理解ASP.NET Core-文件服务器(File Server)

提供静态文件

静态文件默认存放在 Web根目录（Web Root） 中，路径为 项目根目录（Content Root） 下的wwwroot文件夹，也就是{Content Root}/wwwroot。

如果你调用了Host.CreateDefaultBuilder方法，那么在该方法中，会通过UseContentRoot方法，将程序当前工作目录（Directory.GetCurrentDirectory()）设置为项目根目录。.

public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>
    Host.CreateDefaultBuilder(args)
        .ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>
        {
            webBuilder.UseStartup<Startup>();
        });

当然，你也可以通过UseWebRoot扩展方法将默认的路径{Content Root}/wwwroot修改为自定义目录（不过，你改它干啥捏？）

public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>
    Host.CreateDefaultBuilder(args)
        .ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>
        {
            // 配置静态资源的根目录为 mywwwroot， 默认为 wwwroot
            webBuilder.UseWebRoot("mywwwroot");

            webBuilder.UseStartup<Startup>();
        });

为了方便，后面均使用 wwwroot 来表示Web根目录

首先，我们先在 wwwroot 文件夹下创建一个名为 config.json 的文件，内容随便填写

注意，确保 wwwroot 下的文件的属性为“如果较新则复制”或“始终复制”。

接着，我们通过UseStaticFiles扩展方法，来注册静态文件中间件StaticFileMiddleware：

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    app.UseStaticFiles();
}

现在，尝试一下通过 http://localhost:5000/config.json 来获取 wwwroot/config.json 的文件内容吧

如果你的项目中启用SwaggerUI，那么你会发现，即使你没有手动通过调用UseStaticFiles()添加中间件，你也可以访问 wwwroot 文件下的文件，这是因为 SwaggerUIMiddleware 中使用了 StaticFileMiddleware

提供Web根目录之外的文件

上面我们已经能够提供 wwwroot 文件夹内的静态文件了，那如果我们的文件不在 wwwroot 文件夹内，那如何提供呢？

很简单，我们可以针对StaticFileMiddleware中间件进行一些额外的配置，了解一下配置项：

public abstract class SharedOptionsBase
{
    // 用于自定义静态文件的相对请求路径
    public PathString RequestPath { get; set; }

    // 文件提供程序
    public IFileProvider FileProvider { get; set; }

    // 是否补全路径末尾斜杠“/”，并重定向
    public bool RedirectToAppendTrailingSlash { get; set; }
}

public class StaticFileOptions : SharedOptionsBase
{
    // ContentType提供程序
    public IContentTypeProvider ContentTypeProvider { get; set; }
    
    // 如果 ContentTypeProvider 无法识别文件类型，是否仍作为默认文件类型提供
    public bool ServeUnknownFileTypes { get; set; }
    
    // 当 ServeUnknownFileTypes = true 时，若出现无法识别的文件类型，则将该属性的值作为此文件的类型
    // 当 ServeUnknownFileTypes = true 时，必须赋值该属性，才会生效
    public string DefaultContentType { get; set; }
    
    // 当注册了HTTP响应压缩中间件时，是否对文件进行压缩
    public HttpsCompressionMode HttpsCompression { get; set; } = HttpsCompressionMode.Compress;
    
    // 在HTTP响应的 Status Code 和 Headers 设置完毕之后，Body 写入之前进行调用
    // 用于添加或更改 Headers
    public Action<StaticFileResponseContext> OnPrepareResponse { get; set; }
}

假设我们现在有这样一个文件目录结构：

wwwroot

config.json
files

file.json

然后，除了用于提供 wwwroot 静态文件的中间件外，我们还要注册一个用于提供 files 静态文件的中间件：

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    // 提供 wwwroot 静态文件
    app.UseStaticFiles();

