Web API应用架构在Winform混合框架中的应用（1）

时间：2017-02-19 21:44:56 阅读：338 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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在《Web API应用架构设计分析（1）》和《Web API应用架构设计分析（2）》中对WebAPI的架构进行了一定的剖析，在当今移动优先的口号下，传统平台都纷纷开发了属于自己的Web API平台，方便各种终端系统的接入，很多企业的需求都是以Web API优先的理念来设计整个企业应用体系的。Web API作为整个纽带的核心，在整个核心层需要考虑到统一性、稳定性、以及安全性等方面因素。本文主要介绍，Web API应用架构，在Winform整合中的角色，以及如何实现在Winform混合架构里面的整合案例。

1、Web API介绍回顾

Web API 是一种应用接口框架，它能够构建HTTP服务以支撑更广泛的客户端（包括浏览器，手机和平板电脑等移动设备）的框架， ASP.NET Web API 是一种用于在 .NET Framework 上构建 RESTful 应用程序的理想平台。在目前发达的应用场景下，我们往往需要接入Winform客户端、APP程序、网站程序、以及目前热火朝天的微信应用等，这些数据应该可以由同一个服务提供，这个就是我们所需要构建的Web API平台。由于Web API层作为一个公共的接口层，我们就很好保证了各个界面应用层的数据一致性。

通过上面的了解，我们可以知道，所有外部的应用，其实都可以基于一个相同的Web API核心开展的，如下图所示。

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在当前大平台，大应用的背景下，可以基于一个整体的平台，构建很多应用生态链，这样就可以把Web API作为核心层，可以在上面开发我们各种企业业务应用了。

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2、Web API在Winform框架中的整合

在Winform界面里面，我们除了可以利用直接访问数据库方式，以及采用访问分布式WCF服务的方式接入，还可以使得它能够访问Web API的数据服务，从而构建成一个适应性更加广泛、功能更加强大的混合式开发框架模式；对于Web API，由于它提供的是一种无状态的接口访问，而且往往Web API一般为了多种客户端接入的需要，可能需要发布在公网上进行访问，因此我们需要更加注重Web API接口层的安全性。

除了直连数据库访问的传统模式，WCF分布式访问的WCF服务访问模式，还可以接入API分布式访问的Web API接口模式，他们的关系构成了一个完整的Winform应用体系，如下图所示。

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混合式框架的实现细节，就是通过一个类似开关模式的配置模块，确定是采用直接访问数据库方式，还是访问WCF服务的方式，它们两者是统一到一个Facade接口门面层上，如果考虑到Web API层，基于混合式的架构，也就是在这个Facade接口门面层上增加多一个Web API的接口的封装成即可。具体整个框架的架构图如下所示。

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3、Web API访问的安全性考虑

由于Web API是基于互联网的应用，因此安全性要远比在本地访问数据库的要严格的多，基于通用的做法，一般采用几道门槛来处理这些问题，一个是基于CA证书的HTTPS进行数据传输，防止数据被窃听，具体可以参考《Web API应用支持HTTPS的经验总结》；二是采用参数加密签名方式传递，对传递的参数，增加一个加密签名，在服务器端验证签名内容，防止被篡改；三是对一般的接口访问，都需要使用用户身份的token进行校验，只要检查通过才允许访问数据。

Web API接口的访问方式，大概可以分为几类：

1）一个是使用用户令牌，通过Web API接口进行数据访问。这种方式，可以有效识别用户的身份，为用户接口返回用户相关的数据，如包括用户信息维护、密码修改、或者用户联系人等与用户身份相关的数据。

2）一种是使用安全签名进行数据提交。这种方式提交的数据，URL连接的签名参数是经过安全一定规则的加密的，服务器收到数据后也经过同样规则的安全加密，确认数据没有被中途篡改后，再进行数据修改处理。因此我们可以为不同接入方式，如Web/APP/Winfrom等不同接入方式指定不同的加密秘钥，但是秘钥是双方约定的，并不在网络连接上传输，连接传输的一般是这个接入的AppID，服务器通过这个AppID来进行签名参数的加密对比，这种方式，类似微信后台的回调处理机制，它们就是经过这样的处理。

3）一种方式是提供公开的接口调用，不需要传入用户令牌、或者对参数进行加密签名的，这种接口一般较少，只是提供一些很常规的数据显示而已。

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基于上面的考虑，我们一般需要设计Web API对象的接口的时候，需要考虑安全性的原因，也就是需要增加更多的一些字段信息了。

