避免在 ASP.NET Core 3.0 中为启动类注入服务

本篇是如何升级到ASP.NET Core 3.0系列文章的第二篇。

Part 1 - 将.NET Standard 2.0 类库转换为.NET Core 3.0 类库
Part 2 - IHostingEnvironment VS IHostEnvironent - .NET Core 3.0 中的废弃类型
Part 3 - 避免在 ASP.NET Core 3.0 中为启动类注入服务（本篇）
Part 4 - 将终端中间件转换为 ASP.NET Core 3.0 中的端点路由
Part 5 - 将集成测试的转换为 NET Core 3.0

在本篇博客中，我将描述从 ASP.NET Core 2.x 应用升级到.NET Core 3.0 需要做的一个修改：你不在需要在Startup构造函数中注入服务了。

在 ASP.NET Core 3.0 中迁移到通用主机

在.NET Core 3.0 中， ASP.NET Core 3.0 的托管基础已经被重新设计为通用主机，而不再与之并行使用。那么这对于那些正在使用 ASP.NET Core 2.x 开发应用的开发人员，这意味着什么呢？在目前这个阶段，我已经迁移了多个应用，到目前为止，一切都进展顺利。官方的迁移指导文档[1]可以很好的指导你完成所需的步骤，因此，我强烈建议你读一下这篇文档。

在迁移过程中，我遇到的最多两个问题是：

ASP.NET Core 3.0 中配置中间件的推荐方式是使用端点路由(Endpoint Routing)。
通用主机不允许为Startup类注入服务

其中第一点，我之前已经讲解过了。端点路由(Endpoint Routing)是在 ASP.NET Core 2.2 中引入的，但是被限制只能在 MVC 中使用。在 ASP.NET Core 3.0 中，端点路由已经是推荐的终端中间件实现了，因为它提供了很多好处。其中最重要的是，它允许中间件获取哪一个端点最终会被执行，并且可以检索有关这个端点的元数据(metadata)。例如，你可以为健康检查端点应用授权。

端点路由是在配置中间件顺序时需要特别注意。我建议你再升级你的应用前，先阅读一下官方迁移文档[2]针对此处的说明，后续我将写一篇博客来介绍如何将终端中间件转换为端点路由。

第二点，是已经提到了的将服务注入Startup类，但是并没有得到足够的宣传。我不太确定是不是因为这样做的人不多，还是在一些场景下，它很容易解决。在本篇中，我将展示一些问题场景，并提供一些解决方案。

ASP.NET Core 2.x 启动类中注入服务

在 ASP.NET Core 2.x 版本中，有一个鲜为人知的特性，就是你可以在Program.cs文件中配置你的依赖注入容器。以前我曾经使用这种方式来进行强类型选项，然后在配置依赖注入容器的其余剩余部分时使用这些配置。

下面我们来看一下 ASP.NET Core 2.x 的例子：

public class Program
{public static void Main(string[] args){CreateWebHostBuilder(args).Build().Run();}public static IWebHostBuilder CreateWebHostBuilder(string[] args) =>WebHost.CreateDefaultBuilder(args).UseStartup().ConfigureSettings(); // 配置服务，后续将在Startup中使用
}

这里有没有注意到在CreateWebHostBuilder中调用了一个ConfigureSettings()的方法？这是一个我用来配置应用强类型选项的扩展方法。例如，这个扩展方法可能看起来是这样的：

public static class SettingsinstallerExtensions
{public static IWebHostBuilder ConfigureSettings(this IWebHostBuilder builder){return builder.ConfigureServices((context, services) =>{var config = context.Configuration;services.Configure(config.GetSection("ConnectionStrings"));services.AddSingleton(ctx => ctx.GetService>().Value)});}
}

