《ASP.NET Core 6框架揭秘》实例演示[04]：自定义依赖注入框架

ASP.NET Core框架建立在一个依赖注入框架之上，已注入的方式消费服务已经成为了ASP.NET Core基本的编程模式。为了使读者能够更好地理解原生的注入框架框架，我按照类似的设计创建了一个简易版本的依赖注入框架，并它命名为“Cat”。本篇提供的四个实例主要体现了针对Cat的用法，《一个Mini版的依赖注入框架》提供了针对设计和实现原理的介绍。[本文节选《ASP.NET Core 6框架揭秘》第2章]

[201]模拟容器Cat-普通服务的注册和提取（源代码）
[202]模拟容器Cat-针对泛型服务类型的支持（源代码）
[203]模拟容器Cat-为同一类型提供多个服务注册（源代码）
[204]模拟容器Cat-服务实例的生命周期（源代码）

[201]模拟容器Cat-普通服务的注册和提取

我们定义了如下所示的接口和对应的实现类型来演示针对Cat的服务注册。Foo、Bar、Baz和Qux分别实现了对应的接口IFoo、IBar、IBaz和IQux，其中Qux类型上标注的MapToAttribute特性注册了与对应接口IQux之间的映射。四个类型派生于的基类Base实现了IDisposable接口，我们在其构造函数和实现的Dispose方法中输出相应的文本，以确定对应的实例何时被创建和释放。我们还定义了一个泛型的接口IFoobar<T1, T2>和对应的实现类Foobar<T1, T2>，用来演示Cat针对泛型服务实例的提供。

public interface IFoo {}
public interface IBar {}
public interface IBaz {}
public interface IQux {}
public interface IFoobar<T1, T2> {}public class Base : IDisposable
{public Base()   => Console.WriteLine($"Instance of {GetType().Name} is created.");public void Dispose()  => Console.WriteLine($"Instance of {GetType().Name} is disposed.");
}public class Foo : Base, IFoo{ }
public class Bar : Base, IBar{ }
public class Baz : Base, IBaz{ }
[MapTo(typeof(IQux), Lifetime.Root)]
public class Qux : Base, IQux { }
public class Foobar<T1, T2>: IFoobar<T1,T2>
{public T1 Foo { get; }public T2 Bar { get; }public Foobar(T1 foo, T2 bar){Foo = foo;Bar = bar;}
}

Lifetime是一个代表服务实例生命周期的枚举，它代表的三种生命周期模式定义如下。

public enum Lifetime
{Root,Self,Transient
}

如下所示的代码片段创建了一个Cat对象，并采用上面提到的方式针对接口IFoo、IBar和IBaz注册了对应的服务，它们采用的生命周期模式分别为Transient、Self和Root。另外，我们还调用了另一个将当前入口程序集作为参数的Register方法，该方法会解析指定程序集中标注了MapToAttribute特性的类型并进行批量服务注册。对于我们演示的程序来说，该方法会完成针对IQux/Qux类型的服务注册。接下来我们利用Cat对象创建了它的两个子容器，并调用子容器的GetService<T>方法来提供相应的服务实例。

using App;var root = new Cat().Register<IFoo, Foo>(Lifetime.Transient).Register<IBar>(_ => new Bar(), Lifetime.Self).Register<IBaz, Baz>(Lifetime.Root).Register(typeof(Foo).Assembly);
var cat1 = root.CreateChild();
var cat2 = root.CreateChild();void GetServices<TService>(Cat cat) 
where TService : class
{cat.GetService<TService>();cat.GetService<TService>();
}GetServices<IFoo>(cat1);
GetServices<IBar>(cat1);
GetServices<IBaz>(cat1);
GetServices<IQux>(cat1);
Console.WriteLine();
GetServices<IFoo>(cat2);
GetServices<IBar>(cat2);
GetServices<IBaz>(cat2);
GetServices<IQux>(cat2);

上面的程序运行之后会在控制台上输出图1所示的结果。由于服务IFoo被注册为Transient服务，所以Cat针对四次请求都会创建一个全新的Foo对象。IBar服务的生命周期模式为Self，对于同一个Cat只会创建一个Bar对象，所以整个过程中会创建两个Bar对象。IBaz和IQux服务采用Root生命周期，所以同根的两个Cat对象提供的其实是同一个Baz/Qux对象。

