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asp.net core 3.x 通用主机原理及使用

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一、前言

只是讲asp.net core 3.x通用主机的大致原理,这些东西是通过查看源码以及自己根据经验总结得来的,在文章中不会深入源码,因为个人觉得懂原理就晓得扩展点,后期碰到有需求的时候再仔细去研究源码也不迟。
阅读前你应该先去了解下(推荐博客园老A的博客):

  • asp.net core中的依赖注入、
  • 配置,

讲解的方式是:

  1. 概述
  2. 逐一介绍核心类及扩展方式
  3. 通常我们如何使用
  4. 总结

二、概述

以前的控制台应用程序、winform程序启动时main首先被执行,后续都是我们自己的代码来实现框架和业务上的东东,比如我们要使用配置就ConfigurationManager.AppSettings... 若想使用依赖注入则需要引入第三方框架,比如autofact。asp.net framework时代也类似

在.net core 3.0之前的版本默认使用的是IWebHost,它内部定义了IOC容器(服务注册体现在Startup.ConfigServices),和各种配置源的设置(体现在Program配置主机时),我们后续的Controler、View、包括业务代码可以很容易做依赖注入和获取配置信息(包括运用选项模式)

有时候我们希望写一个服务,但是这个服务并不是用来做api/web,处理http请求的,比如想做一个物联网的后端采集服务,一直等待远端硬件设备提交实时数据过来,后端进行处理。但是又希望使用asp.net core提供的 配置、依赖注入、日志 和其它功能。后来微软就将asp.net core中的这套东西抽离出来了,叫做通用主机,用来承载任何服务,这些自定义服务中就可以很方便地使用配置、依赖注入、日志、和其它功能。现在asp.net core只是由通用主机承载的其中一种服务。

2.1、默认情况下主要的实现思路是:

2.1.1、定义(微软定义好的):

  • 定义HOST,它包含IOC根容器、主机和应用程序的生命周期事件定定义、IHostedService集合(一个实例就是一个服务或者叫应用,asp.net core就是一个这样的实例)
  • 允许调用方提供一堆委托来向IOC中注册服务、和设置主机和应用的“配置源”
  • 提供向主机添加IHostedService的实现对象的方法
  • 允许调用方注册主机和应用在启动和停止阶段触发的相应事件

2.1.2、配置(我们的代码,微软定义很多辅助方法):

  • 创建IHost实例
  • 向Host的IOC容器中注册各种服务
  • 配置主机和应用程序的“配置源
  • 向主机内部添加IHostedService实例(也就是我们最终的服务)
  • 主机和应用的生命周期事件,来实现一些特殊任务

2.1.3、启动阶段(微软定义好的)

  • 上面所谓的配置基本都是通过委托实现的(通常微软提供的各种扩展方法最终也是执行委托),回调这些委托以设置“配置源”和注册服务
  • 最后遍历启动HostedService
  • 在启动过程中还会回调相应的生命周期事件

2.2、啥是应用?

上面提了几次“应用”,现在对于主机来说asp.net core框架就是一个应用、我们上面举例说的"物联网后端服务"是另一个应用。从代码上来说就是一个IHostedService的实现。
主机和应用是一对多的关系,多个应用可以共享主机的信息,如:主机的IOC容器、主机的配置。应用配置。应用当然也可以自己去创建自己的IOC根容器和配置对象

主机配置和应用配置有关系?这两个配置对象都存在于Host中,主机配置是只跟主机相关的配置,应用配置是主机中多个应用共享的配置,如果主机中只有一个应用,那么完全可以拿它做最终的应用配置。另外应用配置包含主机配置

注意:在理解时要记住我们现在的目的是讲解通用主机,意思是可以承载你自己定义的服务的主机,别去想什么mvc controller action 路由之类的

三、核心类

下面分别介绍下主机中的几个核心默认实现类,几乎每个类都有对应的接口,为了缩短篇幅、便于理解就不讲接口了。

3.1、Host

它代表主机,用来宿主(承载)我们应用(一个IHostedService的实现)。
主要包含:日志、主机和应用的生命周期事件、IOC根容器、主机的选项对象、启动停止/停止方法。
接口中只定义了:IOC根容器 + Start + Stop方法
它在Program.Main中被创建、配置和启动

默认实现Microsoft.Extensions.Hosting.Internal.Host,它是一个internal的类,这个主机将来被启动时:

  • 触发主机的WaitForStartAsync事件
  • 逐一启动主机累不的hostedService
  • 触发_applicationLifetime?.NotifyStarted();事件
  • 停止时就反过来,先逐一停止hostedService,触发响应事件、最后停止主机

扩展:

因为默认Host是internal修饰的,所以无法继承

  • 自定义实现IHost;(这不说了,你可以随心所欲)
  • 订阅主机和应用的生命周期事件(实现IHostLifetime、IHostApplicationLifetime并添加到IOC容器)