所以这里，ConfigureSettings()方法调用了IWebHostBuilder实例的ConfigureServices()方法，配置了一些设置。由于这些服务会在Startup初始化之前被配置到依赖注入容器，所以在Startup类的构造函数中，这些以配置的服务是可以被注入的。

public static class Startup
{public class Startup{public Startup(IConfiguration configuration,ConnectionStrings ConnectionStrings) // 注入预配置服务{Configuration = configuration;ConnectionStrings = ConnectionStrings;}public IConfiguration Configuration { get; }public ConnectionStrings ConnectionStrings { get; }public void ConfigureServices(IServiceCollection services){services.AddControllers();// 使用配置中的连接字符串services.AddDbContext(options =>options.UseSqlServer(ConnectionStrings.BloggingDatabase));}public void Configure(IApplicationBuilder app){}}
}

我发现，当我先要在ConfigureServices方法中使用强类型选项对象配置其他服务时，这种模式非常的有用。在我上面的例子中，ConnectionStrings对象是一个强类型对象，并且这个对象在程序进入Startup之前，就已经进行非空验证。这并不是一种正规的基础技术，但是实时证明使用起来非常的顺手。

PS：如何为 ASP.NET Core 的强类型选项对象添加验证[3]

然而，如果切换到 ASP.NET Core 3.0 通用主机之后，你会发现这种实现方式在运行时会收到以下的错误信息。

Unhandled exception. System.InvalidOperationException: Unable to resolve service for type 'ExampleProject.ConnectionStrings' while attempting to activate 'ExampleProject.Startup'.at Microsoft.Extensions.DependencyInjection.ActivatorUtilities.ConstructorMatcher.CreateInstance(IServiceProvider provider)at Microsoft.Extensions.DependencyInjection.ActivatorUtilities.CreateInstance(IServiceProvider provider, Type instanceType, Object[] parameters)at Microsoft.AspNetCore.Hosting.GenericWebHostBuilder.UseStartup(Type startupType, HostBuilderContext context, IServiceCollection services)at Microsoft.AspNetCore.Hosting.GenericWebHostBuilder.<>c__DisplayClass12_0.b__0(HostBuilderContext context, IServiceCollection services)at Microsoft.Extensions.Hosting.HostBuilder.CreateServiceProvider()at Microsoft.Extensions.Hosting.HostBuilder.Build()at ExampleProject.Program.Main(String[] args) in C:\repos\ExampleProject\Program.cs:line 21

这种方式在 ASP.NET Core 3.0 中已经不再支持了。你可以在Startup类的构造函数注入IHostEnvironment和IConfiguration, 但是仅此而已。至于原因，应该是之前的实现方式会带来一些问题，下面我将给大家详细描述一下。

注意：如果你坚持在 ASP.NET Core 3.0 中使用IWebHostBuilder, 而不使用的通用主机的话，你依然可以使用之前的实现方式。但是我强烈建议你不要这样做，并尽可能的尝试迁移到通用主机的方式。

两个单例？

注入服务到Startup类的根本问题是，它会导致系统需要构建依赖注入容器两次。在我之前展示的例子中，ASP.NET Core 知道你需要一个ConnectionStrings对象，但是唯一知道如何构建该对象的方法是基于“部分”配置构建IServiceProvider（在之前的例子中，我们使用ConfigureSettings()扩展方法提供了这个“部分”配置）。

那么为什么这个会是一个问题呢？问题是这个ServiceProvider是一个临时的“根”ServiceProvider.它创建了服务并将服务注入到Startup中。然后，剩余的依赖注入容器配置将作为ConfigureServices方法的一部分运行，并且临时的ServiceProvider在这时就已经被丢弃了。然后一个新的ServiceProvider会被创建出来，在其中包含了应用程序“完整”的配置。

这样，即使服务配置使用Singleton生命周期，也会被创建两次：

当使用“部分”ServiceProvider时，创建了一次，并针对Startup进行了注入
当使用"完整"ServiceProvider时，创建了一次

对于我的用例，强类型选项，这可能是无关紧要的。系统并不是只可以有一个配置实例，这只是一个更好的选择。但是这并非总是如此。服务的这种“泄露”似乎是更改通用主机行为的主要原因 - 它让东西看起来更安全了。

