ASP.NET Core自身提供的，但是如果使得MinimalApi能在Swagger中展示就必须要添加这个服务。所以Swagger还是那个Swagger，变的是ASP.NET Core本身，但是变化是如何适配数据源的问题，Swagger便是建立在这个便利基础上。接下来咱们就通过源码看一下它们之间的关系。

源码探究

想了解它们的关系就会涉及到两个主角，一个是swagger的数据源来自何处，另一个是ASP.NET Core是如何提供这个数据源的。首先我们来看一下Swagger的数据源来自何处。

swagger的数据源

熟悉Swashbuckle.AspNetCore的应该知道它其实是由几个程序集一起构建的，也就是说Swashbuckle.AspNetCore本身是一个解决方案，不过这不是重点，其中生成Swagger.json的是在Swashbuckle.AspNetCore.SwaggerGen程序集中，直接找到位置在SwaggerGenerator类中[点击查看源码👈]只摘要我们关注的地方即可

public class SwaggerGenerator : ISwaggerProvider
{
    private readonly IApiDescriptionGroupCollectionProvider _apiDescriptionsProvider;
    private readonly ISchemaGenerator _schemaGenerator;
    private readonly SwaggerGeneratorOptions _options;
    public SwaggerGenerator(
        SwaggerGeneratorOptions options,
        IApiDescriptionGroupCollectionProvider apiDescriptionsProvider,
        ISchemaGenerator schemaGenerator)
    {
        _options = options ?? new SwaggerGeneratorOptions();
        _apiDescriptionsProvider = apiDescriptionsProvider;
        _schemaGenerator = schemaGenerator;
    }
    /// 
    /// 获取Swagger文档的核心方法
    /// 
    public OpenApiDocument GetSwagger(string documentName, string host = null, string basePath = null)
    {
        if (!_options.SwaggerDocs.TryGetValue(documentName, out OpenApiInfo info))
            throw new UnknownSwaggerDocument(documentName, _options.SwaggerDocs.Select(d => d.Key));
        //组装OpenApiDocument核心数据源源来自_apiDescriptionsProvider
        var applicableApiDescriptions = _apiDescriptionsProvider.ApiDescriptionGroups.Items
            .SelectMany(group => group.Items)
            .Where(apiDesc => !(_options.IgnoreObsoleteActions && apiDesc.CustomAttributes().OfType _options.DocInclusionPredicate(documentName, apiDesc));
        var schemaRepository = new SchemaRepository(documentName);
        var swaggerDoc = new OpenApiDocument
        {
            Info = info,
            Servers = GenerateServers(host, basePath),
            // Paths组装是来自applicableApiDescriptions
            Paths = GeneratePaths(applicableApiDescriptions, schemaRepository),
            Components = new OpenApiComponents
            {
                Schemas = schemaRepository.Schemas,
                SecuritySchemes = new Dictionary(_options.SecuritySchemes)
            },
            SecurityRequirements = new List(_options.SecurityRequirements)
        };
        //省略其他代码
        return swaggerDoc;
    }
}

如果你比较了解Swagger.json的话那么对OpenApiDocument这个类的结构一定是一目了然，不信的话你可以自行看看它的结构

{
  "openapi": "3.0.1",
  "info": {
    "title": "MyTest.WebApi",
    "description": "测试接口",
    "version": "v1"
  },
  "paths": {
    "/": {
      "get": {
        "tags": [
          "MyTest.WebApi"
        ],
        "responses": {
          "200": {
            "description": "Success",
            "content": {
              "text/plain": {
                "schema": {
                  "type": "string"
                }
              }
            }
          }
        }
      }
    }
  },
  "components": {}
}

这么看清晰了吧OpenApiDocument这个类就是返回Swagger.json的模型类，而承载描述接口信息的核心字段paths正是来自IApiDescriptionGroupCollectionProvider。所以小结一下，Swagger接口的文档信息的数据源来自于IApiDescriptionGroupCollectionProvider。