大部分情况下方式2实现起来更容易也更常见

提一嘴,asp.net core 3.x现在也是使用的这个默认主机,只是在上面做了根web相关的配置,将在下一篇讲解

3.2、HostBuilder

Host的职责只是完成主机该有的功能,那么它的创建及配置最好另外定义一个类HostBuilder,它是Host的创建器(工厂),我们通常

  • 在系统启动时(Program.Man)先创建HostBuilder,
  • 然后进行配置(向IOC容器注册服务,设置主机和应用的"配置源"),
  • 最后调用Build方法生成我们最终的Host

通过接口IHostBuilder源码可以初略看出它(通过委托的方式)提供以下功能

  • 设置主机和应用的“配置源”
  • 配置IOC容器本身
  • 想IOC容器添加服务
  • 根据以后配置创建Host
  • 有个Properties属性,是个字典类型,可以在构建Host的多个步骤中传递数据

扩展:

对于我们使用者来说主要是通过它的方法向内部塞入各种委托,以达到向IOC容器注册服务和设置主机和应用的“配置源”
也可以但估计很少去实现主机的IHostBuilder;继承HostBuilder意义也不大,因为它没有提供抽象和虚方法

默认Build流程
初始化主机配置对象IConfiguration,主要是回调,主机没有做其它的
初始化主机环境对象_hostingEnvironment

  • 应用程序名字从上一步的主机配置里来
  • 环境名(开发?调试?)从配置里来,若没有则默认是生产模式"Production"
  • 内容根也从配置里来,若没有则是当前程序路径
  • 根据内容跟创建一个ContentRootFileProvider 实现类是PhysicalFileProvider

初始化HostBuilderContext,根据上面的配置和环境创建这个上下文(这里只是暂时用的主机配置,下面会被替换成应用的配置)
初始化应用配置

  • 以上面的内容根作为配置查找的根(若将来提供物理文件作为配置源时需要此属性)
  • 将主机配置塞入这个应用配置,所以应用配置=主机配置+回调后的配置
  • 最后将HostBuilderContext的Configuration替换为此配置对象

创建IOC容器

  • 创建ServiceCollection,并将上面的几个对象以单利模式放入进去
  • 还要放入IHostApplicationLifetime和IHostLifetime和Host
  • 开启选项模式,注册日志
  • 回调configureServicesAction
  • 调用工厂_serviceProviderFactory创建ServiceProvider
  • 回调_configureContainerActions
  • 最后返回容器

调用容器解析并返回Host

3.3、HostBuilder的工厂方法Host.CreateDefaultBuilder

上面有了Host,也有了对应的创建器HostBuilder,为啥还要再提供一个工厂方法呢?
因为职责分离原则,Host只负责承载应用并提供容器和设置配置源;HostBuilder只是负责配置并创建Host,尽可能提供一些默认值(前提时将来调用方未提供那些参数)。此时我们可以直接用HostBuilder来创建Host并启动它,但别忘了.net core是一个通用框架,它应提供一个更简洁的方式来创建最终的Host,因此它提供了静态方法Host.CreateDefaultBuilder,它尽可能提供更多的默认值,核心任务如下:

  • new HostBuilder
  • 设置程序的当前目录为内容根
  • 为主机配置 设置 环境变量作为配置源(只关注前缀DOTNET_的环境变量)
  • 为应用配置设置 以“appsettings.json”和“appsettings.{env.EnvironmentName}.json”作为配置源;同时也将环境变量加入到应用的配置源;最后将命令行参数加入到配置源
  • 配置日志
  • 若是开发模式,还会配置依赖注入的范围验证

四、从使用者的角度来说

通过自定义实现IHostedService的类来实现我们的服务,我们的服务中的类可以

  • 直接使用依赖注入,
  • 也可以通过依赖注入获取主机配置和全局应用配置对象,或者更方便的是进一步使用选项模式
  • 我们也可以注入日志记录器
  • 由于主机创建过程的相关数据几乎都放进了IOC容器中,因此我们也可以通过依赖注入拿到
  • 其它...

在Program.man调用Host.CreateDefaultBuilder,如果需要,提供相应的委托来注册服务和设置主机和应用的“配置源”,最好是通过相关扩展方法和自定义扩展方法。重点是记得注入我们自己的服务实现类

五、总结

.net core为我们提供了新的承载应用(包括但不仅限于asp.net core)的方式-->通用主机,通过它我们可以很容易的在自己的应用中使用依赖注入、配置、日志等,你可以发挥想象实现很多牛B的框架。
asp.net core 3.x开始默认也是使用它来承载的
核心的Host、HostBuilder、Host.CreateDefaultBuilder实现了通用主机,并提供了扩展点

最后我想说如果在.net core上提供一个默认的aop方案就更完美了。
下一篇试试说下asp.net core是如何承载到通用主机上的

 

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