那么如果我需要`ConfigureServices`内部的服务怎么办？

虽然我们已经不能像以前那样配置服务了，但是还是需要一种可以替换的方式来满足一些场景的需要！

其中最常见的场景是通过注入服务到Startup，针对Startup.ConfigureServices方法中注册的其他服务进行状态控制。例如，以下是一个非常基本的例子。

public class Startup
{public Startup(IdentitySettings identitySettings){IdentitySettings = identitySettings;}public IdentitySettings IdentitySettings { get; }public void ConfigureServices(IServiceCollection services){if(IdentitySettings.UseFakeIdentity){services.AddScoped();}else{services.AddScoped();}}public void Configure(IApplicationBuilder app){// ...}
}

这个例子中，代码通过检查注入的IdentitySettings对象中的布尔值属性，决定了IIdentityService接口使用哪个实现来注册：或者使用假服务，或者使用真服务。

通过将静态服务注册转换为工厂函数的方式，可以使需要注入IdentitySetting对象的实现方式与通用主机兼容。例如：

public class Startup
{public Startup(IConfiguration configuration){Configuration = configuration;}public IConfiguration Configuration { get; }public void ConfigureServices(IServiceCollection services){// 为依赖注入容器，配置IdentitySettingservices.Configure(Configuration.GetSection("Identity"));// 注册不同的实现services.AddScoped();services.AddScoped();// 根据IdentitySetting配置，在运行时返回一个正确的实现services.AddScoped(ctx =>{var identitySettings = ctx.GetRequiredService();return identitySettings.UseFakeIdentity? ctx.GetRequiredService(): ctx.GetRequiredService();}});}public void Configure(IApplicationBuilder app){// ...}
}

这个实现显然比之前的版本要复杂的多，但是至少可以兼容通用主机的方式。

实际上，如果仅需要一个强类型选项，那么这个方法就有点过头了。相反的，这里我可能只会重新绑定一下配置：

public class Startup
{public Startup(IConfiguration configuration){Configuration = configuration;}public IConfiguration Configuration { get; }public void ConfigureServices(IServiceCollection services){// 为依赖注入容器，配置IdentitySettingservices.Configure(Configuration.GetSection("Identity"));// 重新创建强类型选项对象，并绑定var identitySettings = new IdentitySettings();Configuration.GetSection("Identity").Bind(identitySettings)// 根据条件配置正确的服务if(identitySettings.UseFakeIdentity){services.AddScoped();}else{services.AddScoped();}}public void Configure(IApplicationBuilder app){// ...}
}

除此之外，如果仅仅只需要从配置文件中加载一个字符串，我可能根本不会使用强类型选项。这是.NET Core 默认模板中拥堵配置 ASP.NET Core 身份系统的方法 - 直接通过IConfiguration实例检索连接字符串。

public class Startup
{public Startup(IConfiguration configuration){Configuration = configuration;}public IConfiguration Configuration { get; }public void ConfigureServices(IServiceCollection services){// 针对依赖注入容器，配置ConnectionStringsservices.Configure(Configuration.GetSection("ConnectionStrings"));// 直接获取配置，不使用强类型选项var connectionString = Configuration["ConnectionString:BloggingDatabase"];services.AddDbContext(options =>options.UseSqlite(connectionString));}public void Configure(IApplicationBuilder app){// ...}
}

这个实现方式都不是最好的，但是他们都可以满足我们的需求，以及大部分的场景。如果你以前不知道Startup的服务注入特性，那么你肯定使用了以上方式中的一种。

使用`IConfigureOptions`来对 IdentityServer 进行配置

另外一个使用注入配置的常见场景是配置 IdentityServer 的验证。

public class Startup
{public Startup(IdentitySettings identitySettings){IdentitySettings = identitySettings;}public IdentitySettings IdentitySettings { get; }public void ConfigureServices(IServiceCollection services){// 配置IdentityServer的验证方式services.AddAuthentication(IdentityServerAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme).AddIdentityServerAuthentication(options =>{// 使用强类型选项来配置验证处理器options.Authority = identitySettings.ServerFullPath;options.ApiName = identitySettings.ApiName;});}public void Configure(IApplicationBuilder app){// ...}
}