图1Cat按照服务注册对应的生命周期模式提供服务实例

[202]模拟容器Cat-针对泛型服务类型的支持

Cat同样可以提供泛型服务实例。如下面的代码片段所示，在为创建的Cat对象添加了针对IFoo和IBar接口的服务注册之后，我们调用Register方法注册了针对泛型定义IFoobar<,>的服务注册，具体的实现类型为Foobar<,>。当我们利用Cat对象提供一个类型为IFoobar<IFoo, IBar>的服务实例时，它会创建并返回一个Foobar<Foo, Bar>对象。

using App;using System.Diagnostics;var cat = new Cat().Register<IFoo, Foo>(Lifetime.Transient).Register<IBar, Bar>(Lifetime.Transient)    .Register(typeof(IFoobar<,>), typeof(Foobar<,>), Lifetime.Transient);
var foobar = (Foobar<IFoo, IBar>?)cat.GetService<IFoobar<IFoo, IBar>>();
Debug.Assert(foobar?.Foo is Foo);
Debug.Assert(foobar?.Bar is Bar);

[203]模拟容器Cat-为同一类型提供多个服务注册

我们可以为同一个类型提供多个服务注册。虽然添加的所有服务注册均是有效的，但由于GetService<TService>扩展方法总是返回一个服务实例，我们对该方法应用了“后来居上”的策略，即采用最近添加的服务注册创建服务实例。另一个GetServices<TService>扩展方法将返回根据所有服务注册提供的服务实例。下面的代码片段为创建的Cat对象添加了三个针对Base类型的服务注册，对应的实现类型分别为Foo、Bar和Baz。我们调用了Cat对象的GetServices<Base>方法返回包含三个Base对象的集合，集合元素的类型分别为Foo、Bar和Baz。

using App;
using System.Diagnostics;var services = new Cat().Register<Base, Foo>(Lifetime.Transient).Register<Base, Bar>(Lifetime.Transient).Register<Base, Baz>(Lifetime.Transient).GetServices<Base>();
Debug.Assert(services.OfType<Foo>().Any());
Debug.Assert(services.OfType<Bar>().Any());
Debug.Assert(services.OfType<Baz>().Any());

[204]模拟容器Cat-服务实例的生命周期

如果提供服务实例的类型实现了IDisposable接口，我们必须在适当的时候调用其Dispose方法释放它。由于服务实例的生命周期完全由作为依赖注入容器的Cat对象来管理，所以通过调用Dispose方法针对服务实例的释放也由它负责。Cat对象针对提供服务实例的释放策略取决于采用的生命周期模式，具体的策略如下。

Transient和Self：所有实现了IDisposable接口的服务实例会被当前Cat对象保存起来，当Cat对象自身的Dispose方法被调用的时候，这些服务实例的Dispose方法会随之被调用。
Root：由于服务实例保存在作为根容器的Cat对象上，所以当作为根的Cat对象的Dispose方法被调用的时候，这些服务实例的Dispose方法会随之被调用。

上述释放策略可以通过如下演示实例来印证。如下代码片段所示，我们创建了一个Cat对象并添加了相应的服务注册。我们调用它的CreateChild方法创建了代表子容器的Cat对象，并用它提供了四个注册服务对应的实例。

using App;
using (var root = new Cat().Register<IFoo, Foo>(Lifetime.Transient).Register<IBar>(_ => new Bar(), Lifetime.Self).Register<IBaz, Baz>(Lifetime.Root).Register(typeof(IFoo).Assembly))
{    using (var cat = root.CreateChild()){cat.GetService<IFoo>();cat.GetService<IBar>();cat.GetService<IBaz>();cat.GetService<IQux>();Console.WriteLine("Child cat is disposed.");}Console.WriteLine("Root cat is disposed.");
}

由于两个Cat对象的创建都是在using块中进行的，所以它们的Dispose方法都会在using块结束的地方被调用。该程序运行之后会在控制台上输出图2所示的结果，我们可以看到当作为子容器的Cat对象的Dispose方法被调用时，由它提供的两个生命周期模式分别为Transient和Self的服务实例（Foo和Bar）被正常释放。而生命周期模式为Root的服务实例（Baz和Qux对象）的Dispose方法会延迟到作为根容器的Cat对象的Dispose方法被调用的时候。

图2　服务实例的释放