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ASP.NET MVC の非同期プログラミング

by WebSurfer 4. October 2020 15:50

ASP.NET MVC アプリで async / await を利用した非同期プログラミングで (1) 使用されるスレッドがどのようになるか、(2) Task.Result などを使った同期コードと非同期コードを混在させるとデッドロックは起きるのか、(3) ConfigureAwait メソッドでデッドロックは回避できるのかについて書きます。(.NET Framework アプリの話です。CORE は未確認)

ASP.NET MVC の非同期プログラミング

ちなみに ASP.NET Web Forms アプリ用の HTTP ハンドラで async / await を使って非同期呼び出しをする話は先の記事「非同期 HTTP ハンドラ (2)」に書きましたので興味があればそちらを見てください。

(1) 使用されるスレッド

ASP.NET で非同期プログラミングを行う目的はスレッドプールにある限られた数のスレッドを有効利用しスループットを向上するためです。そこが UI の応答性の向上を目的としている Windows Forms のような GUI アプリと違うところです。

ASP.NET アプリでは Web サーバーがクライアントから要求を受けるとスレッドプールからスレッドを確保して要求を処置します。非同期操作をしなければ、要求を受けてから応答を返すまで最初に確保したスレッドを保持し続けます。

Web アプリでは、外部のデータベースや Web API などにアクセスしてデータを取得するということが多いと思いますが、それに時間がかかる場合は一旦使っていたスレッドはスレッドプールに戻し、データ取得後の処理はスレッドプールから新たにスレッドを取得して行うようにすればスレッドプールのスレッドの有効利用が可能です。

そのあたりの詳細は Microsoft のドキュメント「ASP.NET の非同期/待機の概要」に図解入りで説明されているので見てください。

非同期プログラミングを行うと await 前後で実際にスレッドは違うのかを ASP.NET MVC アプリで試した結果が上の画像です。そのコードは以下の通りです。

public async Task<ActionResult> AsyncTest()
{
    ViewBag.Id1 = "開始時, ID=" + 
                  Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;

    ViewBag.Id2 = await TimeCosumingMethod();

    ViewBag.Id3 = "終了時, ID=" + 
                  Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;

    return View();
}

private async Task<string> TimeCosumingMethod()
{
    int id = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;

    await Task.Delay(3000);

    return "TimeCosumingMethod の戻り値, ID(IN)=" + id + 
           " / ID(OUT)=" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
}

上の画像の ID の数字 (ManagedThreadId) を見てください。TimeCosumingMethod メソッドの await 前後で ManagedThreadId が 6 から 7 に変わっています。ちなみに、Windows Forms のような GUI アプリでは await 前後いずれも UI スレッドになり ManagedThreadId は変わりません。

ASP.NET でも await で待機するときに現在のコンテキストがキャプチャされ、await 完了後はキャプチャしたコンテキストで続きの処理が行われるのは GUI アプリと同様だそうですが、await 前後で同じになるようにしているのはスレッドではなく HttpContext だそうです。それは仕組み上当たり前&そうせざるを得ないと思います。

(2) Task.Result でデッドロック

先の記事「await と Task.Result によるデッドロック」で書いたような Task.Result を使った同期コードと非同期コードを混在させるとデッドロックは起きるでしょうか?

その記事にも少し書きましたが、上のコードの await TimeCosumingMethod() を TimeCosumingMethod().Result に代えるとデッドロックは起きます。そのメカニズムは以下のようなことであろうと思います。

まず、TimeCosumingMethod().Result で 1 つの同期ブロックが待機中となる。呼び出された TimeCosumingMethod メソッドの await で待機する際にキャプチャされた「現在のコンテキスト」で await 完了後の同期処理を実行しようとする。しかし「現在のコンテキスト」では一度に実行するコードは 1 つのチャンクに限定されている。なので、Result プロパティでの待機が終わるまで await 完了後の同期処理は実行できない。結果デッドロックになる。

(3) ConfigureAwait でデッドロック回避

先の記事「ConfigureAwait によるデッドロックの回避」で書いたように、await 完了後の同期処理を実行するのに、await で待機する際にキャプチャした「現在のコンテキスト」ではなく、別のコンテキストで行えばデッドロックにはなりません。