在这个例子中，IdentityServer 实例的基本地址和 API 资源名都是通过强类型选项选项IdentitySettings设置的. 这种实现方式在.NET Core 3.0 中已经不再适用了，所以我们需要一个可替换的方案。我们可以使用之前提到的方式 - 重新绑定强类型选项或者直接使用IConfiguration对象检索配置。

除此之外，第三种选择是使用IConfigureOptions, 这是我通过查看AddIdentityServerAuthentication方法的底层代码发现的。

事实证明，AddIdentityServerAuthentication()方法可以做一些不同的事情。首先，它配置了 JWT Bearer 验证，并且通过强类型选项指定了验证的方式。我们可以利用它来延迟配置命名选项(named options), 改为使用IConfigureOptions实例。

IConfigureOptions接口允许你使用 Service Provider 中的其他依赖项延迟配置强类型选项对象。例如，如果要配置我的TestSettings服务时，我需要调用TestService类中的一个方法，我可以创建一个IConfigureOptions对象实例，代码如下：

public class MyTestSettingsConfigureOptions : IConfigureOptions
{private readonly TestService _testService;public MyTestSettingsConfigureOptions(TestService testService){_testService = testService;}public void Configure(TestSettings options){options.MyTestValue = _testService.GetValue();}
}

TestService和IConfigureOptions都是在Startup.ConfigureServices方法中同时配置的。

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{services.AddScoped();services.ConfigureOptions();
}

这里最重要的一点是，你可以使用标准的构造函数依赖注入一个IOptions对象。这里不再需要在ConfigureServices方法中“部分构建”Service Provider, 即可配置TestSettings. 相反的，我们注册了配置TestSettings的意图，但是真正的配置会被推迟到配置对象被使用的时候。

那么这对于我们配置 IdentityServer，有什么帮助呢？

AddIdentityServerAuthentication使用了强类型选项的一种变体，我们称之为命名选项(named options). 这种方式在验证配置的时候非常常见，就像我们上面的例子一样。

简而言之，你可以使用IConfigureOptions方式将验证处理程序使用的命名选项IdentityServerAuthenticationOptions的配置延迟。因此，你可以创建一个将IdentitySettings作为构造参数的ConfigureIdentityServerOptions对象。

public class ConfigureIdentityServerOptions : IConfigureNamedOptions
{readonly IdentitySettings _identitySettings;public ConfigureIdentityServerOptions(IdentitySettings identitySettings){_identitySettings = identitySettings;_hostingEnvironment = hostingEnvironment;}public void Configure(string name, IdentityServerAuthenticationOptions options){// Only configure the options if this is the correct instanceif (name == IdentityServerAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme){// 使用强类型IdentitySettings对象中的值options.Authority = _identitySettings.ServerFullPath;options.ApiName = _identitySettings.ApiName;}}// This won't be called, but is required for the IConfigureNamedOptions interfacepublic void Configure(IdentityServerAuthenticationOptions options) => Configure(Options.DefaultName, options);
}

在Startup.cs文件中，你需要配置强类型IdentitySettings对象，添加所需的 IdentityServer 服务，并注册ConfigureIdentityServerOptions类，以便当需要时，它可以配置IdentityServerAuthenticationOptions.

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{// 配置强类型IdentitySettings选项services.Configure(Configuration.GetSection("Identity"));// 配置IdentityServer验证方式services.AddAuthentication(IdentityServerAuthenticationDefaults.AuthenticationScheme).AddIdentityServerAuthentication();// 添加其他配置services.ConfigureOptions();
}

这里，我们无需向Startup类中注入任何内容，但是你依然可以获得强类型选项的好处。所以这里我们得到一个双赢的结果。

总结

在本文中，我描述了升级到 ASP.NET Core 3.0 时，可以需要对Startup 类进行的一些修改。我通过在Startup类中注入服务，描述了 ASP.NET Core 2.x 中的问题，以及如何在 ASP.NET Core 3.0 中移除这个功能。最后我展示了，当需要这种实现方式的时候改如何去做。