    // 提供 files 静态文件
    app.UseStaticFiles(new StaticFileOptions
    {
        FileProvider = new PhysicalFileProvider(Path.Combine(env.ContentRootPath, "files")),
        // 指定文件的访问路径，允许与 FileProvider 中的文件夹不同名
        // 如果不指定，则可通过 http://localhost:5000/file.json 获取，
        // 如果指定，则需要通过 http://localhost:5000/files/file.json 获取
        RequestPath = "/files",
        OnPrepareResponse = ctx =>
        {
            // 配置前端缓存 600s（为了后续示例的良好运行，建议先不要配置该Header）
            ctx.Context.Response.Headers.Add(HeaderNames.CacheControl, "public,max-age=600");
        }
    });
}

建议将公开访问的文件放置到 wwwroot 目录下，而将需要授权访问的文件放置到其他目录下（在调用UseAuthorization之后调用UseStaticFiles并指定文件目录）

提供目录浏览

上面，我们可以通过Url访问某一个文件的内容，而通过UseDirectoryBrowser，注册DirectoryBrowserMiddleware中间件，可以让我们在浏览器中以目录的形式来访问文件列表。

另外，DirectoryBrowserMiddleware中间件的可配置项除了SharedOptionsBase中的之外，还有一个Formatter，用于自定义目录视图。

public class DirectoryBrowserOptions : SharedOptionsBase
{
    public IDirectoryFormatter Formatter { get; set; }
}

示例如下：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddDirectoryBrowser();
}

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    // 通过 http://localhost:5000，即可访问 wwwroot 目录
    app.UseDirectoryBrowser();
    
    // 通过 http://localhost:5000/files，即可访问 files 目录
    app.UseDirectoryBrowser(new DirectoryBrowserOptions
    {
        // 如果指定了没有在 UseStaticFiles 中提供的文件目录，虽然可以浏览文件列表，但是无法访问文件内容
        FileProvider = new PhysicalFileProvider(Path.Combine(env.ContentRootPath, "files")),
        // 这里一定要和 StaticFileOptions 中的 RequestPath 一致，否则会无法访问文件
        RequestPath = "/files"
    });
}

提供默认页

通过UseDefaultFiles，注册DefaultFilesMiddleware中间件，允许在访问静态文件、但未提供文件名的情况下（即传入的是一个目录的路径），提供默认页的展示。

注意：UseDefaultFiles必须在UseStaticFiles之前进行调用。因为DefaultFilesMiddleware仅仅负责重写Url，实际上默认页文件，仍然是通过StaticFilesMiddleware来提供的。

默认情况下，该中间件会按照顺序搜索文件目录下的HTML页面文件：

default.htm
default.html
index.htm
index.html

另外，DefaultFilesMiddleware中间件的可配置项除了SharedOptionsBase中的之外，还有一个DefaultFileNames，是个列表，用于自定义默认页的文件名，里面的默认值就是上面提到的4个文件名。

public class DefaultFilesOptions : SharedOptionsBase
{
    public IList<string> DefaultFileNames { get; set; }
}

示例如下：

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    // 会去 wwwroot 寻找 default.htm 、default.html 、index.htm 或 index.html 文件作为默认页
    app.UseDefaultFiles();

    // 设置 files 目录的默认页
    var defaultFilesOptions = new DefaultFilesOptions();
    defaultFilesOptions.DefaultFileNames.Clear();
    // 指定默认页名称
    defaultFilesOptions.DefaultFileNames.Add("index1.html");
    // 指定请求路径
    defaultFilesOptions.RequestPath = "/files";
    // 指定默认页所在的目录
    defaultFilesOptions.FileProvider = new PhysicalFileProvider(Path.Combine(env.ContentRootPath, "files"));

    app.UseDefaultFiles(defaultFilesOptions);
}

UseFileServer

UseFileServer集成了UseStaticFiles、UseDefaultFiles和UseDirectoryBrowser的功能，用起来方便一些，也是我们项目中使用的首选扩展方法。

