正如上篇文章所述那樣，OWIN在Web Server與Web Application之間定義了一套規(guī)范（Specs），意在解耦Web Server與Web Application，從而推進(jìn)跨平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)。若要真正使用OWIN規(guī)范，那么必須要對(duì)他們進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。目前有兩個(gè)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了OWIN規(guī)范——由微軟主導(dǎo)的Katana和第三方的Nowin。這篇文章，我主要關(guān)注還是Katana，由微軟團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)，開源到CodePlex上?？梢栽?/SPAN>Visual Studio中輸入命令：git clone https://git01./katanaproject來(lái)查看源代碼。

在介紹Katana之前，我覺(jué)得有必要為大家梳理一下過(guò)去10幾年前ASP.NET 發(fā)展歷程。

ASP.NET 發(fā)展歷程

ASP.NET Web Form

ASP.NET Web Form 在2002正式發(fā)布時(shí)，面向的開發(fā)者主要有兩類：

• 使用混合HTML標(biāo)記和服務(wù)端腳本開發(fā)動(dòng)態(tài)網(wǎng)站的ASP開發(fā)者，另外，ASP運(yùn)行時(shí)抽象了底層的HTTP連接和Web Server，并為開發(fā)者提供了一系列的對(duì)象模型用于交互Http請(qǐng)求，當(dāng)然也提供了額外的服務(wù)諸如Session、Cache、State等。
• 開發(fā)WinForm的程序員，他們可能對(duì)HTTP和HTML一無(wú)所知，但熟悉拖控件的方式來(lái)構(gòu)建應(yīng)用程序。

為了迎合這兩類開發(fā)者，ASP.NET Web Form通過(guò)使用沉重的ViewState來(lái)保存頁(yè)面回傳過(guò)程中的狀態(tài)值，因?yàn)?/SPAN>HTTP協(xié)議是無(wú)狀態(tài)的，通過(guò)ViewState，使原本沒(méi)有記憶的Http協(xié)議變得有記憶起來(lái)。這在當(dāng)時(shí)是非常好的設(shè)計(jì)，能通過(guò)拖拽控件的形式快速開發(fā)Web，而不必過(guò)多的去關(guān)注底層原理。同時(shí)ASP.NET團(tuán)隊(duì)還為ASP.NET豐富了更多的功能、諸如：Session、Cache、Configuration等等。

這在當(dāng)時(shí)無(wú)疑是成功的，ASP.NET的發(fā)布迅速拉攏了開發(fā)者，在Web開發(fā)中形成了一股新的勢(shì)力，但同時(shí)也買下來(lái)一些隱患：

• 所有的功能、特性都發(fā)布在一個(gè)整體框架上并且緊耦合核心的Web抽象庫(kù)——System.Web
• System.Web是.NET Framework的重要組成部分，這意味著要修復(fù)更新System.Web必須更新.NET Framework，但.NET Framework是操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為了穩(wěn)定性往往不會(huì)頻繁更新。
• ASP.NET Framework （System.Web）緊耦合IIS
• IIS只能運(yùn)行在Windows系統(tǒng)

ASP.NET MVC

由于Web Form產(chǎn)生一大堆ViewState和客戶端腳本，這對(duì)開發(fā)者來(lái)說(shuō)慢慢變成一種累贅，因?yàn)槲覀冎幌氘a(chǎn)生純凈的HTML標(biāo)記。所以開發(fā)者更想去主動(dòng)控制而非被動(dòng)產(chǎn)生額外HTML標(biāo)記。

所以微軟基于MVC設(shè)計(jì)模式推出了其重要的Web Framework——ASP.NET MVC Framework，通過(guò)Model-View-Control解耦了業(yè)務(wù)邏輯和表現(xiàn)邏輯，同時(shí)沒(méi)有了服務(wù)器端控件，將頁(yè)面的控制權(quán)完全交給了開發(fā)者。