ConfigureAwait メソッドの使用

以下のコードのように ConfigureAwait(false) を追加することにより、await 完了後の残り処理は、キャプチャしたコンテキストではなく、スレッドプールのコンテキストで処理されるのでデッドロックは回避でき、上の画像のとおり実行が完了します。

public async Task<ActionResult> AsyncTest()
{
    ViewBag.Id1 = "開始時, ID=" + 
                  Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;

    ViewBag.Id2 = TimeCosumingMethod().Result;

    ViewBag.Id3 = "終了時, ID=" + 
                  Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;

    return View();
}

private async Task<string> TimeCosumingMethod()
{
    int id = Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;

    // ConfigureAwait(false) を追加するとデッドロックは回避できる
    await Task.Delay(3000).
        ConfigureAwait(continueOnCapturedContext: false);

    return "TimeCosumingMethod の戻り値, ID(IN)=" + id + 
           " / ID(OUT)=" + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId;
}

ただし、スレッドは await 前後で同じになります。ということは、要求を受けた時に確保したスレッドを応答を返すまでずっと使い続けていたということで、スレッドの有効利用という ASP.NET の非同期の目的は果たせてないようです。

await 前後でスレッドが異なる場合は、await 前にキャプチャしたコンテキストを await 後でも使わないと HttpContext が渡せないが、continueOnCapturedContext: false ではそれができないので同じスレッドを使い続けざるを得ないということではないかと思います。

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MVC

ASP.NET Core Identity 独自実装(その2)

by WebSurfer 6. September 2020 16:29

先の記事「ASP.NET Core Identity 独自実装(その1)」と「Register, Login, Logout 機能の実装」の続きです。

ロール管理画面

先の記事では ASP.NET Core Identity のユーザー認証に用いるデータソースとカスタムプロバイダを作成し、それを用いてユーザー認証機能を実装しました。今回、ロール機能を追加しましたので、その方法などを備忘録として書いておきます。

先の記事「ASP.NET Core Identity 独自実装(その1)」の一番上に表示した画像を���てください。前回、その画像の Data Source, Data Access Layer レイヤーおよび Identity Store レイヤーの中のカスタムプロバイダ UserStore までは作成し、期待通りの動作をすることは確認しました。

今回、ロール機能を実現するためのカスタムプロバイダ RoleStore を実装し、先に作成したカスタムプロバイダ UserStore にロールによるアクセス制限のための機能を追加します。

(1) RoleStore クラスの実装

先に骨組みだけ作っておきましたが、それに中身を実装します。作成済みの UserStore のメソッドを参考にしました。

上位レイヤーにある RoleInManager がこのクラスに定義したメソッドを使って、先に作成済みの Data Access Layer を介して SQL Server の Role テーブルにアクセスし、ロールデータの作成、取得、削除などの操作を行います。

using System;
using System.Linq;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using Microsoft.AspNetCore.Identity;
using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using MvcIdCustom.Models;

namespace MvcIdCustom.DAL
{
    public class RoleStore : IRoleStore<Role>, 
                             IQueryableRoleStore<Role>
    {
        private DataContext db;

        public RoleStore(DataContext db)
        {
            this.db = db;
        }

        public void Dispose()
        {
            Dispose(true);
        }

        protected virtual void Dispose(bool disposing)
        {
            if (disposing)
            {
                if (db != null)
                {
                    db.Dispose();
                    db = null;
                }
            }
        }

        // IQueryableRoleStore<Role> のメンバーの Roles プロパティ
        public IQueryable<Role> Roles
        {
            get { return db.Roles.Select(r => r); }
        }

        // 同じロール名の二重登録の防止機能は上位レイヤーに組み込まれている
        public async Task<IdentityResult> CreateAsync(Role role, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (role == null) throw new ArgumentNullException(nameof(role));

            db.Add(role);

            int rows = await db.SaveChangesAsync(cancellationToken);

            if (rows > 0)
            {
                return IdentityResult.Success;
            }

            return IdentityResult.Failed(
                new IdentityError { Description = $"{role.Name} 登録失敗" });
        }

