在ASP.NET Core中创建自定义端点可视化图

在上篇文章中，我为构建自定义端点可视化图奠定了基础，正如我在第一篇文章中展示的那样。该图显示了端点路由的不同部分：文字值，参数，动词约束和产生结果的端点：

在本文中，我将展示如何通过创建一个自定义的DfaGraphWriter来为自己的应用程序创建一个端点图。

为端点图添加配置

我们首先要看的是如何配置最终端点图的外观。我们将为两种类型的节点和四种类型的边缘添加配置。边是：

• 文字边缘：路线部分，例如api和values中的文字匹配api/values/{id}。
• 参数边缘：路线的参数化部分，例如{id}route中api/values/{id}。
• 捕获所有边：与“全部捕获”路由参数相对应的边，例如{**slug}。
• 策略边缘：与URL以外的其他约束相对应的边缘。例如，图中的基于HTTP谓词的边HTTP: GET。

节点是：

• 匹配节点：与端点匹配关联的节点，因此将生成响应。
• 默认节点：不与端点匹配关联的节点。

每个节点和边都可以具有任意数量的Graphviz属性来控制其显示。下面的GraphDisplayOptions显示了我在本文开始时用于生成图形的默认值：

public class GraphDisplayOptions
{
    /// <summary>
    /// Additional display options for literal edges
    /// </summary>
    public string LiteralEdge { get; set; } = string.Empty;

    /// <summary>
    /// Additional display options for parameter edges
    /// </summary>
    public string ParametersEdge { get; set; } = "arrowhead=diamond color=\"blue\"";

    /// <summary>
    /// Additional display options for catchall parameter edges
    /// </summary>
    public string CatchAllEdge { get; set; } = "arrowhead=odot color=\"green\"";

    /// <summary>
    /// Additional display options for policy edges
    /// </summary>
    public string PolicyEdge { get; set; } = "color=\"red\" style=dashed arrowhead=open";

    /// <summary>
    /// Additional display options for node which contains a match
    /// </summary>
    public string MatchingNode { get; set; } = "shape=box style=filled color=\"brown\" fontcolor=\"white\"";

    /// <summary>
    /// Additional display options for node without matches
    /// </summary>
    public string DefaultNode { get; set; } = string.Empty;
}

我们现在可以使用这个对象来控制显示，并使用上一篇文章中所示的ImpromptuInterface“代理”技术来创建我们的自定义图形编写器。

创建自定义的DfaGraphWriter

我们的自定义图形编辑器（巧妙地称为CustomDfaGraphWriter）在很大程度上基于包含在ASP.NET Core中的DfaGraphWriter。该类的主体与原始类相同，但有以下更改：

• 将GraphDisplayOptions注入类中以自定义显示。
• 使用ImpromptuInterface库来处理内部DfaMatcherBuilder和DfaNode类，如上一篇文章中所示。
• 自定义WriteNode函数以使用我们的自定义样式。
• 添加一个Visit函数来处理IDfaNode接口，而不是在内部DfaNode类上使用Visit()方法。

CustomDfaGraphWriter的全部代码如下所示，重点是主Write()功能。我保持了与原始版本几乎相同的实现，只是更新了我们必须更新的部分。

public class CustomDfaGraphWriter
{
    // Inject the GraphDisplayOptions
    private readonly IServiceProvider _services;
    private readonly GraphDisplayOptions _options;
    public CustomDfaGraphWriter(IServiceProvider services, GraphDisplayOptions options)
    {
        _services = services;
        _options = options;
    }

    public void Write(EndpointDataSource dataSource, TextWriter writer)
    {
        // Use ImpromptuInterface to create the required dependencies as shown in previous post
        Type matcherBuilder = typeof(IEndpointSelectorPolicy).Assembly
            .GetType("Microsoft.AspNetCore.Routing.Matching.DfaMatcherBuilder");

        // Build the list of endpoints used to build the graph
        var rawBuilder = _services.GetRequiredService(matcherBuilder);
        IDfaMatcherBuilder builder = rawBuilder.ActLike<IDfaMatcherBuilder>();

        // This is the same logic as the original graph writer
        var endpoints = dataSource.Endpoints;
        for (var i = 0; i < endpoints.Count; i++)
        {
            if (endpoints[i] is RouteEndpoint endpoint && (endpoint.Metadata.GetMetadata<ISuppressMatchingMetadata>()?.SuppressMatching ?? false) == false)
            {
                builder.AddEndpoint(endpoint);
            }
        }

        // Build the raw tree from the registered routes
        var rawTree = builder.BuildDfaTree(includeLabel: true);
        IDfaNode tree = rawTree.ActLike<IDfaNode>();

        // Store a list of nodes that have already been visited
        var visited = new Dictionary<IDfaNode, int>();