先看一下FileServerOptions：

public class FileServerOptions : SharedOptionsBase
{
    public FileServerOptions()
        : base(new SharedOptions())
    {
        StaticFileOptions = new StaticFileOptions(SharedOptions);
        DirectoryBrowserOptions = new DirectoryBrowserOptions(SharedOptions);
        DefaultFilesOptions = new DefaultFilesOptions(SharedOptions);
        EnableDefaultFiles = true;
    }

    public StaticFileOptions StaticFileOptions { get; private set; }

    public DirectoryBrowserOptions DirectoryBrowserOptions { get; private set; }

    public DefaultFilesOptions DefaultFilesOptions { get; private set; }

    // 默认禁用目录浏览
    public bool EnableDirectoryBrowsing { get; set; }

    // 默认启用默认页（在构造函数中初始化的）
    public bool EnableDefaultFiles { get; set; }
}

可以看到，FileServerOptions包含了StaticFileOptions、DirectoryBrowserOptions和DefaultFilesOptions三个选项，可以针对StaticFileMiddleware、DirectoryBrowserMiddleware和DefaultFilesMiddleware进行自定义配置。另外，其默认启用了静态文件和默认页，禁用了目录浏览。

下面举个例子熟悉一下：

假设文件目录：

files
- images
  
  1.jpg
- file.json
- myindex.html

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    // 如果将 EnableDirectoryBrowsing 设为 true，记得注册服务
    services.AddDirectoryBrowser();
}

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{   
    // 启用 StaticFileMiddleware
    // 启用 DefaultFilesMiddleware
    // 禁用 DirectoryBrowserMiddleware
    // 默认指向 wwwroot
    app.UseFileServer();
    
    // 针对 files 文件夹配置
    var fileServerOptions = new FileServerOptions
    {
        FileProvider = new PhysicalFileProvider(Path.Combine(env.ContentRootPath, "files")),
        RequestPath = "/files",
        EnableDirectoryBrowsing = true
    };
    fileServerOptions.StaticFileOptions.OnPrepareResponse = ctx =>
    {
        // 配置缓存600s
        ctx.Context.Response.Headers.Add(HeaderNames.CacheControl, "public,max-age=600");
    };
    fileServerOptions.DefaultFilesOptions.DefaultFileNames.Clear();
    fileServerOptions.DefaultFilesOptions.DefaultFileNames.Add("myindex.html");
    app.UseFileServer(fileServerOptions);
}

当访问 http://localhost:5000/files 时，由于在DefaultFilesOptions.DefaultFileNames中添加了文件名myindex.html，所以可以找到默认页，此时会显示默认页的内容。

假如我们没有在DefaultFilesOptions.DefaultFileNames中添加文件名myindex.html，那么便找不到默认页，但由于启用了DirectoryBrowsing，所以此时会展示文件列表。

核心配置项

FileProvider

上面我们已经见过PhysicalFileProvider了，它仅仅是众多文件提供程序中的一种。所有的文件提供程序均实现了IFileProvider接口：

public interface IFileProvider
{
    // 获取给定路径的目录信息，可枚举该目录中的所有文件
    IDirectoryContents GetDirectoryContents(string subpath);

    // 获取给定路径的文件信息
    IFileInfo GetFileInfo(string subpath);

    // 创建指定 filter 的 ChangeToken
    IChangeToken Watch(string filter);
}

public interface IDirectoryContents : IEnumerable<IFileInfo>, IEnumerable
{
    bool Exists { get; }
}

public interface IFileInfo
{
    bool Exists { get; }

    bool IsDirectory { get; } 

    DateTimeOffset LastModified { get; }

    // 字节（bytes）长度
    // 如果是目录或文件不存在，则是 -1
    long Length { get; }

    // 目录或文件名，纯文件名，不包括路径
    string Name { get; }

    // 文件路径，包含文件名
    // 如果文件无法直接访问，则返回 null
    string PhysicalPath { get; }

    // 创建该文件只读流
    Stream CreateReadStream();
}

常用的文件提供程序有以下三种：

PhysicalFileProvider
ManifestEmbeddedFileProvider
CompositeFileProvider

glob模式

在介绍这三种文件提供程序之前，先说一下glob模式，即通配符模式。两个通配符分别是*和**。

*：匹配当前目录层级（不包含子目录）下的任何内容、任何文件名或任何文件扩展名，可以通过/、\和.进行分隔。
**：匹配目录多层级（包含子目录）的任何内容，用于递归匹配多层级目录的多个文件。