為了快速更新迭代，通過(guò)Nuget來(lái)獲取更新，故從.NET Framework中分離開了。

但唯一不足的是，ASP.NET MVC還是基于ASP.NET Framework（注:ASP.NET MVC 6已經(jīng)不依賴System.Web），所以Web Application和Web Server依舊沒(méi)有解耦。

ASP.NET Web API

隨著時(shí)間的推移，一些問(wèn)題開始暴露出來(lái)了，由于Web Server和Web Application緊耦合在一起，微軟在開發(fā)獨(dú)立、簡(jiǎn)單的Framework上越發(fā)捉襟見肘，這和其他平臺(tái)下開源社區(qū)蓬勃發(fā)展形成鮮明對(duì)比，幸運(yùn)的是，微軟做出了改變，推出了獨(dú)立的Web Framework ——ASP.NET Web API，他適用于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)并可以快速通過(guò)Nuget安裝，更為重要的是，他不依賴System.Web，也不依賴IIS，你可以Self-Host或者在其他Web Server部署。

Katana

隨著Web API能夠運(yùn)行在自己的輕量級(jí)的宿主中，并且越來(lái)越多簡(jiǎn)單、模塊化、專一的Framework問(wèn)世，開發(fā)人員有時(shí)候不得不啟動(dòng)單獨(dú)的進(jìn)程來(lái)處理Web應(yīng)用程序的各種組件（模塊）、如靜態(tài)文件、動(dòng)態(tài)文件、Web API和Socket。為了避免進(jìn)程擴(kuò)散，所有的進(jìn)程必須啟動(dòng)、停止并且獨(dú)立進(jìn)行管理。這時(shí)，我們需要一個(gè)公共的宿主進(jìn)程來(lái)管理這些模塊。

這就是OWIN誕生的原因，解耦成最小粒度的組件，然后這些標(biāo)準(zhǔn)化框架和組件可以很容易地插入到OWIN Pipeline中，從而對(duì)組件進(jìn)行統(tǒng)一管理。而Katana正是OWIN的實(shí)現(xiàn)，為我們提供了豐富的Host和Server。

走進(jìn)Katana的世界

Katana作為OWIN的規(guī)范實(shí)現(xiàn)，除了實(shí)現(xiàn)Host和Server之外，還提供了一系列的API幫助開發(fā)應(yīng)用程序，其中已經(jīng)包括一些功能組件如身份驗(yàn)證（Authentication）、診斷（Diagnostics）、靜態(tài)文件處理（Static Files）、ASP.NET Web API和SignalR的綁定等。

Katana的基本原則

• 可移植性：從HostàServeràMiddleware，每個(gè)Pipeline中的組件都是可替換的，并且第三方公司和開源項(xiàng)目的Framework都是可以在OWIN Server上運(yùn)行，也就是說(shuō)不受平臺(tái)限制，從而實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)。
• 模塊化：每一個(gè)組件都必須保持足夠獨(dú)立性，通常只做一件事，以混合模塊的形式來(lái)滿足實(shí)際的開發(fā)需求
• 輕量和高效：因?yàn)槊恳粋€(gè)組件都是模塊化開發(fā)，而且可以輕松的在Pipeline中插拔組件，實(shí)現(xiàn)高效開發(fā)

Katana 體系結(jié)構(gòu)

Katana實(shí)現(xiàn)了OWIN的Layers，所以Katana的體系結(jié)構(gòu)和OWIN一致，如下所示：

1.）Host ：宿主Host被OWIN規(guī)范定義在第一層（最底層），他的職責(zé)是管理底層的進(jìn)程（啟動(dòng)、關(guān)閉）、初始化OWIN Pipeline、選擇Server運(yùn)行等。