ASP.Net Core如何提供

通过上面在Swashbuckle.AspNetCore.SwaggerGen程序集中，我们看到了真正组装Swagger接口文档部分的数据源来自于IApiDescriptionGroupCollectionProvider，但是这个接口并非来自Swashbuckle而是来自ASP.NET Core。这就引入了另一个主角，也是我们上面提到的AddEndpointsApiExplorer方法。直接在dotnet/aspnetcore仓库里找到方法位置[点击查看源码👈]看一下方法实现

public static IServiceCollection AddEndpointsApiExplorer(this IServiceCollection services)
{
    services.TryAddSingleton();
    //swagger用到的核心操作IApiDescriptionGroupCollectionProvider
    services.TryAddSingleton();
    services.TryAddEnumerable(
        ServiceDescriptor.Transient());
    return services;
}

看到了AddEndpointsApiExplorer方法相信就明白了为啥要添加这个方法了吧，那你就有疑问了为啥不使用MinimalApi的时候就不用引入AddEndpointsApiExplorer这个方法了，况且也能使用swagger。这是因为在AddControllers方法里添加了AddApiExplorer方法，这个方法里包含了针对Controller的接口描述信息，这里就不过多说了，毕竟这种的核心是MinimalApi。接下来就看下IApiDescriptionGroupCollectionProvider接口的默认实现ApiDescriptionGroupCollectionProvider类里的实现[点击查看源码👈]

public class ApiDescriptionGroupCollectionProvider : IApiDescriptionGroupCollectionProvider
{
	private readonly IActionDescriptorCollectionProvider _actionDescriptorCollectionProvider;
	private readonly IApiDescriptionProvider[] _apiDescriptionProviders;
	private ApiDescriptionGroupCollection? _apiDescriptionGroups;
	public ApiDescriptionGroupCollectionProvider(
		IActionDescriptorCollectionProvider actionDescriptorCollectionProvider,
		IEnumerable apiDescriptionProviders)
	{
		_actionDescriptorCollectionProvider = actionDescriptorCollectionProvider;
		_apiDescriptionProviders = apiDescriptionProviders.OrderBy(item => item.Order).ToArray();
	}
	public ApiDescriptionGroupCollection ApiDescriptionGroups
	{
		get
		{
			var actionDescriptors = _actionDescriptorCollectionProvider.ActionDescriptors;
			if (_apiDescriptionGroups == null || _apiDescriptionGroups.Version != actionDescriptors.Version)
			{
				//如果_apiDescriptionGroups为null则使用GetCollection方法返回的数据
				_apiDescriptionGroups = GetCollection(actionDescriptors);
			}
			return _apiDescriptionGroups;
		}
	}
	private ApiDescriptionGroupCollection GetCollection(ActionDescriptorCollection actionDescriptors)
	{
		var context = new ApiDescriptionProviderContext(actionDescriptors.Items);
		//这里使用了_apiDescriptionProviders
		foreach (var provider in _apiDescriptionProviders)
		{
			provider.OnProvidersExecuting(context);
		}
		for (var i = _apiDescriptionProviders.Length - 1; i >= 0; i--)
		{
			_apiDescriptionProviders[i].OnProvidersExecuted(context);
		}
		var groups = context.Results
			.GroupBy(d => d.GroupName)
			.Select(g => new ApiDescriptionGroup(g.Key, g.ToArray()))
			.ToArray();
		return new ApiDescriptionGroupCollection(groups, actionDescriptors.Version);
	}
}