PhysicalFileProvider

PhysicalFileProvider用于提供物理文件系统的访问。该提供程序需要将文件路径范围限定在一个目录及其子目录中，不能访问目录外部的内容。

当实例化该文件提供程序时，需要提供一个绝对的目录路径，作为文件目录的root。

PhysicalFileProvider目录或文件路径不支持glob（通配符）模式。

ManifestEmbeddedFileProvider

ManifestEmbeddedFileProvider用于提供嵌入在程序集中的文件的访问。

可能你对这个嵌入文件比较陌生，没关系，请按照下面的步骤来：

安装Nuget包：Install-Package Microsoft.Extensions.FileProviders.Embedded

编辑.csproj文件：

添加<GenerateEmbeddedFilesManifest>，并设置为true

使用<EmbeddedResource>添加要嵌入的文件

以下是 .csproj 文件的示例：

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk.Web">
  <PropertyGroup>
    <TargetFramework>net5.0</TargetFramework>
    <GenerateEmbeddedFilesManifest>true</GenerateEmbeddedFilesManifest>
  </PropertyGroup>

  <ItemGroup>
    <PackageReference Include="Microsoft.Extensions.FileProviders.Embedded" Version="5.0.11" />
  </ItemGroup>

  <ItemGroup>
    <EmbeddedResource Include="files\**" />
  </ItemGroup>
</Project>

现在我们通过ManifestEmbeddedFileProvider来提供嵌入到程序集的 files 目录下文件的访问：

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
     var fileServerOptions = new FileServerOptions();
    fileServerOptions.StaticFileOptions.FileProvider = new ManifestEmbeddedFileProvider(Assembly.GetExecutingAssembly(), "/files");
    fileServerOptions.StaticFileOptions.RequestPath = "/files";

    app.UseFileServer(fileServerOptions);
}

现在，你可以通过 http://localhost:5000/files/file.json 来访问文件了。

CompositeFileProvider

CompositeFileProvider用于将多种文件提供程序进行集成。

如：

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    var fileServerOptions = new FileServerOptions();
    var fileProvider = new CompositeFileProvider(
        env.WebRootFileProvider,
        new ManifestEmbeddedFileProvider(Assembly.GetExecutingAssembly(), "/files")
    );
    fileServerOptions.StaticFileOptions.FileProvider = fileProvider;
    fileServerOptions.StaticFileOptions.RequestPath = "/composite";

    app.UseFileServer(fileServerOptions);
}

现在，你可以通过 http://localhost:5000/composite/file.json 来访问文件了。

ContentTypeProvider

Http请求头中的Content-Type大家一定很熟悉，ContentTypeProvider就是用来提供文件扩展名和MIME类型映射关系的。

若我们没有显示指定ContentTypeProvider，则框架默认使用FileExtensionContentTypeProvider，其实现了接口IContentTypeProvider：

public interface IContentTypeProvider
{
    // 尝试根据文件路径，获取对应的 MIME 类型
    bool TryGetContentType(string subpath, out string contentType);
}

public class FileExtensionContentTypeProvider : IContentTypeProvider
{
    public FileExtensionContentTypeProvider()
        : this(new Dictionary<string, string>(StringComparer.OrdinalIgnoreCase)
        {
            // ...此处省略一万字
        }
    {
    }

    public FileExtensionContentTypeProvider(IDictionary<string, string> mapping)
    {
        Mappings = mapping;
    }

    public IDictionary<string, string> Mappings { get; private set; }

    public bool TryGetContentType(string subpath, out string contentType)
    {
        string extension = GetExtension(subpath);
        if (extension == null)
        {
            contentType = null;
            return false;
        }
        return Mappings.TryGetValue(extension, out contentType);
    }

    private static string GetExtension(string path)
    {
        // 没有使用 Path.GetExtension() 的原因是：当路径中存在无效字符时，其会抛出异常，而这里不应抛出异常。

        if (string.IsNullOrWhiteSpace(path))
        {
            return null;
        }

        int index = path.LastIndexOf('.');
        if (index < 0)
        {
            return null;
        }

        return path.Substring(index);
    }
}

在FileExtensionContentTypeProvider的无参构造函数中，默认添加了380种已知的文件扩展名和MIME类型的映射，存放在Mappings属性中。你也可以添加自定义的映射，或移除不想要的映射。