Katana為我們提供了3中選擇：

• IIS / ASP.NET ：使用IIS是最簡(jiǎn)單和向后兼容方式，在這種場(chǎng)景中OWIN Pipeline通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的HttpModule和HttpHandler啟動(dòng)。使用此Host你必須使用System.Web作為OWIN Server
• Custom Host ：如果你想要使用其他Server來(lái)替換掉System.Web，并且可以有更多的控制權(quán)，那么你可以選擇創(chuàng)建一個(gè)自定義宿主，如使用Windows Service、控制臺(tái)應(yīng)用程序、Winform來(lái)承載Server。
• OwinHost ：如果你對(duì)上面兩種Host還不滿意，那么最后一個(gè)選擇是使用Katana提供的OwinHost.exe：他是一個(gè)命令行應(yīng)用程序，運(yùn)行在項(xiàng)目的根部，啟動(dòng)HttpListener Server并找到基于約束的Startup啟動(dòng)項(xiàng)。OwinHost提供了命令行選項(xiàng)來(lái)自定義他的行為，比如：手動(dòng)指定Startup啟動(dòng)項(xiàng)或者使用其他Server（如果你不需要默認(rèn)的HttpListener Server）。

2.）Server

Host之后的Layer被稱為Server，他負(fù)責(zé)打開套接字并監(jiān)聽Http請(qǐng)求，一旦請(qǐng)求到達(dá)，根據(jù)Http請(qǐng)求來(lái)構(gòu)建符合OWIN規(guī)范的Environment Dictionary(環(huán)境字典)并將它發(fā)送到Pipeline中交由Middleware處理。Katana對(duì)OWIN Server的實(shí)現(xiàn)分為如下幾類：

• System.Web：如前所述那樣，System.Web和IIS/ASP.NET Host兩者彼此耦合，當(dāng)你選擇使用System.Web作為Server ，Katana System.Web Server把自己注冊(cè)為HttpModule和HttpServer并且處理發(fā)送給IIS的請(qǐng)求，最后將HttpRequest、HttpResponse對(duì)象映射為OWIN環(huán)境字典并將它發(fā)送至Pipeline中處理。
• HttpListener：這是OwinHost.exe和自定義Host默認(rèn)的Server。
• WebListener：這是ASP.NET vNext默認(rèn)的輕量級(jí)Server，他目前無(wú)法使用在Katana中

3）Middleware

Middleware（中間件）位于Host、Server之后，用來(lái)處理Pipeline中的請(qǐng)求，Middleware可以理解為實(shí)現(xiàn)了OWIN應(yīng)用程序委托AppFun的組件。

Middleware處理請(qǐng)求之后并可以交由下一個(gè)Pipeline中的Middleware組件處理，即鏈?zhǔn)教幚碚?qǐng)求，通過(guò)環(huán)境字典可以獲取到所有的Http請(qǐng)求數(shù)據(jù)和自定義數(shù)據(jù)。Middleware可以是簡(jiǎn)單的Log組件，亦可以為復(fù)雜的大型Web Framework，諸如：ASP.NET Web API、Nancy、SignlR等，如下圖所示：Pipeline中的Middleware用來(lái)處理請(qǐng)求：

4.）Application

最后一層即為Application，是具體的代碼實(shí)現(xiàn)，比如ASP.NET Web API、SignalR具體代碼的實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)在，我想你應(yīng)該了解了什么事Katana以及Katana的基本原則和體系結(jié)構(gòu)，那么現(xiàn)在就是具體應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去了。

使用ASP.NET/IIS托管Katana-based應(yīng)用程序

• Visual Studio創(chuàng)建Web Application
• Install-Package Microsoft.Owin.Host.SystemWeb
  • ASP.NET/IIS作為Host
  • System.Web作為Server
• 添加Startup啟動(dòng)類

在Startup的Configuration方法中實(shí)現(xiàn)OWIN Pipeline處理邏輯，如下代碼所示：

1. public class Startup
2. {
3. public void Configuration(IAppBuilder app)
4. {
5. app.Run(context =>
6. {
7. context.Response.ContentType = "text/plain";
8. return context.Response.WriteAsync("Hello World");
9. });
10. }
11. }

app.Run方法將一個(gè)接受IOwinContext對(duì)象最為輸入?yún)?shù)并返回Task的Lambda表達(dá)式作為OWIN Pipeline的最后處理步驟，IOwinContext強(qiáng)類型對(duì)象是對(duì)Environment Dictionary的封裝，然后異步輸出"Hello World"字符串。