这里我们看到了IApiDescriptionProvider[]通过上面的方法我们可以知道IApiDescriptionProvider默认实现是EndpointMetadataApiDescriptionProvider类[点击查看源码👈]看一下相实现

internal class EndpointMetadataApiDescriptionProvider : IApiDescriptionProvider
{
    private readonly EndpointDataSource _endpointDataSource;
    private readonly IHostEnvironment _environment;
    private readonly IServiceProviderIsService? _serviceProviderIsService;
    private readonly ParameterBindingMethodCache ParameterBindingMethodCache = new();
    public EndpointMetadataApiDescriptionProvider(
        EndpointDataSource endpointDataSource,
        IHostEnvironment environment,
        IServiceProviderIsService? serviceProviderIsService)
    {
        _endpointDataSource = endpointDataSource;
        _environment = environment;
        _serviceProviderIsService = serviceProviderIsService;
    }
    public void OnProvidersExecuting(ApiDescriptionProviderContext context)
    {
        //核心数据来自EndpointDataSource类
        foreach (var endpoint in _endpointDataSource.Endpoints)
        {
            if (endpoint is RouteEndpoint routeEndpoint &&
                routeEndpoint.Metadata.GetMetadata() is { } methodInfo &&
                routeEndpoint.Metadata.GetMetadata() is { } httpMethodMetadata &&
                routeEndpoint.Metadata.GetMetadata() is null or { ExcludeFromDescription: false })
            {
                foreach (var httpMethod in httpMethodMetadata.HttpMethods)
                {
                    context.Results.Add(CreateApiDescription(routeEndpoint, httpMethod, methodInfo));
                }
            }
        }
    }
    private ApiDescription CreateApiDescription(RouteEndpoint routeEndpoint, string httpMethod, MethodInfo methodInfo)
    {
        //实现代码省略	
    }
}

这个类里还有其他方法代码也非常多，都是在组装ApiDescription里的数据，通过名称可以得知，这个类是为了描述API接口信息用的，但是我们了解到的是它的数据源都来自EndpointDataSource类的实例。我们都知道MinimalApi提供的操作方法就是MapGet、MapPost、MapPut、MapDelete等等，这些方法的本质都是在调用Map方法[点击查看源码👈]，看一下核心实现

private static RouteHandlerBuilder Map(this IEndpointRouteBuilder endpoints,
			RoutePattern pattern, Delegate handler, bool disableInferBodyFromParameters)
{
	//省略部分代码
	var requestDelegateResult = RequestDelegateFactory.Create(handler, options);
	var builder = new RouteEndpointBuilder(requestDelegateResult.RequestDelegate,pattern,defaultOrder)
	{
		//路由名称
		DisplayName = pattern.RawText ?? pattern.DebuggerToString(),
	};
	//获得httpmethod
	builder.Metadata.Add(handler.Method);
	if (GeneratedNameParser.TryParseLocalFunctionName(handler.Method.Name, out var endpointName)
		|| !TypeHelper.IsCompilerGeneratedMethod(handler.Method))
	{
		endpointName ??= handler.Method.Name;
		builder.DisplayName = $"{builder.DisplayName} => {endpointName}";
	}
	var attributes = handler.Method.GetCustomAttributes();
	foreach (var metadata in requestDelegateResult.EndpointMetadata)
	{
		builder.Metadata.Add(metadata);
	}
	if (attributes is not null)
	{
		foreach (var attribute in attributes)
		{
			builder.Metadata.Add(attribute);
		}
	}
	// 添加ModelEndpointDataSource
	var dataSource = endpoints.DataSources.OfType().FirstOrDefault();
	if (dataSource is null)
	{
		dataSource = new ModelEndpointDataSource();
		endpoints.DataSources.Add(dataSource);
	}
	//将RouteEndpointBuilder添加到ModelEndpointDataSource
	return new RouteHandlerBuilder(dataSource.AddEndpointBuilder(builder));
}

