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asp.net core 3.x 通用主机是如何承载asp.net core的-上

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一、前言

上一篇《asp.net core 3.x 通用主机原理及使用》扯了下3.x中的通用主机，刚好有哥们写了篇《.NET Core 3.1和WorkerServices构建Windows服务》可以当做通用主机的案例来看。本篇主要聊下asp.net core 3.x中是如何使用通用主机来承载asp.net core本身的。

注：我是.net framework 4.x跳到.net core 3.x的，基本看源码总结的，可能某些地方理解不到位，所以此文只作为参考别全信哈。

阅读前提（参考老A的博客）：

  • 了解配置系统和选项模式
  • 了解通用主机，可以看看上一篇文章
  • 如果能大概理解Builder模式和上下文模式就更好了

目录：

  • 通用主机回顾
  • 通用主机是如何承载asp.net core的
  • 核心类及使用要点
  • 总结

二、回顾通用主机

2.1、IHost表示通用主机

微软为我们提供了一个默认实现（Microsoft.Extensions.Hosting.Internal.Host），它内部主要包含：ioc容器(服务提供器)、生命周期事件处理器、日志记录器、和IHostedService集合以及启动和停止方法。

2.1.1、ioc服务提供器：

用来存储各种服务对象，这个根容器是所有IHostedService共享的，各个IHostedService也可以创建主机的“范围IOC容器”。ioc容器包含微软为我们塞进去的，和我们自己塞进去的各种服务组件。在主机配置阶段微软会塞入：

  • HostingEnvironment 主机环境，
    • EnvironmentName主机环境(是开发模式？还是生产模式？)
    • ApplicationName应用名称
    • ContentRootPath主机的内容根路径
    • ContentRootFileProvider内容提供器
  • HostBuilderContext 主机创建过程中的上下文对象，在配置主机的多个步骤中传递数据。主要包含：HostingEnvironment和AppConfiguration应用配置对象
  • AppConfiguration 应用配置对象，里面也包含主机配置对象
  • IHostLifetime主机生命周期事件处理器
  • IHostApplicationLifetime 应用生命周期事件处理器
  • Internal.Host 作为默认主机

所以将来我们定义的类随时可以注入这些对象，这些对象是在HostBuilder中赋值的，请往下看

2.1.2、生命周期事件处理器

将来主机启动/停止时会触发回调相应的几个方法，比如：主机启动了 应用启动了  应用停止了，主机停止了。我们可以自定义一个事件处理器加入到ioc容器中来实现生命周期事件的订阅。

2.1.3、IHostedService集合

一个IHostedService的实现类就是一个应用。asp.net core本身就是一个应用。

2.1.4、启动流程

触发相应的生命周期事件、遍历启动所有IHostedService

2.2、HostBuilder表示主机构造器

它负责主机的配置和生成。它定义了几个委托集合，并提供相应的方法允许我们的代码向集合中加入自己的委托，这些委托主要是用来：

  • 向ioc容器注册服务；
  • 设置主机和应用配置对象的数据源；
  • 配置容器本身（比如替换成别的依赖注入框架）；

将来在调用Build生成最终的主机时会：

  • 创建主机配置生成器ConfigurationBuilder，然后回调我们的代码提供的委托对配置对象的数据源进行设置，最终通过配置对象生成器.Build生成配置对象
  • 创建HostingEnvironment（含义上面有说），默认用配置对象进行赋值，然后回调我们的代码提供的委托进一步设置主机环境对象
  • 初始化BuilderContext（含义上面有说）
  • 初始化应用配置生成器，套路给主机配置一样
  • 初始化IOC容器，
    • 先把上面说的对象丢入容器中，
    • 注册默认主机， Internal.Host 
    • 注册选项模式需要的几个服务，
    • 注册日志系统需要的服务
    • 然后回调我们的委托，我们的委托可以注入各种主机需要的服务
    • 配置ioc容器本身，我们对微软提供的ioc进行配置，或干脆替换为第三方依赖注入框架
  • 嘴周从容器中解析得到主机