如可以在增删改这些接口，除了传入token信息外（标识具体用户），也还是需要传入签名信息，如下接口所示。

        /// <summary>
        /// 插入指定对象到数据库中
        /// </summary>
        /// <param name="info">指定的对象</param>
        /// <returns>执行操作是否成功。</returns>
        public virtual CommonResult Insert(T info, string token, string signature, string timestamp, string nonce, string appid)

上面接口，除了info对象为对象创建的参数外，其他几个参数，都是为了安全性的考虑而加入的。

在接口里面，我们就需要对用户的权限和签名信息进行校验，然后在进行下一步的数据处理，如果校验权限和参数完整性不通过，则会被拦截，不执行数据库的处理了。

            //如果用户token检查不通过，则抛出MyApiException异常。
            //检查用户是否有权限，否则抛出MyDenyAccessException异常
            base.CheckAuthorized(AuthorizeKey.InsertKey, token, signature, timestamp, nonce, appid);

除了这些对数据修改的特殊性接口，有时候我们还需要查找等类似的，不对数据产生变化的接口，只需要传入令牌即可，如下接口所示。

        /// <summary>
        /// 查询数据库,检查是否存在指定ID的对象
        /// </summary>
        /// <param name="id">对象的ID值</param>
        /// <returns>存在则返回指定的对象,否则返回Null</returns>
        [HttpGet]
        public virtual T FindByID(string id, string token)
        {
            //如果用户token检查不通过，则抛出MyApiException异常。
            //检查用户是否有权限，否则抛出MyDenyAccessException异常
            base.CheckAuthorized(AuthorizeKey.ViewKey, token);

            T info = baseBLL.FindByID(id);
            return info;
        }

我们可以看到，上面还是会对token进行校验，不过少了很多签名所需的日期标识、随机数，完整性校验签名，应用ID等参数。

我们会根据用户的token进行解析，如果是正常的token并可以通过解析，那么获取对应用户的权限，判断是否可以进行下一步处理即可。

如果顺利通过，那么访问数据库，把所需的数据返回给调用者即可。

上面提到了用户令牌，用户令牌是一个类似实际生活的通行证，是通过用户名、密码等信息获取到的一个安全令牌，可以在多个接口进行传递的字符串，较少密码参数的传输，提高安全性。

这个用户令牌，一般由单独的接口产生，我们一般放到AuthController里面，这个控制器负责用户令牌相关的处理调用。

        /// <summary>
        /// 注册用户获取访问令牌接口
        /// </summary>
        /// <param name="username">用户登录名称</param>
        /// <param name="password">用户密码</param>
        /// <param name="signature">加密签名字符串</param>
        /// <param name="timestamp">时间戳</param>
        /// <param name="nonce">随机数</param>
        /// <param name="appid">应用接入ID</param>
        /// <returns></returns>
        TokenResult GetAccessToken(string username, string password,
            string signature, string timestamp, string nonce, string appid);

如下代码是具体业务模块里面，说明如何获取用于操作各种接口的token令牌的，当然，实际环境下，一般都会使用HTTPS协议获取数据了，演示代码如下所示。

                string appid = "myapi_123456";
                string appsecret = "mySecret_2856FB9DBE31";
                //使用API方式，需要在缓存里面设置特殊的信息
                var url = "http://localhost:9001/api/Auth/GetAccessToken" + GetSignatureUrl(appid, appsecret) + "&username=admin&password=";
                TokenResult result = JsonHelper<TokenResult>.ConvertJson(url);
                if(result == null)
                {
                    MessageDxUtil.ShowError("获取授权信息出错，请检查地址是否正确！");
                }

由于Web API的调用，都是一种无状态方式的调用方式，我们通过token来传递我们的用户信息，这样我们只需要验证Token就可以了。JWT的令牌生成逻辑如下所示

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令牌生成后，我们需要在Web API调用处理前，对令牌进行校验，确保令牌是正确有效的。

除了令牌的规则，还有一个是加密签名的处理，加密签名需要客户端和服务器端约定相同的秘钥，一般由Web API统一分配，然后传输的时候，客户端使用应用ID即可。

加密签名在服务端（Web API端）的验证流程参考微信的接口的处理方式，处理逻辑如下所示。

1）检查timestamp 与系统时间是否相差在合理时间内，如10分钟。
2）将appSecret、timestamp、nonce三个参数进行字典序排序
3）将三个参数字符串拼接成一个字符串进行SHA1加密
4）加密后的字符串可与signature对比，若匹配则标识该次请求来源于某应用端，请求是合法的。

