理解ASP.NET Core - [01] Startup

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准备工作：一份ASP.NET Core Web API应用程序

当我们来到一个陌生的环境，第一件事就是找到厕所在哪。

当我们接触一份新框架时，第一件事就是找到程序入口，即Main方法

public class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        CreateHostBuilder(args).Build().Run();
    }

    public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>
        Host.CreateDefaultBuilder(args)
            .ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>
            {
                webBuilder.UseStartup<Startup>();
            });
}

代码很简单，典型的建造者模式：通过IHostBuilder创建一个通用主机（Generic Host），然后启动它（至于什么是通用主机，咱们后续的文章会说到）。咱们不要一上来就去研究CreateDefaultBuilder、ConfigureWebHostDefaults这些方法的源代码，应该去寻找能看的见、摸得着的，很明显，只有Startup。

Startup类

Startup类承担应用的启动任务，所以按照约定，起名为Startup，不过你可以修改为任意类名（强烈建议类名为Startup）。

默认的Startup结构很简单，包含：

• 构造函数
• Configuration属性
• ConfigureServices方法
• Configure方法

public class Startup
{
    public Startup(IConfiguration configuration)
    {
        Configuration = configuration;
    }

    public IConfiguration Configuration { get; }

    // This method gets called by the runtime. Use this method to add services to the container.
    // 该方法由运行时调用，使用该方法向DI容器添加服务
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
    }

    // This method gets called by the runtime. Use this method to configure the HTTP request pipeline.
    // 该方法由运行时调用，使用该方法配置HTTP请求管道
    public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
    {
    }
}

Startup构造函数

当使用通用主机（Generic Host）时，Startup构造函数支持注入以下三种服务类型：

• IConfiguration
• IWebHostEnvironment
• IHostEnvironment

public Startup(
    IConfiguration configuration,
    IHostEnvironment hostEnvironment,
    IWebHostEnvironment webHostEnvironment)
{
    Configuration = configuration;
    HostEnvironment = hostEnvironment;
    WebHostEnvironment = webHostEnvironment;
}

public IConfiguration Configuration { get; }

public IHostEnvironment HostEnvironment { get; set; }

public IWebHostEnvironment WebHostEnvironment { get; set; }

这里你会发现 HostEnvironment 和 WebHostEnvironment 的实例是同一个。别着急，后续文章我们聊到Host的时候，你就明白了。

ConfigureServices

• 该方法是可选的
• 该方法用于添加服务到DI容器中
• 该方法在Configure方法之前被调用
• 该方法要么无参数，要么只能有一个参数且类型必须为IServiceCollection
• 该方法内的代码大多是形如Add{Service}的扩展方法

常用的服务有（部分服务框架已默认注册）：

• AddControllers：注册Controller相关服务，内部调用了AddMvcCore、AddApiExplorer、AddAuthorization、AddCors、AddDataAnnotations、AddFormatterMappings等多个扩展方法
• AddOptions：注册Options相关服务，如IOptions<>、IOptionsSnapshot<>、IOptionsMonitor<>、IOptionsFactory<>、IOptionsMonitorCache<>等。很多服务都需要Options，所以很多服务注册的扩展方法会在内部调用AddOptions
• AddRouting：注册路由相关服务，如IInlineConstraintResolver、LinkGenerator、IConfigureOptions<RouteOptions>、RoutePatternTransformer等
• AddAddLogging：注册Logging相关服务，如ILoggerFactory、ILogger<>、IConfigureOptions<LoggerFilterOptions>>等
• AddAuthentication：注册身份认证相关服务，以方便后续注册JwtBearer、Cookie等服务
• AddAuthorization：注册用户授权相关服务
• AddMvc：注册Mvc相关服务，比如Controllers、Views、RazorPages等
• AddHealthChecks：注册健康检查相关服务，如HealthCheckService、IHostedService等

Configure

• 该方法是必须的
• 该方法用于配置HTTP请求管道，通过向管道添加中间件，应用不同的响应方式。
• 该方法在ConfigureServices方法之后被调用
• 该方法中的参数可以接受任何已注入到DI容器中的服务
• 该方法内的代码大多是形如Use{Middleware}的扩展方法
• 该方法内中间件的注册顺序与代码的书写顺序是一致的，先注册的先执行，后注册的后执行

常用的中间件有

• UseDeveloperExceptionPage：当发生异常时，展示开发人员异常信息页。如图

• UseRouting：路由中间件，根据Url中的路径导航到对应的Endpoint。必须与UseEndpoints搭配使用。
• UseEndpoints：执行路由所选择的Endpoint对应的委托。
• UseAuthentication：身份认证中间件，用于对请求用户的身份进行认证。比如，早晨上班打卡时，管理员认出你是公司员工，那么才允许你进入公司。
• UseAuthorization：用户授权中间件，用于对请求用户进行授权。比如，虽然你是公司员工，但是你是一名.NET开发工程师，那么你只允许坐在.NET开发工程师区域的工位上，而不能坐在老总的办公室里。
• UseMvc：Mvc中间件。
• UseHealthChecks：健康检查中间件。
• UseMiddleware：用来添加匿名中间件的，通过该方法，可以方便的添加自定义中间件。

省略Startup类

另外，Startup类也可以省略，直接进行如下配置即可（虽然可以这样做，但是不推荐）：

public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>
    Host.CreateDefaultBuilder(args)
        .ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>
        {
            // ConfigureServices 可以调用多次，最终会将结果聚合
            webBuilder.ConfigureServices(services =>
            {
            })
            // Configure 如果调用多次，则只有最后一次生效
            .Configure(app =>
            {
                var env = app.ApplicationServices.GetRequiredService<IWebHostEnvironment>();
            });
        });