通过Map方法我们可以看到每次添加一个MinimalApi终结点都会给ModelEndpointDataSource实例添加一个EndpointBuilder实例,EndPointBuilder里承载着MinimalApi终结点的信息，而ModelEndpointDataSource则是继承了EndpointDataSource类,这个可以看它的定义[点击查看源码👈]

internal class ModelEndpointDataSource : EndpointDataSource
{
}

这就和上面提到的EndpointMetadataApiDescriptionProvider里的EndpointDataSource联系起来了,但是我们这里看到的是IEndpointRouteBuilder的DataSources属性，从名字看这明显是一个集合，我们可以找到定义的地方看一下[点击查看源码👈]

public interface IEndpointRouteBuilder
{
    IApplicationBuilder CreateApplicationBuilder();
    IServiceProvider ServiceProvider { get; }
    //这里是一个EndpointDataSource的集合
    ICollection DataSources { get; }
}

这里既然是一个集合那如何和EndpointDataSource联系起来呢，接下来我们就得去看EndpointDataSource是如何被注册的即可，找到EndpointDataSource注册的地方[点击查看源码👈]查看一下注册代码

var dataSources = new ObservableCollection();
services.TryAddEnumerable(ServiceDescriptor.Transient, ConfigureRouteOptions>(
    serviceProvider => new ConfigureRouteOptions(dataSources)));
services.TryAddSingleton(s =>
{
    return new CompositeEndpointDataSource(dataSources);
});

通过这段代码我们可以得到两点信息

  • 一是EndpointDataSource这个抽象类，系统给他注册的是CompositeEndpointDataSource这个子类，看名字可以看出是组合的EndpointDataSource
  • 二是CompositeEndpointDataSource是通过ObservableCollection这么一个集合来初始化的

我们可以简单的来看下CompositeEndpointDataSource传递的dataSources是如何被接收的[点击查看源码👈]咱们只关注他说如何被接收的

public sealed class CompositeEndpointDataSource : EndpointDataSource
{
    private readonly ICollection _dataSources = default!;
    internal CompositeEndpointDataSource(ObservableCollection dataSources) : this()
    {
        _dataSources = dataSources;
    }
    public IEnumerable DataSources => _dataSources;
}

通过上面我们可以看到，系统默认为EndpointDataSource抽象类注册了CompositeEndpointDataSource实现类，而这个实现类是一个组合类，它组合了一个EndpointDataSource的集合。那么到了这里就只剩下一个问题了，那就是EndpointDataSource是如何和IEndpointRouteBuilder的DataSources属性关联起来的。现在有了提供数据源的IEndpointRouteBuilder，有承载数据的EndpointDataSource。这个地方呢大家也比较熟悉那就是UseEndpoints中间件里，我们来看下是如何实现的[点击查看源码👈]

public static IApplicationBuilder UseEndpoints(this IApplicationBuilder builder, Action configure)
{
    // 省略一堆代码
    //得到IEndpointRouteBuilder实例
    VerifyEndpointRoutingMiddlewareIsRegistered(builder, out var endpointRouteBuilder);
    //获取RouteOptions
    var routeOptions = builder.ApplicationServices.GetRequiredService>();
    //遍历IEndpointRouteBuilder的DataSources
    foreach (var dataSource in endpointRouteBuilder.DataSources)
    {
        if (!routeOptions.Value.EndpointDataSources.Contains(dataSource))
        {
            //dataSource放入RouteOptions的EndpointDataSources集合
            routeOptions.Value.EndpointDataSources.Add(dataSource);
        }
    }
    return builder.UseMiddleware();
}
private static void VerifyEndpointRoutingMiddlewareIsRegistered(IApplicationBuilder app, out IEndpointRouteBuilder endpointRouteBuilder)
{
    if (!app.Properties.TryGetValue(EndpointRouteBuilder, out var obj))
    {
        throw new InvalidOperationException();
    }
    endpointRouteBuilder = (IEndpointRouteBuilder)obj!;
    if (endpointRouteBuilder is DefaultEndpointRouteBuilder defaultRouteBuilder && !object.ReferenceEquals(app, defaultRouteBuilder.ApplicationBuilder))
    {
        throw new InvalidOperationException();
    }
}