        // 同じロール名の二重登録の防止機能は上位レイヤーに組み込まれている
        public async Task<IdentityResult> UpdateAsync(Role role, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (role == null) throw new ArgumentNullException(nameof(role));

            db.Update(role);

            int rows = await db.SaveChangesAsync(cancellationToken);

            if (rows > 0)
            {
                return IdentityResult.Success;
            }

            return IdentityResult.Failed(
                new IdentityError { Description = $"{role.Name} 更新失敗" });
        }

        public async Task<IdentityResult> DeleteAsync(Role role, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (role == null) throw new ArgumentNullException(nameof(role));

            db.Remove(role);

            int rows = await db.SaveChangesAsync(cancellationToken);

            if (rows > 0)
            {
                return IdentityResult.Success;
            }

            return IdentityResult.Failed(
                new IdentityError { Description = $"{role.Name} 削除失敗" });
        }

        public Task<string> GetRoleIdAsync(Role role, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (role == null) throw new ArgumentNullException(nameof(role));

            return Task.FromResult(role.Id.ToString());
        }

        public Task<string> GetRoleNameAsync(Role role,
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (role == null) throw new ArgumentNullException(nameof(role));

            return Task.FromResult(role.Name);
        }

        public Task SetRoleNameAsync(Role role, 
            string roleName, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (role == null) throw new ArgumentNullException(nameof(role));
            if (string.IsNullOrEmpty(roleName)) 
                throw new ArgumentException("roleName");

            role.Name = roleName;

            return Task.CompletedTask;
        }

        public Task<string> GetNormalizedRoleNameAsync(Role role, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (role == null) throw new ArgumentNullException(nameof(role));

            return Task.FromResult(role.Name);
        }

        public Task SetNormalizedRoleNameAsync(Role role, 
            string normalizedName, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (role == null) throw new ArgumentNullException(nameof(role));
            if (string.IsNullOrEmpty(normalizedName))
                throw new ArgumentException("normalizedName");

            return Task.CompletedTask;
        }

        public async Task<Role> FindByIdAsync(string roleId, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();

            if (int.TryParse(roleId, out int id))
            {
                return await db.Roles.SingleOrDefaultAsync(r => r.Id == id, 
                    cancellationToken);
            }
            else
            {
                return await Task.FromResult<Role>(null);
            }
        }

        public async Task<Role> FindByNameAsync(string normalizedRoleName, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (string.IsNullOrEmpty(normalizedRoleName))
                throw new ArgumentException("normalizedRoleName");

            Role role = await db.Roles.SingleOrDefaultAsync(
                r => r.Name.Equals(normalizedRoleName.ToLower()), 
                cancellationToken);

            return role;
        }
    }
}

(2) UserStore クラスへの追加

ロールを使えるようにするには、先に作成した UserStore クラス に機能の追加を行う必要があります。

具体的には、以下のように IUserRoleStore<User> インターフェースを継承し、AddToRoleAsunc, GetRolesAsync, IsInRoleAsync, RemoveFromRoleAsync メソッドを実装します。

using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Reflection.Metadata.Ecma335;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace MvcIdCustom.DAL
{
    public class UserStore : IUserStore<User>, 
                             IUserPasswordStore<User>, 
                             IQueryableUserStore<User>, 
                             IUserRoleStore<User>       // 追加
    {

        // ・・・中略・・・

        // Visual Studio のテンプレートで「個別のユーザーアカウント」を
        // 選んで自動生成される AspNetUserRoles テーブルは UserId と
        // RoleId の 2 つのフィールドのみが含まれ、それが連結主キーにな
        // っているので UserId と RoleId の組み合わせが重複することはない。

        // 一方、このプロジェクトで作った UserRole テーブルは Id, UserId,
        // RoleId の 3 つのフィールドを持ち Id が主キーになっている。なの
        // で UserId と RoleId の組み合わせが重複できてしまう。以下のコード
        // では重複設定できないように考えた(つもり)

        public async Task AddToRoleAsync(User user, string roleName, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (user == null) throw new ArgumentNullException(nameof(user));
            if (string.IsNullOrEmpty(roleName)) 
                throw new ArgumentException("roleName");

            // roleName に該当する Role オブジェクトを取得
            var role = await db.Roles.SingleOrDefaultAsync(
                             role => role.Name.Equals(roleName), 
                             cancellationToken);

            // roleName という名前のロールは存在しないので何もせず return
            if (role == null) return;

            // UserRole テーブルの UserId と RoleId が user.Id と role.Id
            // と一致する UserRole オブジェクトを取得
            var userRole = await db.UserRoles.SingleOrDefaultAsync(
                                 userRole => userRole.UserId.Equals(user.Id) && 
                                             userRole.RoleId.Equals(role.Id),
                                 cancellationToken);