核心中间件

StaticFileMiddleware

通过UseStaticFiles扩展方法，可以方便的注册StaticFileMiddleware中间件：

public static class StaticFileExtensions
{
    public static IApplicationBuilder UseStaticFiles(this IApplicationBuilder app)
    {
        return app.UseMiddleware<StaticFileMiddleware>();
    }
    
    public static IApplicationBuilder UseStaticFiles(this IApplicationBuilder app, string requestPath)
    {
        return app.UseStaticFiles(new StaticFileOptions
        {
            RequestPath = new PathString(requestPath)
        });
    }

    public static IApplicationBuilder UseStaticFiles(this IApplicationBuilder app, StaticFileOptions options)
    {
        return app.UseMiddleware<StaticFileMiddleware>(Options.Create(options));
    }
}

紧接着查看StaticFileMiddleware的Invoke方法：

public class StaticFileMiddleware
{
    private readonly StaticFileOptions _options;
    private readonly PathString _matchUrl;
    private readonly RequestDelegate _next;
    private readonly ILogger _logger;
    private readonly IFileProvider _fileProvider;
    private readonly IContentTypeProvider _contentTypeProvider;

    public StaticFileMiddleware(RequestDelegate next, IWebHostEnvironment hostingEnv, IOptions<StaticFileOptions> options, ILoggerFactory loggerFactory)
    {
        _next = next;
        _options = options.Value;
        // 若未指定 ContentTypeProvider，则默认使用 FileExtensionContentTypeProvider
        _contentTypeProvider = _options.ContentTypeProvider ?? new FileExtensionContentTypeProvider();
        // 若未指定 FileProvider，则默认使用 hostingEnv.WebRootFileProvider
        _fileProvider = _options.FileProvider ?? Helpers.ResolveFileProvider(hostingEnv);
        _matchUrl = _options.RequestPath;
        _logger = loggerFactory.CreateLogger<StaticFileMiddleware>();
    }

    public Task Invoke(HttpContext context)
    {
        // 若已匹配到 Endpoint，则跳过
        if (!ValidateNoEndpoint(context))
        {
            _logger.EndpointMatched();
        }
        // 若HTTP请求方法不是 Get，也不是 Head，则跳过
        else if (!ValidateMethod(context))
        {
            _logger.RequestMethodNotSupported(context.Request.Method);
        }
        // 如果请求路径不匹配，则跳过
        else if (!ValidatePath(context, _matchUrl, out var subPath))
        {
            _logger.PathMismatch(subPath);
        }
        // 如果 ContentType 不受支持，则跳过
        else if (!LookupContentType(_contentTypeProvider, _options, subPath, out var contentType))
        {
            _logger.FileTypeNotSupported(subPath);
        }
        else
        {
            // 尝试提供静态文件
            return TryServeStaticFile(context, contentType, subPath);
        }

        return _next(context);
    }

    private static bool ValidateNoEndpoint(HttpContext context) => context.GetEndpoint() == null;

    private static bool ValidateMethod(HttpContext context) => Helpers.IsGetOrHeadMethod(context.Request.Method);

    internal static bool ValidatePath(HttpContext context, PathString matchUrl, out PathString subPath) => Helpers.TryMatchPath(context, matchUrl, forDirectory: false, out subPath);

    internal static bool LookupContentType(IContentTypeProvider contentTypeProvider, StaticFileOptions options, PathString subPath, out string contentType)
    {
        // 查看 Provider 中是否支持该 ContentType
        if (contentTypeProvider.TryGetContentType(subPath.Value, out contentType))
        {
            return true;
        }

        // 如果提供未知文件类型，则将其设置为默认 ContentType
        if (options.ServeUnknownFileTypes)
        {
            contentType = options.DefaultContentType;
            return true;
        }

        return false;
    }

    private Task TryServeStaticFile(HttpContext context, string contentType, PathString subPath)
    {
        var fileContext = new StaticFileContext(context, _options, _logger, _fileProvider, contentType, subPath);