IStartupFilter

public interface IStartupFilter
{
    Action<IApplicationBuilder> Configure(Action<IApplicationBuilder> next);
}

有时，我们想要将一系列相关中间件的注册封装到一起，那么我们只需要通过实现IStartupFilter，并在Startup.ConfigureServices中配置IStartupFilter的依赖注入即可。

• 在IStartupFilter中配置的中间件，总是比Startup类中Configure方法中的中间件先注册；对于多个IStartupFilter实现，执行顺序与服务注册时的顺序一致

我们可以通过一个例子来验证一下中间件的注册顺序。

首先是三个IStartupFilter的实现类：

public class FirstStartupFilter : IStartupFilter
{
    public Action<IApplicationBuilder> Configure(Action<IApplicationBuilder> next)
    => app =>
    {
        app.Use((context, next) =>
        {
            Console.WriteLine("First");
            return next();
        });
        next(app);
    };
}

public class SecondStartupFilter : IStartupFilter
{
    public Action<IApplicationBuilder> Configure(Action<IApplicationBuilder> next)
    => app =>
    {
        app.Use((context, next) =>
        {
            Console.WriteLine("Second");
            return next();
        });
        next(app);
    };
}

public class ThirdStartupFilter : IStartupFilter
{
    public Action<IApplicationBuilder> Configure(Action<IApplicationBuilder> next)
    => app =>
    {
        app.Use((context, next) =>
        {
            Console.WriteLine("Third");
            return next();
        });
        next(app);
    };
}

接下来进行注册：

public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>
    Host.CreateDefaultBuilder(args)
        .ConfigureServices(services =>
        {
            // 第一个被注册
            services.AddTransient<IStartupFilter, FirstStartupFilter>();
        })
        .ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>
        {
            webBuilder.UseStartup<Startup>();
        })
        .ConfigureServices(services => 
        {
            // 第三个被注册
            services.AddTransient<IStartupFilter, ThirdStartupFilter>();
        });
        
public class Startup
{
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        // 第二个被注册
        services.AddTransient<IStartupFilter, SecondStartupFilter>();
    }

    public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
    {
        // 第四个被注册
        app.Use((context, next) =>
        {
            Console.WriteLine("Forth");
            return next();
        });
    }
}

最后通过输出可以看到，执行顺序的确是这样子的。

First
Second
Third
Forth

IHostingStartup

与IStartupFilter不同的是，IHostingStartup可以在启动时通过外部程序集向应用增加更多功能。不过这要求必须调用ConfigureWebHost、ConfigureWebHostDefaults等类似用来配置Web主机的扩展方法

我们经常使用的Nuget包SkyApm.Agent.AspNetCore就使用了该特性。

下面我们就来看一下该如何使用它。

HostingStartup 程序集

要创建HostingStartup程序集，可以通过创建类库项目或无入口点的控制台应用来实现。

接下来咱们还是看一下上面提到过的SkyApm.Agent.AspNetCore：

using SkyApm.Agent.AspNetCore;

[assembly: HostingStartup(typeof(SkyApmHostingStartup))]

namespace SkyApm.Agent.AspNetCore
{
    internal class SkyApmHostingStartup : IHostingStartup
    {
        public void Configure(IWebHostBuilder builder)
        {
            builder.ConfigureServices(services => services.AddSkyAPM(ext => ext.AddAspNetCoreHosting()));
        }
    }
}

该HostingStartup类：

• 实现了IHostingStartup接口
• Configure方法中使用IWebHostBuilder来添加增强功能
• 配置了HostingStartup特性

HostingStartup 特性

HostingStartup特性用于标识哪个类是HostingStartup类，HostingStartup类需要实现IHostingStartup接口。

当程序启动时，会自动扫描入口程序集和配置的待激活的的程序集列表（参见下方：激活HostingStarup程序集），来找到所有的HostingStartup特性，并通过反射的方式创建Startup并调用Configure方法。

以SkyApm.Agent.AspNetCore为例

using SkyApm.Agent.AspNetCore;

[assembly: HostingStartup(typeof(SkyApmHostingStartup))]

namespace SkyApm.Agent.AspNetCore
{
    internal class SkyApmHostingStartup : IHostingStartup
    {
        public void Configure(IWebHostBuilder builder)
        {
            builder.ConfigureServices(services => services.AddSkyAPM(ext => ext.AddAspNetCoreHosting()));
        }
    }
}

激活HostingStarup程序集

要激活HostingStarup程序集，我们有两种配置方式：

1.使用环境变量（推荐）

使用环境变量，无需侵入程序代码，所以我更推荐大家使用这种方式。

配置环境变量ASPNETCORE_HOSTINGSTARTUPASSEMBLIES，多个程序集使用分号（;）进行分隔，用于添加要激活的程序集。变量WebHostDefaults.HostingStartupAssembliesKey就是指代这个环境变量的Key。

另外，还有一个环境变量，叫做ASPNETCORE_HOSTINGSTARTUPEXCLUDEASSEMBLIES，多个程序集使用分号（;）进行分隔，用于排除要激活的程序集。变量WebHostDefaults.HostingStartupExcludeAssembliesKey就是指代这个环境变量的Key。

我们在 launchSettings.json 中添加两个程序集：

"environmentVariables": {
    "ASPNETCORE_HOSTINGSTARTUPASSEMBLIES": "SkyAPM.Agent.AspNetCore;HostingStartupLibrary"
}

2.在程序中配置

public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>
    Host.CreateDefaultBuilder(args)
        .ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>
        {
            webBuilder.UseSetting(
                WebHostDefaults.HostingStartupAssembliesKey,
                "SkyAPM.Agent.AspNetCore;HostingStartupLibrary")
            .UseStartup<Startup>();
        });

这样就配置完成了，很

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