这里我们看到是获取的IOptions里的EndpointDataSources，怎么和预想的剧本不一样呢？并非如此，你看上面咱们说的这段代码

var dataSources = new ObservableCollection();
services.TryAddEnumerable(ServiceDescriptor.Transient, ConfigureRouteOptions>(
	serviceProvider => new ConfigureRouteOptions(dataSources)));

上面的dataSources同时传递给了CompositeEndpointDataSource和ConfigureRouteOptions，而ConfigureRouteOptions则正是IConfigureOptions类型的，所以获取IOptions就是获取的ConfigureRouteOptions的实例，咱们来看一下ConfigureRouteOptions类的实现[点击查看源码👈]

internal class ConfigureRouteOptions : IConfigureOptions
{
    private readonly ICollection _dataSources;
    public ConfigureRouteOptions(ICollection dataSources)
    {
        if (dataSources == null)
        {
            throw new ArgumentNullException(nameof(dataSources));
        }
        _dataSources = dataSources;
    }
    public void Configure(RouteOptions options)
    {
        if (options == null)
        {
            throw new ArgumentNullException(nameof(options));
        }
        options.EndpointDataSources = _dataSources;
    }
}

它的本质操作就是对RouteOptions的EndpointDataSources的属性进行操作，因为ICollection是引用类型，所以这个集合是共享的，因此IEndpointRouteBuilder的DataSources和IConfigureOptions本质是使用了同一个ICollection集合，所以上面的UseEndpoints里获取RouteOptions选项的本质正是获取的EndpointDataSource集合。

每次对IEndpointRouteBuilder的DataSources集合Add的时候其实是在为ICollection集合添加数据，而IConfigureOptions也使用了这个集合，所以它们的数据是互通的。

许多同学都很好强，默认并没在MinimalApi看到注册UseEndpoints，但是在ASP.NET Core6.0之前还是需要注册UseEndpoints中间件的。这其实是ASP.NET Core6.0进行的一次升级优化，因为很多操作默认都得添加，所以把它统一封装起来了，这个可以在WebApplicationBuilder类中看到[点击查看源码👈]在ConfigureApplication方法中的代码

private void ConfigureApplication(WebHostBuilderContext context, IApplicationBuilder app)
{
    // 省略部分代码
    // 注册UseDeveloperExceptionPage全局异常中间件
    if (context.HostingEnvironment.IsDevelopment())
    {
        app.UseDeveloperExceptionPage();
    }
    app.Properties.Add(WebApplication.GlobalEndpointRouteBuilderKey, _builtApplication);
    if (_builtApplication.DataSources.Count > 0)
    {
        // 注册UseRouting中间件
        if (!_builtApplication.Properties.TryGetValue(EndpointRouteBuilderKey, out var localRouteBuilder))
        {
            app.UseRouting();
        }
        else
        {
            app.Properties[EndpointRouteBuilderKey] = localRouteBuilder;
        }
    }
    app.Use(next =>
    {
        //调用WebApplication的Run方法
        _builtApplication.Run(next);
        return _builtApplication.BuildRequestDelegate();
    });
    // 如果DataSources集合有数据则注册UseEndpoints
    if (_builtApplication.DataSources.Count > 0)
    {
        app.UseEndpoints(_ => { });
    }
    // 省略部分代码
}

相信大家通过ConfigureApplication这个方法大家就了解了吧，之前我们能看到的熟悉方法UseDeveloperExceptionPage、UseRouting、UseEndpoints方法都在这里，毕竟之前这几个方法几乎也成了新建项目时候必须要添加的，所以微软干脆就在内部统一封装起来了。