        // Build the graph by visiting each node, and calling WriteNode on each
        writer.WriteLine("digraph DFA {");
        Visit(tree, WriteNode);
        writer.WriteLine("}");

        void WriteNode(IDfaNode node)
        {
            /* Write the node to the TextWriter */
            /* Details shown later in this post*/
        }
    }

    static void Visit(IDfaNode node, Action<IDfaNode> visitor)
    {
        /* Recursively visit each node in the tree. */
        /* Details shown later in this post*/
    }
}

为了简洁起见，我在这里省略了Visit和 WriteNode函数，但是我们会尽快对其进行研究。我们将从Visit函数开始，因为该函数最接近原始函数。

更新Visit函数以与IDfaNode一起使用

正如我在上一篇文章中所讨论的，创建自定义DfaGraphWriter的最大问题之一是它对内部类的使用。为了解决这个问题，我使用ImpromptuInterface创建了包装原始对象的代理对象：

原始的Visit()方法是DfaNode类中的方法。它递归地访问端点树中的每个节点，为每个节点调用一个提供的Action<>函数。

我们的定制实现大体上与原始实现相同，但是我们必须在“原始”DfaNodes和我们的IDfaNode代理之间进行一些有点困难的转换。更新后的方法如下所示。该方法接受两个参数，即被检查的节点，以及在每个参数上运行的Action<>。

static void Visit(IDfaNode node, Action<IDfaNode> visitor)
{
    // Does the node of interest have any nodes connected by literal edges?
    if (node.Literals?.Values != null)
    {
        // node.Literals is actually a Dictionary<string, DfaNode>
        foreach (var dictValue in node.Literals.Values)
        {
            // Create a proxy for the child DfaNode node and visit it
            IDfaNode value = dictValue.ActLike<IDfaNode>();
            Visit(value, visitor);
        }
    }

    // Does the node have a node connected by a parameter edge?
    // The reference check breaks any cycles in the graph
    if (node.Parameters != null && !ReferenceEquals(node, node.Parameters))
    {
        // Create a proxy for the DfaNode node and visit it
        IDfaNode parameters = node.Parameters.ActLike<IDfaNode>();
        Visit(parameters, visitor);
    }

    // Does the node have a node connected by a catch-all edge?
    // The refernece check breaks any cycles in the graph
    if (node.CatchAll != null && !ReferenceEquals(node, node.CatchAll))
    {
        // Create a proxy for the DfaNode node and visit it
        IDfaNode catchAll = node.CatchAll.ActLike<IDfaNode>();
        Visit(catchAll, visitor);
    }

    // Does the node have a node connected by a policy edges?
    if (node.PolicyEdges?.Values != null)
    {
        // node.PolicyEdges is actually a Dictionary<object, DfaNode>
        foreach (var dictValue in node.PolicyEdges.Values)
        {
            IDfaNode value = dictValue.ActLike<IDfaNode>();
            Visit(value, visitor);
        }
    }

    // Write the node using the provided Action<>
    visitor(node);
}

Visit函数使用post-order遍历，因此在使用visitor函数编写节点之前，它首先“深入”地遍历节点的子节点。这与原始DfaNode.Visit()功能相同。

我们现在快到了。我们有一个类，它构建端点节点树，遍历树中的所有节点，并为每个节点运行一个函数。剩下的就是定义访问者函数WriteNode()。

定义自定义WriteNode函数

我们终于到了最重要的部分，控制了端点图的显示方式。到目前为止，所有自定义和努力都是使我们能够自定义WriteNode功能。

WriteNode()是一个局部函数，它使用点图描述语言将一个节点连同任何连接的边一起写入TextWriter输出。

我们的自定义WriteNode（）函数与原始函数几乎相同。有两个主要区别：

• 原始的图形编写器使用DfaNodes，我们必须转换为使用IDfaNode代理。
• 原始图形编写器对所有节点和边使用相同的样式。我们根据配置的GraphDisplayOptions定制节点和边的显示。

下面显示了我们的方法（已被大量注释）的自定义版本WriteNode()。

void WriteNode(IDfaNode node)
{
    // add the node to the visited node dictionary if it isn't already
    // generate a zero-based integer label for the node
    if (!visited.TryGetValue(node, out var label))
    {
        label = visited.Count;
        visited.Add(node, label);
    }

    // We can safely index into visited because this is a post-order traversal,
    // all of the children of this node are already in the dictionary.

    // If this node is linked to any nodes by a literal edge
    if (node.Literals != null)
    {
        foreach (DictionaryEntry dictEntry in node.Literals)
        {
            // Foreach linked node, get the label for the edge and the linked node
            var edgeLabel = (string)dictEntry.Key;
            IDfaNode value = dictEntry.Value.ActLike<IDfaNode>();
            int nodeLabel = visited[value];

            // Write an edge, including our custom styling for literal edges
            writer.WriteLine($"{label} -> {nodeLabel} [label=\"/{edgeLabel}\" {_options.LiteralEdge}]");
        }
    }

    // If this node is linked to a nodes by a parameter edge
    if (node.Parameters != null)
    {
        IDfaNode parameters = node.Parameters.ActLike<IDfaNode>();
        int nodeLabel = visited[catchAll];