            // user は roleName という名前のロールには既にアサイン済みなので
            // 何もせず return
            if (userRole != null) return;

            userRole = new UserRole
            {
                UserId = user.Id,
                RoleId = role.Id
            };

            db.UserRoles.Add(userRole);
            await db.SaveChangesAsync(cancellationToken);
        }

        public async Task RemoveFromRoleAsync(User user, string roleName, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (user == null) throw new ArgumentNullException(nameof(user));
            if (string.IsNullOrEmpty(roleName)) 
                throw new ArgumentException("roleName");

            // roleName に該当する Role オブジェクトを取得
            var role = await db.Roles.SingleOrDefaultAsync(
                             role => role.Name.Equals(roleName), 
                             cancellationToken);

            // roleName という名前のロールは存在しないので何もせず return
            if (role == null) return;

            // UserRole テーブルの UserId と RoleId が user.Id と role.Id
            // と一致する UserRole オブジェクトを取得
            var userRole = await db.UserRoles.SingleOrDefaultAsync(
                                userRole => userRole.UserId.Equals(user.Id) &&
                                            userRole.RoleId.Equals(role.Id), 
                                cancellationToken);

            // user は roleName という名前のロールにはアサインされてないので
            // 何もせず return
            if (userRole == null) return;

            db.UserRoles.Remove(userRole);
            await db.SaveChangesAsync(cancellationToken);
        }

        public async Task<IList<string>> GetRolesAsync(User user, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (user == null) throw 
                new ArgumentNullException(nameof(user));

            // UserRole テーブルの UserId フィールドが user.Id と一致する
            // UserRole オブジェクトを取得。Include を使ってナビゲーション
            // プロパティ経由 Role を紐づけているので Select メソッドで
            // ロール名のリストを取得できる
            var roleNames = await db.UserRoles
                .Include(userRole => userRole.Role)
                .Where(userRole => userRole.UserId.Equals(user.Id))
                .Select(userRole => userRole.Role.Name).ToListAsync();

            // 一件も見つからない時は null ではなく中身が空(Count がゼロ)
            // の List<string> オブジェクトを返す
            return roleNames;
        }

        public async Task<bool> IsInRoleAsync(User user, string roleName, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (user == null) throw new ArgumentNullException(nameof(user));
            if (string.IsNullOrEmpty(roleName)) 
                throw new ArgumentException("roleName");

            // UserRole テーブルの UserId フィールドが user.Id と一致する
            // UserRole オブジェクトを取得。Include を使ってナビゲーション
            // プロパティ経由 Role を紐づけているので Select メソッドで
            // ロール名のリストを取得できる
            var roleNames = await db.UserRoles
                .Include(userRole => userRole.Role)
                .Where(userRole => userRole.UserId.Equals(user.Id))
                .Select(userRole => userRole.Role.Name).ToListAsync();

            if (roleNames != null && roleNames.Count > 0)
            {
                // 引数 roleName は大文字に変換されて渡されるので ToUpper()
                // がないと true にならない。
                bool isInRole = roleNames.Any(
                                name => name.ToUpper() == roleName);
                return isInRole;
            }

            return false;
        }

        public async Task<IList<User>> GetUsersInRoleAsync(string roleName, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (string.IsNullOrEmpty(roleName)) 
                throw new ArgumentException("roleName");

            // roleName に該当する Role オブジェクトを取得
            var role = await db.Roles.SingleOrDefaultAsync(
                             role => role.Name.Equals(roleName),
                             cancellationToken);

            if (role != null)
            {
                var users = await db.UserRoles
                    .Include(userRole => userRole.User)
                    .Where(userRole => userRole.RoleId.Equals(role.Id))
                    .Select(userRole => userRole.User).ToListAsync();

                // 一件も見つからない時は null ではなく中身が空の
                // List<User> オブジェクトを返すはず
                return users;
            }

            return new List<User>();
        }
    }
}

(3) ロール管理画面の実装

先の記事「ASP.NET Identity のロール管理 (CORE)」と同等な方法で、ロールの表示・追加・変更・削除およびユーザーへのロールのアサイン・解除を行う機能を実装しました。

