.NET Core 3.1通用主机原理及使用

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

  • 逐一启动主机内部的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

  • 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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