        // 如果文件不存在，则跳过
        if (!fileContext.LookupFileInfo())
        {
            _logger.FileNotFound(fileContext.SubPath);
        }
        else
        {
            // 若文件存在，则提供该静态文件
            return fileContext.ServeStaticFile(context, _next);
        }

        return _next(context);
    }
}

DirectoryBrowserMiddleware

通过UseDirectoryBrowser扩展方法，可以方便的注册DirectoryBrowserMiddleware中间件：

public static class DirectoryBrowserExtensions
{
    public static IApplicationBuilder UseDirectoryBrowser(this IApplicationBuilder app)
    {
        return app.UseMiddleware<DirectoryBrowserMiddleware>();
    }

    public static IApplicationBuilder UseDirectoryBrowser(this IApplicationBuilder app, string requestPath)
    {
        return app.UseDirectoryBrowser(new DirectoryBrowserOptions
        {
            RequestPath = new PathString(requestPath)
        });
    }

    public static IApplicationBuilder UseDirectoryBrowser(this IApplicationBuilder app, DirectoryBrowserOptions options)
    {
        return app.UseMiddleware<DirectoryBrowserMiddleware>(Options.Create(options));
    }
}

紧接着查看DirectoryBrowserMiddleware的Invoke方法：

public class DirectoryBrowserMiddleware
{
    private readonly DirectoryBrowserOptions _options;
    private readonly PathString _matchUrl;
    private readonly RequestDelegate _next;
    private readonly IDirectoryFormatter _formatter;
    private readonly IFileProvider _fileProvider;

    public DirectoryBrowserMiddleware(RequestDelegate next, IWebHostEnvironment hostingEnv, IOptions<DirectoryBrowserOptions> options)
        : this(next, hostingEnv, HtmlEncoder.Default, options)
    {
    }

    public DirectoryBrowserMiddleware(RequestDelegate next, IWebHostEnvironment hostingEnv, HtmlEncoder encoder, IOptions<DirectoryBrowserOptions> options)
    {
        _next = next;
        _options = options.Value;
        // 若未指定 FileProvider，则默认使用 hostingEnv.WebRootFileProvider
        _fileProvider = _options.FileProvider ?? Helpers.ResolveFileProvider(hostingEnv);
        _formatter = _options.Formatter ?? new HtmlDirectoryFormatter(encoder);
        _matchUrl = _options.RequestPath;
    }

    public Task Invoke(HttpContext context)
    {
        // 若已匹配到 Endpoint，则跳过
        // 若HTTP请求方法不是 Get，也不是 Head，则跳过
        // 如果请求路径不匹配，则跳过
        // 若文件目录不存在，则跳过
        if (context.GetEndpoint() == null
            && Helpers.IsGetOrHeadMethod(context.Request.Method)
            && Helpers.TryMatchPath(context, _matchUrl, forDirectory: true, subpath: out var subpath)
            && TryGetDirectoryInfo(subpath, out var contents))
        {
            if (_options.RedirectToAppendTrailingSlash && !Helpers.PathEndsInSlash(context.Request.Path))
            {
                Helpers.RedirectToPathWithSlash(context);
                return Task.CompletedTask;
            }

            // 生成文件浏览视图
            return _formatter.GenerateContentAsync(context, contents);
        }

        return _next(context);
    }

    private bool TryGetDirectoryInfo(PathString subpath, out IDirectoryContents contents)
    {
        contents = _fileProvider.GetDirectoryContents(subpath.Value);
        return contents.Exists;
    }
}

DefaultFilesMiddleware

通过UseDefaultFiles扩展方法，可以方便的注册DefaultFilesMiddleware中间件：

public static class DefaultFilesExtensions
{
    public static IApplicationBuilder UseDefaultFiles(this IApplicationBuilder app)
    {
        return app.UseMiddleware<DefaultFilesMiddleware>();
    }

    public static IApplicationBuilder UseDefaultFiles(this IApplicationBuilder app, string requestPath)
    {
        return app.UseDefaultFiles(new DefaultFilesOptions
        {
            RequestPath = new PathString(requestPath)
        });
    }

    public static IApplicationBuilder UseDefaultFiles(this IApplicationBuilder app, DefaultFilesOptions options)
    {
        return app.UseMiddleware<DefaultFilesMiddleware>(Options.Create(options));
    }
}