ただし、その記事に書いた「(1) ロールサービスの追加」は不要ですので注意してください。

実装した機能を使ってロールを作成し、ユーザーをロールにアサインした結果がこの記事の一番上にある画像です。

(4) /Account/AccessDenied の実装

コントローラーやアクションメソッドに [Authorize(Roles ="アドミ")] 属性を付与すると(ロール名は日本語 OK)、「アドミ」ロールを有してないユーザーがアクセスした場合は /Account/AccessDenied にリダイレクトされます。

/Account/AccessDenied を実装してないと、リダイレクトされた際 HTTP 404 Not Found エラーとなってしまいますので実装は必要です。

リダイレクトはフレームワークが自動的に行いますので、ユーザーにアクセス権限がないことを通知するだけの簡単なページを作れば OK です。


以上で完了です。

ロールによるアクセス制限は有効に働くようになります。ユーザーの持つロールに応じて /Account/Login および /Account/AccessDenied へのリダイレクト、許可されていればページの表示が期待通り動きます。

ユーザーがアサインされているロールの削除、ロールがアサインされているユーザーの削除も、内部で階層更新が行われているのか、問題なく実行でき、結果は期待通り SQL Server の当該テーブル反映されます。

その他、同じロール名の二重登録の防止機能が組み込まれており、例えば登録済みの Xxxxx というロール名を登録しようとすると Role name 'Xxxxx' is already taken. というエラーメッセージが出て登録に失敗します。

上記は上位レイヤーで処理されているようです。上記以外にもパスワードのハッシュや認証クッキーの発行など上位レイヤーの機能は多々あり、それを自力で実装するのは非常に難しいので、カスタム化する範囲は Identity Store レイヤー以下でないと手に負えないと思いました。

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CORE

ASP.NET Core Identity 独自実装(その1)

by WebSurfer 4. September 2020 15:30

ASP.NET Core Identity によるユーザー認証に用いるデータソースとプロバイダを独自実装する話を書きます。認証機能の全てを独自実装するわけではありません(そんな実力は自分にはありません)。具体的には、下の画像(Microsoft のドキュメントより借用)にある Data Source, Data Access Layer, Identity Store を自力で実装するだけです。

ASP.NET Identity のアーキテクチャ

この記事のタイトルが「その1」となっているのは、まずはロール機能なしでユーザー認証を実装して「その1」として書き、ロール機能の追加を「その2」で書く予定だからです。(「その2」は途中で挫折するかもしれませんが・・・)

Data Source はユーザー名とパスワードだけを保持する SQL Server とし、Data Access Layer には Entity Framework を用い、Identity Store(プロバイダ)を独自実装して、Register, Login, Logout という基本機能を ASP.NET Core 3.1 MVC アプリで使えるようにしてみました。(アカウントロックアウト、メールを使ったアカウント確認とパスワードリセット、二要素認証などの機能は実装しません)

やってみて思ったのは、既存のデータベースにユーザー情報があってそれをどうしても使わなければならないということでなければ、独自実装を行うのに必要な時間と労力に見合うメリットはなさそうということです。(Visual Studio のテンプレートで「個別のユーザーアカウント」を選んでプロジェクトを生成すれば済むはずですので)

ということで、この記事の情報はあまり役に立たないかもしれませんが、せっかく実装して動くようになったので備忘録として書いておきます。

基本的なことは Mcrosoft のドキュメント Custom storage providers for ASP.NET Core Identity が参考になると思います。それに、"To create a custom storage provider, create the data source, the data access layer, and the store classes that interact with this data access layer (上の画像の緑色と灰色の箱). You don't need to customize the managers or your app code that interacts with them (上の画像の青色の箱)." と書いてあり、それに従いました。

クラスやメソッドのコードなど具体的な実装方法は Using your own database schema and classes with ASP.NET Core Identity and Entity Framework CoreCustomize ASP.NET Core Identity を参考にさせていただきました。

それらの記事をベースに、上の画像の緑色と灰色の箱の部分を自力で実装した手順を以下に書きます。

(1) プロジェクトの作成

プロジェクトの作成

Visual Studio 2019 で Core 3.1 ベースの ASP.NET MVC アプリを認証なしで作成します。プロジェクト名は MvcIdCustom としました。(プロジェクト名は任意です)

(2) NuGet パッケージ

NuGet パッケージ

NuGet パッケージをインストールします。画像の上から 3 つは必須のようです。一番下のパッケージは Visual Studio で Controller / View を生成する場合に必要なもので、ASP.NET Identity とは直接関係なさそうです。