源码小结

上面咱们分析了相关的源码，整理起来就是这么一个思路。

  • Swashbuckle.AspNetCore.SwaggerGen用来生成swagger的数据源来自IApiDescriptionGroupCollectionProvider
  • IApiDescriptionGroupCollectionProvider实例的数据来自EndpointDataSource
  • 因为EndpointDataSource的DataSources和IConfigureOptions本质是使用了同一个ICollection集合，所以它们是同一份数据
  • 每次使用MinimalApi的Map相关的方法的是会给IEndpointRouteBuilder的DataSources集合添加数据
  • 在UseEndpoints中间件里获取IEndpointRouteBuilder的DataSources数据给RouteOptions选项的EndpointDataSources集合属性添加数据,本质则是给ICollection集合赋值，自然也就是给EndpointDataSource的DataSources属性赋值

这也给我们提供了一个思路，如果你想自己去适配swagger数据源的话完全也可以参考这个思路，想办法把你要提供的接口信息放到EndpointDataSource的DataSources集合属性里即可，或者直接适配IApiDescriptionGroupCollectionProvider里的数据，有兴趣的同学可以自行研究一下。

使用扩展

我们看到了微软给我们提供了IApiDescriptionGroupCollectionProvider这个便利条件，所以如果以后有获取接口信息的时候则可以直接使用了，很多时候比如写监控程序或者写Api接口调用的代码生成器的时候都可以考虑一下，咱们简单的示例一下如何使用，首先定义个模型类来承载接口信息

public class ApiDoc
{
    /// <summary>
    /// 接口分组
    /// </summary>
    public string Group { get; set; }
    /// <summary>
    /// 接口路由
    /// </summary>
    public string Route { get; set; }
    /// <summary>
    /// http方法
    /// </summary>
    public string HttpMethod { get; set; }
}

这个类非常简单只做演示使用，然后我们在IApiDescriptionGroupCollectionProvider里获取信息来填充这个集合，这里我们写一个htt接口来展示

app.MapGet("/apiinfo", (IApiDescriptionGroupCollectionProvider provider) => {
    List<ApiDoc> docs = new List<ApiDoc>();
    foreach (var group in provider.ApiDescriptionGroups.Items)
    {
        foreach (var apiDescription in group.Items)
        {
            docs.Add(new ApiDoc 
            { 
                Group = group.GroupName, 
                Route = apiDescription.RelativePath,
                HttpMethod = apiDescription.HttpMethod
            });
        }
    }
    return docs;
});

这个时候当你在浏览器里请求/apiinfo路径的时候会返回你的webapi包含的接口相关的信息。咱们的示例是非常简单的，实际上IApiDescriptionGroupCollectionProvider包含的接口信息是非常多的包含请求参数信息、输出返回信息等很全面，这也是swagger可以完全依赖它的原因，有兴趣的同学可以自行的了解一下，这里就不过多讲解了。

总结

本文咱们主要通过MinimalApi如何适配swagger的这么一个过程来讲解了ASP.NET Core是如何给Swagger提供了数据的。本质是微软在ASP.NET Core本身提供了IApiDescriptionGroupCollectionProvider这么一个数据源，Swagger借助这个数据源生成了swagger文档，IApiDescriptionGroupCollectionProvider来自声明终结点的时候往EndpointDataSource的DataSources集合里添加的接口信息等。其实它内部比这个还要复杂一点，不过如果我们用来获取接口信息的话，大部分时候使用IApiDescriptionGroupCollectionProvider应该就足够了。    

分享一段我个人比较认可的话，与其天天钻头觅缝、找各种机会，不如把这些时间和金钱投入到自己的能力建设上。机会稍纵即逝，而且别人给你的机会，没准儿反而是陷阱。而投资个人能力就是积累一个资产账户，只能越存越多，看起来慢，但是你永远在享受时间带来的复利，其实快得很，收益也稳定得多。有了能力之后，机会也就来了。

以上就是源码分析MinimalApi是如何在Swagger中展示的详细内容，更多关于MinimalApi在Swagger展示的资料请关注IT俱乐部其它相关文章！

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