紧接着查看DefaultFilesMiddleware的Invoke方法：

public class DefaultFilesMiddleware
{
    private readonly DefaultFilesOptions _options;
    private readonly PathString _matchUrl;
    private readonly RequestDelegate _next;
    private readonly IFileProvider _fileProvider;

    public DefaultFilesMiddleware(RequestDelegate next, IWebHostEnvironment hostingEnv, IOptions<DefaultFilesOptions> options)
    {
        _next = next;
        _options = options.Value;
        // 若未指定 FileProvider，则默认使用 hostingEnv.WebRootFileProvider
        _fileProvider = _options.FileProvider ?? Helpers.ResolveFileProvider(hostingEnv);
        _matchUrl = _options.RequestPath;
    }
    
    public Task Invoke(HttpContext context)
    {
        // 若已匹配到 Endpoint，则跳过
        // 若HTTP请求方法不是 Get，也不是 Head，则跳过
        // 如果请求路径不匹配，则跳过
        if (context.GetEndpoint() == null
            && Helpers.IsGetOrHeadMethod(context.Request.Method)
            && Helpers.TryMatchPath(context, _matchUrl, forDirectory: true, subpath: out var subpath))
        {
            var dirContents = _fileProvider.GetDirectoryContents(subpath.Value);
            if (dirContents.Exists)
            {
                for (int matchIndex = 0; matchIndex < _options.DefaultFileNames.Count; matchIndex++)
                {
                    string defaultFile = _options.DefaultFileNames[matchIndex];
                    var file = _fileProvider.GetFileInfo(subpath.Value + defaultFile);
                    
                    // 找到了默认页
                    if (file.Exists)
                    {
                        if (_options.RedirectToAppendTrailingSlash && !Helpers.PathEndsInSlash(context.Request.Path))
                        {
                            Helpers.RedirectToPathWithSlash(context);
                            return Task.CompletedTask;
                        }
                        
                        // 重写为默认页的Url，后续通过 StaticFileMiddleware 提供该页面
                        context.Request.Path = new PathString(Helpers.GetPathValueWithSlash(context.Request.Path) + defaultFile);
                        break;
                    }
                }
            }
        }

        return _next(context);
    }
}

FileServer

FileServer并不是某个具体的中间件，它的实现还是依赖了StaticFileMiddleware、DirectoryBrowserMiddleware和DefaultFilesMiddleware这3个中间件。不过，我们可以看一下UseFileServer里的逻辑：

public static class FileServerExtensions
{
    public static IApplicationBuilder UseFileServer(this IApplicationBuilder app)
    {
        return app.UseFileServer(new FileServerOptions());
    }

    public static IApplicationBuilder UseFileServer(this IApplicationBuilder app, bool enableDirectoryBrowsing)
    {
        return app.UseFileServer(new FileServerOptions
        {
            EnableDirectoryBrowsing = enableDirectoryBrowsing
        });
    }

    public static IApplicationBuilder UseFileServer(this IApplicationBuilder app, string requestPath)
    {
        return app.UseFileServer(new FileServerOptions
        {
            RequestPath = new PathString(requestPath)
        });
    }

    public static IApplicationBuilder UseFileServer(this IApplicationBuilder app, FileServerOptions options)
    {
        // 启用默认页
        if (options.EnableDefaultFiles)
        {
            app.UseDefaultFiles(options.DefaultFilesOptions);
        }

        // 启用目录浏览
        if (options.EnableDirectoryBrowsing)
        {
            app.UseDirectoryBrowser(options.DirectoryBrowserOptions);
        }

        return app.UseStaticFiles(options.StaticFileOptions);
    }
}

FileProvider in IWebHostingEnvironment

在接口IHostingEnvironment中，包含ContentRootFileProvider和WebRootFileProvider两个文件提供程序。下面我们就看一下他们是如何被初始化的。

internal class GenericWebHostBuilder : IWebHostBuilder, ISupportsStartup, ISupportsUseDefaultServiceProvider
{
    private WebHostBuilderContext GetWebHostBuilderContext(HostBuilderContext context)
    {
        if (!context.Properties.TryGetValue(typeof(WebHostBuilderContext), out var contextVal))
        {
            var options = new WebHostOptions(context.Configuration, Assembly.GetEntryAssembly()?.GetName().Name);
            var webHostBuilderContext = new WebHostBuilderContext
            {
                Configuration = context.Configuration,
                HostingEnvironment = new HostingEnvironment(),
            };
            