2.3、Host.CreateDefaultBuilder进一步简化主机的配置和创建

  • 创建HostBuilder
  • 设置内容根为当前应用程序根目录
  • 将以"DOTNET_"的环境变量和命令行参数（如果有）作为“主机配置”的数据源
  • 以以下数据作为“应用配置”的数据源
    • json文件appsettings.json和appsettings.{env.EnvironmentName}.json
    • 如果是开发模式，则添加一个特殊的json文件作为数据源，这个文件存储如：账号 密码 数据库连接字符串等比较机密的信息（文件查找路径有点复杂，后期补充）
    • 添加环境变量作为配置源（没细看，也许是整个系统的环境变量）
    • 尝试添加命令行参数配置源
  • 添加日志记录系统需要的服务以及相关的配置
  • 使用默认的ServiceProvider，当是开发模式时：在创建对象阶段开启依赖注入范围验证

以上为通用主机的大致内容，先有个印象，将来需要扩展时在研究源码

三、通用主机是如何承载asp.net core的

asp.net core 3.x开始直接使用通用主机，主要思路是对通用主机做跟web相关配置（添加跟web相关的配置源和注册服务），关键是会将GenericWebHostService注册到ioc容器中。对于通用主机来说所谓的应用就是一个实现了IHostedService的类。GenericWebHostService就是这样一个类，它就基本代表了asp.net core。对于通用主机来说asp.net core不过是一个应用而已。将来通用主机启动时自然是启动GenericWebHostService

注：GenericWebHostService会在启动时创建ApplicationBuilder，然后对其进行配置（中间件管道），然后生成一个Application，最后拿到配置好的IServer（如KestrlServer）然后传入Application并启动它，Server开始监听http请求，后续请求抵达时由Application对象负责将请求传入中间件管道*（大致这么个流程，还没详细去看GenericWebHostService源码）

先来看个图：

 核心任务是：

  1. 创建GenericWebHostBuilder，它是对通用主机构建器HostBuilder的一个包装，提供跟web相关的配置源的设置和服务的注册。构造函数中会做些初始化，默认配置
  2. 通过静态方法Host.ConfigureWebDefaults对GenericWebHostBuilder做进一步的默认配置
  3. 调用用户代码(我们自己写的)对GenericWebHostBuilder做进一步配置

所以文章后面部分我们将这个用来承载asp.net core的通用主机称为“Web主机”，把通用主机配置器HostBuilder的包装类GenericWebHostBuilder称为“Web主机配置器”

四、GenericWebHostBuilder

它包装了HostBuilder，所以可以把它理解为一个特殊的HostBuilder，特殊在它提供web相关的配置api，本质上还是向通用主机配置对象HostBuilder添加各种服务和配置源

4.1、GetSetting、UseSetting

GenericWebHostBuilder有个IConfiguration类型的属性，可以把它理解为跟web相关的配置对象，它会作为通用主机的配置源，由于通用主机的配置源又是应用配置的数据源，因此最后：应用配置对象 = 通用主机配置对象 + （web主机配置对象）GenericWebHostBuilder._config  + 应用配置对象;
_config在构造函数中被初始化，唯一数据源是以"ASPNETCORE_"为前缀的环境变量
另外配置对象还在ExecuteHostingStartups被使用到，后面会详细讲
GetSetting、UseSetting这俩方法分别从_config读取和写入配置，所以我们可以在配置主机时更方便的向配置中加入一些值，也可以替换一些值来影响一些组件的配置

所以我们可以在配置web主机时通过UseSetting来快速设置/替换某些配置值，也可以在任意能获得GenericWebHostBuilder的地方调用GetSetting方便的获取配置值

4.2、IWebHostEnvironment、WebHostOptions、WebHostBuilderContext

在web主机配置过程中的多个步骤中经常会使用到这几个对象，我们对web主机进行配置时，提供的委托的参数也经常会携带者节参数，因此看看这几个东西是啥。

IWebHostEnvironment
web主机环境相关，它还继承IHostEnvironment，所以它包含以下内容：

  • EnvironmentName 主机运行环境，是开发？生产？
  • ApplicationName 应用名
  • ContentRootPath 内容根，默认是应用程序所在目录
  • ContentRootFileProvider 内容根对应的文件提供器
  • WebRootPath  web根，默认wwwroot，
  • WebRootFileProvider web根对应的文件提供器