(3) コンテキストクラスの実装

プロジェクトに DAL フォルダを新規に作ってそこにコンテキストクラス DataContext.cs を実装します。フォルダの名前やクラス名は任意ですが、これを使うコードで名前空間の指定などに影響しますので注意してください。

using MvcIdCustom.Models;
using Microsoft.EntityFrameworkCore;

namespace MvcIdCustom.DAL
{
    public class DataContext : DbContext
    {
        public DataContext(DbContextOptions<DataContext> options) : 
            base(options)
        {
        }

        public DbSet<Role> Roles { get; set; }

        public DbSet<User> Users { get; set; }

        public DbSet<UserRole> UserRoles { get; set; }
    }
}

(4) エンティティクラスの実装

既存の Models フォルダにエンティティクラス User, Role, UserRole を実装します。場所は Models フォルダでなくても良いですが、これを使うコードで名前空間の指定などに影響しますので注意してください。

using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel.DataAnnotations;
using System.ComponentModel.DataAnnotations.Schema;

namespace MvcIdCustom.Models
{
    [Table("User")]
    public class User
    {
        [Key, Required]
        public int Id { get; set; }

        [Required, MaxLength(128)]
        public string UserName { get; set; }

        [Required, MaxLength(1024)]
        public string PasswordHash { get; set; }

        public virtual ICollection<UserRole> UserRoles { get; set; }
    }

    [Table("Role")]
    public class Role
    {
        [Key, Required]
        public int Id { get; set; }

        [Required]
        public string Name { get; set; }

        public virtual ICollection<UserRole> UserRoles { get; set; }
    }

    [Table("UserRole")]
    public class UserRole
    {
        [Key, Required]
        public int Id { get; set; }

        [Required, ForeignKey(nameof(User))]
        public int UserId { get; set; }

        [Required, ForeignKey(nameof(Role))]
        public int RoleId { get; set; }

        public virtual Role Role { get; set; }
        public virtual User User { get; set; }
    }
}

User クラスは「個別のユーザーアカウント」を選んでプロジェクトを生成した場合に使われる IdentityUser クラスに該当します。

(5) service と接続文字列の追加

上のコンテキストクラスとエンティティクラスをベースに、Entity Framework Code First の機能を利用して SQL Server に DB を生成するのですが、その前に以下の設定をしておきます。

i) Startup.cs に service を追加

以下のコードを Startup.cs 内の ConfigureServices メソッドに追加します。接続文字列名は任意です。この記事では "Default" としています。

services.AddDbContext<DataContext>(options =>
    options.UseSqlServer(
        Configuration.GetConnectionString("Default")));

ii) 接続文字列を appsettings.json に追加

プロジェクトに appsettings.json ファイルがあるはずなので、それを開いて以下のような接続文字列情報を追加します。全体的に有効な JSON 形式となるよう注意。

"ConnectionStrings": {
    "Default": "Server=(local)\\sqlexpress;Database=MvcIdCustom ..."
}

(6) Add-Migration, Update-Database

Visual Studio のパッケージマネージャーコンソールから Add-Migration CustomUserData コマンド(名前 CustomUserData は任意)を実行します。成功するとプロジェクトに Migrations フォルダと、その中に xxx_CustomUserData.cs ファイルが作られるはずです (xxx はコマンドの実行日時)。

その後 Update-Database を実行すれば、接続文字列に指定した名前(上の例では MvcIdCustom)で DB が生成され、その中にエンティティクラスの Table 属性に指定した名前のテーブルが生成されているはずです。

ここまでで、この記事の一番上の画像の Data Source と Data Access Layer の実装が終わったことになります。次はその上の Identity Store レイヤーの中の UserStore クラスの実装です。

(7) UserStore クラスの実装

参考にした記事をベースに、プロジェクトの DAL フォルダに、UserStore.cs として以下のように実装しました。この上のレイヤーにある UserManager, SignInManager がこのクラスに定義したメソッドを使って動くようです。

実装しましたとか簡単に書きましたが、上位レイヤーと調和を取って動くようにするにはどのように実装すべきかが全く分からず、実はこの実装が一番難問でした。パスワードのハッシュなど行われますが、何処でどう動いているのかさっぱり分かっていません。

using Microsoft.AspNetCore.Identity;
using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using MvcIdCustom.Models;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace MvcIdCustom.DAL
{
    public class UserStore : IUserStore<User>, 
                             IUserPasswordStore<User>, 
                             IQueryableUserStore<User>
    {
        private DataContext db;

        public UserStore(DataContext db)
        {
            this.db = db;
        }

        public void Dispose()
        {
            Dispose(true);
        }

        protected virtual void Dispose(bool disposing)
        {
            if (disposing)
            {
                if (db != null)
                {
                    db.Dispose();
                    db = null;
                }                
            }
        }