            // 重点在这里，看这个 Initialize 方法
            webHostBuilderContext.HostingEnvironment.Initialize(context.HostingEnvironment.ContentRootPath, options);
            context.Properties[typeof(WebHostBuilderContext)] = webHostBuilderContext;
            context.Properties[typeof(WebHostOptions)] = options;
            return webHostBuilderContext;
        }

        var webHostContext = (WebHostBuilderContext)contextVal;
        webHostContext.Configuration = context.Configuration;
        return webHostContext;
    }
}

internal static class HostingEnvironmentExtensions
{
    internal static void Initialize(this IWebHostEnvironment hostingEnvironment, string contentRootPath, WebHostOptions options)
    {
        hostingEnvironment.ApplicationName = options.ApplicationName;
        hostingEnvironment.ContentRootPath = contentRootPath;
        // 初始化 ContentRootFileProvider
        hostingEnvironment.ContentRootFileProvider = new PhysicalFileProvider(hostingEnvironment.ContentRootPath);

        var webRoot = options.WebRoot;
        if (webRoot == null)
        {
            // 如果 /wwwroot 目录存在，则设置为Web根目录
            var wwwroot = Path.Combine(hostingEnvironment.ContentRootPath, "wwwroot");
            if (Directory.Exists(wwwroot))
            {
                hostingEnvironment.WebRootPath = wwwroot;
            }
        }
        else
        {
            hostingEnvironment.WebRootPath = Path.Combine(hostingEnvironment.ContentRootPath, webRoot);
        }

        if (!string.IsNullOrEmpty(hostingEnvironment.WebRootPath))
        {
            hostingEnvironment.WebRootPath = Path.GetFullPath(hostingEnvironment.WebRootPath);
            if (!Directory.Exists(hostingEnvironment.WebRootPath))
            {
                Directory.CreateDirectory(hostingEnvironment.WebRootPath);
            }
            
            // 初始化 WebRootFileProvider
            hostingEnvironment.WebRootFileProvider = new PhysicalFileProvider(hostingEnvironment.WebRootPath);
        }
        else
        {
            hostingEnvironment.WebRootFileProvider = new NullFileProvider();
        }

        hostingEnvironment.EnvironmentName =
            options.Environment ??
            hostingEnvironment.EnvironmentName;
    }
}

注意

使用UseDirectoryBrowser和UseStaticFiles提供文件浏览和访问时，URL 受大小写和基础文件系统字符的限制。例如，Windows 不区分大小写，但 macOS 和 Linux 区分大小写。
如果使用 IIS 托管应用，那么 IIS 自带的静态文件处理器是不工作的，均是使用 ASP.NET Core Module 进行处理的，包括静态文件处理。

小结

使用UseFileServer扩展方法提供文件浏览和访问，其集成了UseStaticFiles、UseDirectoryBrowser和UseDefaultFiles三个中间件的功能。
- UseStaticFiles：注册StaticFilesMiddleware，提供文件访问
- UseDirectoryBrowser：注册DirectoryBrowserMiddleware，提供文件目录浏览
- UseDefaultFiles：注册DefaultFilesMiddleware，当Url未指定访问的文件名时，提供默认页。
文件提供程序均实现了接口IFileProvider，常用的文件提供程序有以下三种：
- PhysicalFileProvider：提供物理文件系统的访问
- ManifestEmbeddedFileProvider：提供嵌入在程序集中的文件的访问
- CompositeFileProvider：用于将多种文件提供程序进行集成。
可通过IWebHostingEnvironment获取ContentRootFileProvider（默认目录为项目根目录）和WebRootFileProvider（默认目录为Web根目录）。