4、Web API基类设计分析

上面介绍了一些Web API控制器的职能，一般情况下，我们设计一个架构，还需要考虑到基类对象之间的重用关系，尽可能把接口抽象到基类层面上去，减少子类的开发代码量，降低维护成本。

基于上面的目的，参考了我的Web开发框架对于MVC控制器的设计思路

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重新整理了Web API的控制器设计对象继承关系，如下所示：

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我们关键的核心就是设计好BusinessController<B, T>这个基类，里面设计了大量的通用接口，包括常规的增删改查、分页等处理接口，那么子类继承过来就可以直接拥有这些接口了，多方便啊。

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5）Web API客户端（混合式Winform框架模块）的调用

上面介绍了Web API服务端平台的架构设计思路，通过上面的整合，我们减轻了开发重复功能的增删改查等基础功能的控制器代码，把这些接口抽象到接口里面即可实现。

但是我们具体应该如何遵循统一接口层Facade层的约定，然后统一调用WebAPI层的接口，做到悄无声息的从不同的数据源里面获取数据，展示在客户端里面呢。

上面我们分析到，整个混合式Winform框架模块里面，设计方面考虑了数据的获取方面：包含了直接从数据库获取，从WCF服务获取，以及Web API层的数据获取三部分内容，当然还可以有更多的数据接入模式（如WebService等），设计效果如下所示。

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所有的数据接入，我们在Facade层都统一到接口里面，客户端的调用也统一到了CallerFactory<T>这个泛型工厂里面，我们根据配置的不同，从不同的模块里面加载，从而实现不同数据源的动态获取了。

如下逻辑就是CallerFactory<T>泛型工厂类的加载逻辑，如下所示：

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为了实现简化客户端调用的封装，我们一般也把常规的通用操作封装一下，如下是我原先混合框架里面的设计思路，里面的封装都是通过***Caller的类来进行数据的访问的，这些类统一实现一定关系的集成封装。

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为了简化说明调用接口的处理，这里把上面的关系进行了简化，并加入了Web API的调用封装类的处理，几种访问模式下的调用端封装继承关系，如下设计图所示。

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最底层的几个DictDataCaller分别是不同访问方式下的接口调用封装类，对于Web API来说，它的访问代码就是如下所示。

        public override bool Delete(string key)
        {
            var action = "Delete";
            string url = GetPostUrlWithToken(action) +string.Format("&id={0}", key);

            CommonResult result = JsonHelper<CommonResult>.ConvertJson(url);
            return result.Success;
        }
        
        public List<DictDataInfo> FindByTypeID(string dictTypeId)
        {
            var action = "FindByTypeID";
            string url = GetTokenUrl(action) + string.Format("&dictTypeId={0}", dictTypeId);

            List<DictDataInfo> result = JsonHelper<List<DictDataInfo>>.ConvertJson(url);
            return result;
        }

第一个Delete函数是基类提供的，这里进行了重写，一般情况下，不需要处理就具备增删改分页等基础接口的调用封装了。

由于所有的实现类都实现继承了统一的Facade层的接口，那么统一调用也就是自然而然的事情了。所以在Winform界面里面，所有的调用都是使用CallerFactory<T>进行了统一的处理，数据访问的不同不影响接口的处理，三种方式的数据调用，统一都是下面的代码进行处理。

            DictDataInfo info = CallerFactory<IDictDataService>.Instance.FindByID(ID);

            if (info != null)
            {
                SetInfo(info);

                try
                {
                    bool succeed = CallerFactory<IDictDataService>.Instance.Update(info, info.ID.ToString());
                    return succeed;
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    LogTextHelper.Error(ex);
                    MessageDxUtil.ShowError(ex.Message);
                }
            }

系列文章如下所示：

Web API应用架构在Winform混合框架中的应用（1）

Web API应用架构在Winform混合框架中的应用（2）--自定义异常结果的处理

Web API接口设计经验总结

Web API应用架构在Winform混合框架中的应用（3）--Winfrom界面调用WebAPI的过程分解

Web API应用架构在Winform混合框架中的应用（4）--利用代码生成工具快速开发整套应用

Web API应用架构在Winform混合框架中的应用（5）--系统级别字典和公司级别字典并存的处理方式

参考页面：

http://www.yuanjiaocheng.net/Linq/linq-tutorials.html

http://www.yuanjiaocheng.net/Linq/why-linq.html

http://www.yuanjiaocheng.net/Linq/linq-api.html

http://www.yuanjiaocheng.net/Linq/linq-query-syntax.html