細(xì)心的你可能觀察到，在Nuget安裝Microsoft.Owin.Host.SystemWeb程序集時(shí)，默認(rèn)安裝了依賴項(xiàng)Microsoft.Owin程序集，正式它為我們提供了擴(kuò)展方法Run和IOwinContext接口，當(dāng)然我們也可以使用最原始的方式來(lái)輸出"Hello World"字符串，即Owin程序集為我們提供的最原始方式，這僅僅是學(xué)習(xí)上參考，雖然我們不會(huì)在正式場(chǎng)景下使用：

1. using AppFunc = Func<IDictionary<string, object>, Task>;
2. public class Startup
3. {
4. public void Configuration(IAppBuilder app)
5. {
6. app.Use(new Func<AppFunc, AppFunc>(next => (env =>
7. {
8. string text = "Hello World";
9. var response = env["owin.ResponseBody"] as Stream;
10. var headers = env["owin.ResponseHeaders"] as IDictionary<string, string[]>;
11. headers["Content-Type"] = new[] { "text/plain" };
12. return response.WriteAsync(Encoding.UTF8.GetBytes(text), 0, text.Length);
13. })));
14. }
15. }

使用自定義Host(self-host)托管Katana-based應(yīng)用程序

使用自定義Host托管Katana應(yīng)用程序與使用IIS托管差別不大，你可以使用控制臺(tái)、WinForm、WPF等實(shí)現(xiàn)托管，但要記住，這會(huì)失去IIS帶有的一些功能（SSL、Event Log、Diagnostics、Management…），當(dāng)然這可以自己來(lái)實(shí)現(xiàn)。

• 創(chuàng)建控制臺(tái)應(yīng)用程序
• Install-Package Microsoft.Owin.SelfHost
• 在Main方法中使用Startup配置項(xiàng)構(gòu)建Pipeline并監(jiān)聽端口

1. static void Main(string[] args)
2. {
3. using (WebApp.Start<Startup>("http://localhost:10002"))
4. {
5. System.Console.WriteLine("啟動(dòng)站點(diǎn)：http://localhost:10002");
6. System.Console.ReadLine();
7. }
8. }

使用自定義的Host將失去IIS的一些功能，當(dāng)然我們可以自己去實(shí)現(xiàn)。幸運(yùn)的是，Katana為我們默認(rèn)實(shí)現(xiàn)了部分功能，比如Diagnostic，包含在程序集Microsoft.Owin.Diagnostic中。

1. public void Configuration(IAppBuilder app)
2. {
3. app.UseWelcomePage("/");
4. app.UseErrorPage();
5. app.Run(context =>
6. {
7. //將請(qǐng)求記錄在控制臺(tái)
8. Trace.WriteLine(context.Request.Uri);
9. //顯示錯(cuò)誤頁(yè)
10. if (context.Request.Path.ToString().Equals("/error"))
11. {
12. throw new Exception("拋出異常");
13. }
14. context.Response.ContentType = "text/plain";
15. return context.Response.WriteAsync("Hello World");
16. });
17. }

在上述代碼中，當(dāng)請(qǐng)求的路徑（Request.Path）為根目錄時(shí)，渲染輸出Webcome Page并且不繼續(xù)執(zhí)行Pipeline中的其余Middleware組件，如下所示：

如果請(qǐng)求的路徑為Error時(shí)，拋出異常，顯示錯(cuò)誤頁(yè)，如下所示：

使用OwinHost.exe托管Katana-based應(yīng)用程序

當(dāng)然我們還可以使用Katana提供的OwinHost.exe來(lái)托管應(yīng)用程序，毫無(wú)疑問(wèn)，通過(guò)Nuget來(lái)安裝OwinHost。

如果你按照我的例子一步一步執(zhí)行的話，你會(huì)發(fā)現(xiàn)不管使用ASP.NET/IIS托管還是自托管，Startup配置類都是不變的，改變的僅僅是托管方式。同理OwinHost也是一樣的，但它更靈活，我們可以使用類庫(kù)或者Web應(yīng)用程序來(lái)作為Application。