WebHostOptions
web主机选项对象，虽然是这个名字，但是并没有应用选项模式，且它是internal修饰的，因此我们写代码通常不会访问到它，但是它在GenericWebHostBuilder有些作用的
它内部包含根web相关的配置：

  • ApplicationName：应用程序名
  • PreventHostingStartup、HostingStartupAssemblies、HostingStartupExcludeAssemblies：插件/模块相关属性，参考《asp.net core 3.x 模块化开发之HostingStartup》
  • Environment：应用程序当前运行，是开发模式？是生产环境？
  • StartupAssembly：启动类Startup所在程序集
  • WebRoot：web静态资源目录，通常对应那个wwwroot目录
  • ContentRootPath：内容根路径，通常对应应用程序所在目录，

WebHostBuilderContext
= IWebHostEnvironment + IConfiguration

private WebHostBuilderContext GetWebHostBuilderContext(HostBuilderContext context)
GenericWebHostBuilder通过这个方法来创建WebHostBuilderContext，web主机配置器内部多个方法都会调用此方法。此方法执行过程大致步骤如下：

  • 使用主机配置器上下文的配置对象来创建一个WebHostOptions，所以WebHostOptions上面那些属性都是通过配置来赋值的，由于HostBuilderContext的配置对象现在=主机配置对象 + 应用配置对象 + web主机配置对象，可想而知，我们可以通过多种途径来配置WebHostOptions的属性
  • 创建WebHostBuilderContext
    • Configuration = context.Configuration,
    • HostingEnvironment = new HostingEnvironment()
  • 通过HostingEnvironmentExtensions.Initialize对WebHostBuilderContext.HostingEnvironment进行初始化，其实就是将WebHostOptions中相应的属性赋值上去
  • 最后HostBuilderContext和WebHostOptions被存储到HostBuilderContext.Properties缓存起来

所以我们平时可以通过多种途径来配置内容根、web根、应用名、运行环境（开发？生成？）
也可以在配置web主机时的委托中来通过WebHostBuilderContext来访问到这些属性和对应的文件提供器
由于IHostingEnvironment会以单例注册到容器，因此我们将来可以直接注入HostingEnvironment或者web主机环境对象

4.3、public IWebHostBuilder Configure(Action<WebHostBuilderContext, IApplicationBuilder> configure)

调用此方法传入一个委托，这个委托主要用来配置中间件管道，将来通用主机在启动时会启动代表asp.net core的GenericWebHostService，这时我们这个委托就会被调用。所以配置管道的代码是在HostBuilder.Build().Run()这个Run阶段执行，并不是在Build这步

这个方法跟UseStartup（下面会说）是冲突的，意思只能用其中一个，

要了解这个方法的原理，得先说说GenericWebHostServiceOptions，它是一个选项对象，看定义：

 1 namespace Microsoft.AspNetCore.Hosting{
 3     internal class GenericWebHostServiceOptions{
 5        public Action<IApplicationBuilder> ConfigureApplication { get; set; }
 6        public WebHostOptions WebHostOptions { get; set; }
 8        public AggregateException HostingStartupExceptions { get; set; }
10     }
11 }

此对象应用了选项模式，（第5行）ConfigureApplication其实就代表了那个用来配置中间件管道的委托

 1 public IWebHostBuilder Configure(Action<WebHostBuilderContext, IApplicationBuilder> configure){
 2             _builder.ConfigureServices((context, services) => {
 3                 services.Configure<GenericWebHostServiceOptions>(options => {
 4                     var webhostBuilderContext = GetWebHostBuilderContext(context);
 5                     options.ConfigureApplication = app => configure(webhostBuilderContext, app);
 6                 });
 7             });
 8 
 9             return this;
10         }

所以无论是Startup中的Configre方法，还是这里传入的委托，最终都会以一个委托的形式赋值到GenericWebHostServiceOptions.ConfigureApplication属性上，而这个委托将来在主机启动阶段被调用，最终实现允许用户配置中间件管道的目的

为什么要提供两种配置中间件管道的方式呢？因为直接在Program.main里配置更简单，但是封装性不好，通过单独的Startup类更清晰。

所以我们配置中间件管道时除了可以在Startup.Configre中配置，也可以直接在Program.main里配置主机时通过GenericWebHostBuilder.Configure进行配置

 

未完待续....

 

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