        // IQueryableUserStore<User> のメンバー
        public IQueryable<User> Users
        {
            get { return db.Users.Select(u => u); }
        }

        // IUserStore<TUser>
        public Task<string> GetUserIdAsync(User user, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (user == null) throw new ArgumentNullException(nameof(user));

            return Task.FromResult(user.Id.ToString());
        }

        // IUserStore<TUser>
        public Task<string> GetUserNameAsync(User user, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (user == null) throw new ArgumentNullException(nameof(user));

            return Task.FromResult(user.UserName);
        }

        // IUserStore<TUser>
        public Task SetUserNameAsync(User user, 
            string userName, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (user == null) throw new ArgumentNullException(nameof(user));
            if (string.IsNullOrEmpty(userName)) 
                throw new ArgumentException("userName");

            user.UserName = userName;

            return Task.CompletedTask;
        }

        // IUserStore<TUser>
        public Task<string> GetNormalizedUserNameAsync(User user, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (user == null) throw new ArgumentNullException(nameof(user));

            return Task.FromResult(user.UserName);
        }

        // IUserStore<TUser>
        public Task SetNormalizedUserNameAsync(User user, 
            string normalizedName, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (user == null) throw new ArgumentNullException(nameof(user));
            if (string.IsNullOrEmpty(normalizedName)) 
                throw new ArgumentException("normalizedName");

            return Task.CompletedTask;
        }

        // IUserStore<TUser>
        // 同じユーザー名の二重登録の防止機能は上位レイヤーに組み込まれている
        public async Task<IdentityResult> CreateAsync(User user, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (user == null) throw new ArgumentNullException(nameof(user));

            db.Add(user);

            int rows = await db.SaveChangesAsync(cancellationToken);

            if (rows > 0)
            { 
                return IdentityResult.Success;
            }

            return IdentityResult.Failed(
                new IdentityError { Description = $"{user.UserName} 登録失敗" });
        }

        // IUserStore<TUser>
        // 同じユーザー名の二重登録の防止機能は上位レイヤーに組み込まれている
        public async Task<IdentityResult> UpdateAsync(User user, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (user == null) throw new ArgumentNullException(nameof(user));

            db.Update(user);

            int rows = await db.SaveChangesAsync(cancellationToken);

            if (rows > 0)
            {
                return IdentityResult.Success;
            }

            return IdentityResult.Failed(
                new IdentityError { Description = $"{user.UserName} 更新失敗" });
        }

        // IUserStore<TUser>
        public async Task<IdentityResult> DeleteAsync(User user, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (user == null) throw new ArgumentNullException(nameof(user));

            db.Remove(user);

            int rows = await db.SaveChangesAsync(cancellationToken);

            if (rows > 0)
            {
                return IdentityResult.Success;
            }

            return IdentityResult.Failed(
                new IdentityError { Description = $"{user.UserName} 削除失敗" });
        }

        // IUserStore<TUser>
        public async Task<User> FindByIdAsync(string userId, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();

            if (int.TryParse(userId, out int id))
            {
                return await db.Users.SingleOrDefaultAsync(u => u.Id == id, 
                    cancellationToken);
            }
            else
            {
                return await Task.FromResult<User>(null);
            }
        }

        // IUserStore<TUser>
        public async Task<User> FindByNameAsync(string normalizedUserName, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (string.IsNullOrEmpty(normalizedUserName))
                throw new ArgumentException("normalizedUserName");