• 使用類庫(kù)

類庫(kù)作為Application，可以最小的去引用程序集，創(chuàng)建一個(gè)類庫(kù)后，刪除默認(rèn)的Class1.cs，然后并且添加Startup啟動(dòng)項(xiàng)，這會(huì)默認(rèn)像類庫(kù)中添加Owin和Microsoft.Owin程序集的引用。

然后，使用Nuget來(lái)安裝OwinHost.exe，如Install-Package OwinHost，注意它并不是一個(gè)程序集，而是.exe應(yīng)用程序位于<solution root>/packages/OwinHost.(version)/tools文件夾。

因?yàn)轭悗?kù)不能直接運(yùn)行，那么只能在它的根目錄調(diào)用OwinHost.exe來(lái)托管，它將加載.\bin文件下所有的程序集，所以需要改變類庫(kù)的默認(rèn)輸出，如下所示：

然后編譯解決方案，打開cmd，鍵入如下命令：

如上圖成功啟動(dòng)了宿主Host并且默認(rèn)監(jiān)聽5000端口。

OwinHost.exe還提供自定義參數(shù)，通過(guò)追加-h來(lái)查看，如下所示：

既然類庫(kù)不能直接運(yùn)行，當(dāng)然你也不能直接進(jìn)行調(diào)試，我們可以附加OwinHost進(jìn)程來(lái)進(jìn)行調(diào)試，如下所示：

注：

我在使用OwinHost.exe 3.0.1時(shí)，Startup如果是如下情況下，它提示轉(zhuǎn)換失敗，不知是否是該版本的Bug。

1. using AppFunc = Func<IDictionary<string, object>, Task>;
2. public class Startup
3. {
4. public void Configuration(IAppBuilder app)
5. {
6. //使用OwinHost.exe，報(bào)錯(cuò)，提示轉(zhuǎn)換失敗
7. app.Run(context=>context.Response.WriteAsync("Hello World"));
8. //使用OwinHost.exe 不報(bào)錯(cuò)
9. //app.Use(new Func<AppFunc, AppFunc>(next => (env =>
10. //{
11. // string text = "Hello World";
12. // var response = env["owin.ResponseBody"] as Stream;
13. // var headers = env["owin.ResponseHeaders"] as IDictionary<string, string[]>;
14. // headers["Content-Type"] = new[] { "text/plain" };
15. // return response.WriteAsync(Encoding.UTF8.GetBytes(text), 0, text.Length);
16. //})));
17. }
18. }

報(bào)錯(cuò)信息如下：

• 使用Web Application

Web Application比類庫(kù)使用起來(lái)輕松多了，你可以直接運(yùn)行和調(diào)試，唯一比較弱的可能是它引用較多的程序集，你完全可以刪掉，比如System.Web。

通過(guò)Nuget安裝了OwinHost.exe之后，可以在Web中使用它，如下所示：

幾種指定啟動(dòng)項(xiàng)Startup的方法

• 默認(rèn)名稱約束：默認(rèn)情況下Host會(huì)去查找root namespace下的名為Startup的類作為啟動(dòng)項(xiàng)。
• OwinStartup Attribute：當(dāng)創(chuàng)建Owin Startup類時(shí)，自動(dòng)會(huì)加上Attribute 如：[assembly: OwinStartup(typeof(JKXY.KatanaDemo.OwinHost.Startup))]
• 配置文件，如： <add key="owin:appStartup" value="JKXY.KatanaDemo.Web.StartupDefault" />
• 如果使用自定義Host，那么可以通過(guò)WebApp.Start<Startup>("http://localhost:10002") 來(lái)設(shè)置啟動(dòng)項(xiàng)。
• 如果使用OwinHost，那么可以通過(guò)命令行參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如下截圖所示

小結(jié)

花了好久才最終完成這篇博客，為大家講解了Katana的世界，那么接下來(lái)我將繼續(xù)OWIN & Katana之旅，探索Middleware的創(chuàng)建，謝謝大家支持。