        // Write an edge labelled as /* using our custom styling for parameter edges
        writer.WriteLine($"{label} -> {nodeLabel} [label=\"/**\" {_options.CatchAllEdge}]");
    }

    // If this node is linked to a catch-all edge
    if (node.CatchAll != null && node.Parameters != node.CatchAll)
    {
        IDfaNode catchAll = node.CatchAll.ActLike<IDfaNode>();
        int nodeLabel = visited[catchAll];

        // Write an edge labelled as /** using our custom styling for catch-all edges
        writer.WriteLine($"{label} -> {nodelLabel} [label=\"/**\" {_options.CatchAllEdge}]");
    }

    // If this node is linked to any Policy Edges
    if (node.PolicyEdges != null)
    {
        foreach (DictionaryEntry dictEntry in node.PolicyEdges)
        {
            // Foreach linked node, get the label for the edge and the linked node
            var edgeLabel = (object)dictEntry.Key;
            IDfaNode value = dictEntry.Value.ActLike<IDfaNode>();
            int nodeLabel = visited[value];

            // Write an edge, including our custom styling for policy edges
            writer.WriteLine($"{label} -> {nodeLabel} [label=\"{key}\" {_options.PolicyEdge}]");
        }
    }

    // Does this node have any associated matches, indicating it generates a response?
    var matchCount = node?.Matches?.Count ?? 0;

    var extras = matchCount > 0
        ? _options.MatchingNode // If we have matches, use the styling for response-generating nodes...
        : _options.DefaultNode; // ...otherwise use the default style

    // Write the node to the graph output
    writer.WriteLine($"{label} [label=\"{node.Label}\" {extras}]");
}

由于我们将节点从“叶”节点写回到树的根的方式，因此跟踪这些交互的流程可能会有些混乱。例如，如果我们看一下本文开头显示的基本应用程序的输出，您会看到“叶子”端点都被首先写入：healthz运行状况检查端点和终端匹配生成路径最长的端点：

digraph DFA {
  1 [label="/healthz/" shape=box style=filled color="brown" fontcolor="white"]
  2 [label="/api/Values/{...}/ HTTP: GET" shape=box style=filled color="brown" fontcolor="white"]
  3 [label="/api/Values/{...}/ HTTP: PUT" shape=box style=filled color="brown" fontcolor="white"]
  4 [label="/api/Values/{...}/ HTTP: DELETE" shape=box style=filled color="brown"  fontcolor="white"]
  5 [label="/api/Values/{...}/ HTTP: *" shape=box style=filled color="brown" fontcolor="white"]
  6 -> 2 [label="HTTP: GET" color="red" style=dashed arrowhead=open]
  6 -> 3 [label="HTTP: PUT" color="red" style=dashed arrowhead=open]
  6 -> 4 [label="HTTP: DELETE" color="red" style=dashed arrowhead=open]
  6 -> 5 [label="HTTP: *" color="red" style=dashed arrowhead=open]
  6 [label="/api/Values/{...}/"]
  7 [label="/api/Values/ HTTP: GET" shape=box style=filled color="brown" fontcolor="white"]
  8 [label="/api/Values/ HTTP: POST" shape=box style=filled color="brown" fontcolor="white"]
  9 [label="/api/Values/ HTTP: *" shape=box style=filled color="brown" fontcolor="white"]
  10 -> 6 [label="/*" arrowhead=diamond color="blue"]
  10 -> 7 [label="HTTP: GET" color="red" style=dashed arrowhead=open]
  10 -> 8 [label="HTTP: POST" color="red" style=dashed arrowhead=open]
  10 -> 9 [label="HTTP: *" color="red" style=dashed arrowhead=open]
  10 [label="/api/Values/"]
  11 -> 10 [label="/Values"]
  11 [label="/api/"]
  12 -> 1 [label="/healthz"]
  12 -> 11 [label="/api"]
  12 [label="/"]
}

即使首先将叶节点写入图形输出，但Graphviz可视化工具通常会以叶节点在底部，边缘朝下的方式绘制图形。您可以在https://dreampuf.github.io/GraphvizOnline/在线显示图形：

如果要更改图形的呈现方式，可以自定义GraphDisplayOptions。如果使用我在上一篇文章中描述的“测试”方法，则可以在生成图形时直接传递这些选项。如果使用的是“中间件”方法，则可以改为使用IOptions<>系统进行GraphDisplayOptions注册，并使用配置系统控制显示。

摘要

在这篇文章中，我展示了如何创建自定义的DfaGraphWriter来控制如何生成应用程序的端点图。为了与internal内部类进行互操作，我们使用了ImpromptuInterface，如在上篇文章所示，创建代理，我们可以互动。然后，我们必须编写一个自定义Visit()函数来使用IDfaNode代理。最后，我们创建了一个自定义WriteNode函数，该函数使用在GraphDisplayOptions对象中定义的自定义设置来显示不同类型的节点和边。