            User user = await db.Users.SingleOrDefaultAsync(
                u => u.UserName.Equals(normalizedUserName.ToLower()), 
                cancellationToken);

            return user;
        }

        // IUserPasswordStore<TUser>
        public Task SetPasswordHashAsync(User user, 
            string passwordHash, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (user == null) throw new ArgumentNullException(nameof(user));
            if (string.IsNullOrEmpty(passwordHash))
                throw new ArgumentException("passwordHash");

            user.PasswordHash = passwordHash;

            return Task.CompletedTask;
        }

        // IUserPasswordStore<TUser>
        public Task<string> GetPasswordHashAsync(User user, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (user == null) throw new ArgumentNullException(nameof(user));

            return Task.FromResult(user.PasswordHash);
        }

        // IUserPasswordStore<TUser>
        public Task<bool> HasPasswordAsync(User user, 
            CancellationToken cancellationToken = default)
        {
            cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested();
            if (user == null) throw new ArgumentNullException(nameof(user));

            return Task.FromResult(
                !string.IsNullOrWhiteSpace(user.PasswordHash));
        }
    }
}

ロール機能を使えるようにするには IUserRoleStore<User> を継承し、AddToRoleAsunc, GetRolesAsync, IsInRoleAsync, RemoveFromRoleAsync メソッドを実装する必要があるかもしれませんが、それは「その2」で考えることにします。

(8) RoleStore クラスの実装

この記事「その1」ではロール機能は実装しないので必要ないのですが、「その2」で実装する予定ですので骨組みだけ作っておくことにしました。

using System;
using System.Linq;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using Microsoft.AspNetCore.Identity;
using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using MvcIdCustom.Models;

namespace MvcIdCustom.DAL
{
    public class RoleStore : IRoleStore<Role>, IQueryableRoleStore<Role>
    {
        public IQueryable<Role> Roles => throw new NotImplementedException();

        public Task<IdentityResult> CreateAsync(Role role, CancellationToken cancellationToken)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public Task<IdentityResult> DeleteAsync(Role role, CancellationToken cancellationToken)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public void Dispose()
        {
            //throw new NotImplementedException();
        }

        public Task<Role> FindByIdAsync(string roleId, CancellationToken cancellationToken)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public Task<Role> FindByNameAsync(string normalizedRoleName, CancellationToken cancellationToken)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public Task<string> GetNormalizedRoleNameAsync(Role role, CancellationToken cancellationToken)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public Task<string> GetRoleIdAsync(Role role, CancellationToken cancellationToken)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public Task<string> GetRoleNameAsync(Role role, CancellationToken cancellationToken)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public Task SetNormalizedRoleNameAsync(Role role, string normalizedName, CancellationToken cancellationToken)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public Task SetRoleNameAsync(Role role, string roleName, CancellationToken cancellationToken)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        public Task<IdentityResult> UpdateAsync(Role role, CancellationToken cancellationToken)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }
}

上の RoleStore クラスの中身は Visual Studio で自動生成できます。Dispose メソッドの throw new NotImplementedException(); をコメントアウトしておかないとエラーになるので注意してください。

(9) Startup.cs への追加

以下のコードを Startup.cs 内の ConfigureServices メソッドに追加します。

// Tell identity to use custom classes for users and roles
services.AddIdentity<User, Role>()
    .AddDefaultTokenProviders();

// Tell identity to use custom storage provider for users
services.AddTransient<IUserStore<User>, UserStore>();

// Tell identity to use custom storage provider for roles
services.AddTransient<IRoleStore<Role>, RoleStore>();

さらに、認証ミドルウェアを使うために app.UseAuthorization(); を Configure メソッドに追加します。順番があるので注意してください。以下の場所に追加します。

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    // ・・・中略・・・

    app.UseHttpsRedirection();
    app.UseStaticFiles();
    app.UseRouting();

    // 以下の一行を追加
    app.UseAuthentication();
            
    app.UseAuthorization();

    app.UseEndpoints(endpoints =>
    {
        endpoints.MapControllerRoute(
            name: "default",
            pattern: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
    });
}

以上でこの記事の一番上の画像の Data Source, Data Access Layer, Identity Store レイヤーの実装は完了です。ここまでの実装で、先の記事「ASP.NET Identity のユーザー管理 (CORE)」と同じ手段でユーザー情報の表示、追加、変更、削除が可能になることは確認しました。

次は Register, Login, Logout 機能の実装ですが、それを続けてここに書くと一つの記事としては長くなりすぎるので、別の記事「Register, Login, Logout 機能の実装」に書きました。


「その2」も書きました。こちらの記事「ASP.NET Core Identity 独自実装(その2)」です。

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2010年5月にこのブログを立ち上げました。その後 ブログ2 を追加し、ここは ASP.NET 関係のトピックス、ブログ2はそれ以外のトピックスに分けました。

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