ASP.NET Core依賴(lài)注入原理詳解與Autofac庫(kù)深度集成實(shí)踐
在ASP.NET Core中，依賴(lài)注入（DI）是非常重要的特性。本文將深入探討ASP.NET Core源碼中的容器IOC和依賴(lài)注入的實(shí)現(xiàn)原理。
什么是IoC
Inversion of Control（IoC）是指將控制權(quán)反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，即由系統(tǒng)來(lái)控制程序的執(zhí)行流程。傳統(tǒng)的程序都是由開(kāi)發(fā)人員自己編寫(xiě)代碼來(lái)控制程序的執(zhí)行流程，而IoC則是將這種“主動(dòng)權(quán)”交給了系統(tǒng)。
在IoC中，對(duì)象的創(chuàng)建和管理由框架或容器來(lái)完成，這些對(duì)象也被稱(chēng)為服務(wù)。應(yīng)用程序通過(guò)請(qǐng)求獲取服務(wù)，而不是直接創(chuàng)建服務(wù)對(duì)象。
什么是DI
Dependency Injection（DI）是IoC的一種具體實(shí)現(xiàn)方式。在DI中，服務(wù)提供方和服務(wù)使用方之間的耦合關(guān)系由第三方組件（DI容器）來(lái)處理。容器負(fù)責(zé)實(shí)例化服務(wù)，并將其注入到需要該服務(wù)的類(lèi)中。
ASP.NET Core中的DI容器可以幫助我們解決應(yīng)用程序中的對(duì)象管理問(wèn)題，例如創(chuàng)建對(duì)象、管理對(duì)象的生命周期等。
ASP.NETCore DI容器的注冊(cè)
在ASP.NET Core中，我們可以使用以下方法將服務(wù)注冊(cè)到DI容器：
services.AddScoped<IMyService, MyService>();其中，AddScoped方法將服務(wù)注冊(cè)為Scoped生命周期，IMyService是服務(wù)接口，MyService是服務(wù)的實(shí)現(xiàn)。
ASP.NETCore DI容器的解析
在ASP.NET Core中，我們可以使用以下代碼從DI容器中解析服務(wù)：
var service = serviceProvider.GetService<IMyService>();其中，GetService方法從容器中解析出指定類(lèi)型的服務(wù)對(duì)象，返回一個(gè)IServiceProvider類(lèi)型的實(shí)例。
ASP.NETCore DI容器的生命周期
ASP.NET Core中DI容器的生命周期如下：
- Transient：每次請(qǐng)求都創(chuàng)建一個(gè)新的服務(wù)實(shí)例。
- Scoped：在同一作用域（例如同一HTTP請(qǐng)求）中，每次請(qǐng)求只創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)實(shí)例。
- Singleton：整個(gè)應(yīng)用程序中只創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)實(shí)例。
實(shí)現(xiàn)原理
ASP.NET Core中的DI容器基于
Microsoft.Extensions.DependencyInjection庫(kù)實(shí)現(xiàn)。該庫(kù)主要包含以下三個(gè)核心類(lèi)：
- ServiceCollection：服務(wù)集合，用于注冊(cè)服務(wù)。
- ServiceProvider：服務(wù)提供者，用于解析服務(wù)。
- ServiceDescriptor：服務(wù)描述符，用于描述服務(wù)的類(lèi)型、實(shí)現(xiàn)和生命周期。
在ASP.NET Core中，服務(wù)提供者（ServiceProvider）采用了服務(wù)提供者模式。服務(wù)提供者模式是指，在軟件系統(tǒng)中，提供一種機(jī)制，能夠讓開(kāi)發(fā)人員更加方便地獲取系統(tǒng)所提供的各種服務(wù)。服務(wù)提供者模式的核心思想就是將服務(wù)的創(chuàng)建和使用分離開(kāi)來(lái)，即服務(wù)的創(chuàng)建交給容器去處理，而服務(wù)的使用則由開(kāi)發(fā)人員自行控制。
為了實(shí)現(xiàn)服務(wù)提供者模式，我們需要一個(gè)容器來(lái)管理服務(wù)。在ASP.NET Core中，容器主要用于注冊(cè)服務(wù)、解析服務(wù)、生命周期管理等。
容器一般包含兩個(gè)主要角色：服務(wù)描述符（ServiceDescriptor）和服務(wù)提供者（ServiceProvider）。服務(wù)描述符用于描述服務(wù)，例如服務(wù)接口類(lèi)型、服務(wù)實(shí)現(xiàn)類(lèi)型、生命周期等；而服務(wù)提供者則用于創(chuàng)建和管理服務(wù)實(shí)例。
ServiceCollection容器
在ASP.NET Core中，我們使用ServiceCollection容器來(lái)注冊(cè)服務(wù)。ServiceCollection類(lèi)繼承于IServiceCollection接口，用于注冊(cè)服務(wù)描述符并最終構(gòu)建出ServiceProvider容器。ServiceCollection提供了一系列方便的方法來(lái)簡(jiǎn)化服務(wù)注冊(cè)的過(guò)程。例如，通過(guò)調(diào)用AddTransient、AddScoped、AddSingleton等方法，我們可以輕松地注冊(cè)服務(wù)。
ServiceCollection會(huì)在構(gòu)建出ServiceProvider容器之前驗(yàn)證注冊(cè)的服務(wù)描述符，以確保其合法性。例如，當(dāng)注冊(cè)多個(gè)同一服務(wù)類(lèi)型的描述符時(shí)，ServiceCollection會(huì)拋出異常。另外，在
ServiceCollection.BuildServiceProvider() 方法中，容器將遞歸檢查和解析所有服務(wù)描述符，構(gòu)造出DI框架的核心實(shí)例（ServiceProvider）。
ServiceProvider容器
ServiceProvider是一個(gè)抽象類(lèi)，表示服務(wù)提供者。在ASP.NET Core中，我們常用的是ServiceProvider的派生類(lèi)：ServiceProviderEngine。ServiceProviderEngine是IServiceProvider接口的一個(gè)實(shí)現(xiàn)，它封裝了所有服務(wù)實(shí)例的創(chuàng)建和管理過(guò)程，可以通過(guò)ServiceProviderFactory 派生類(lèi)中的CreateServiceProvider來(lái)創(chuàng)建或指定它。
在ServiceProviderEngine中，每個(gè)服務(wù)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的ServiceCallSite（調(diào)用站點(diǎn)），用于記錄服務(wù)的描述信息。ServiceCallSite主要由以下三個(gè)部分組成：
- CallType，表示服務(wù)的運(yùn)行時(shí)類(lèi)型。
- ImplementationType，表示服務(wù)的實(shí)現(xiàn)類(lèi)型。
- Cache，表示服務(wù)實(shí)例的緩存。
在獲取服務(wù)實(shí)例時(shí)，ServiceProviderEngine先從緩存中查找服務(wù)實(shí)例，如果沒(méi)有找到則根據(jù) CallType 和 ImplementationType 創(chuàng)建新的服務(wù)實(shí)例。同時(shí)，也會(huì)處理服務(wù)的生命周期，根據(jù)服務(wù)描述符中的Lifetime設(shè)置，選擇相應(yīng)的范圍進(jìn)行限制。
集成Autofac等IOC框架
ASP.NET Core自帶的依賴(lài)注入容器已經(jīng)能夠滿足大多數(shù)場(chǎng)景需求，但是有時(shí)候需要在項(xiàng)目中使用其他的IOC框架，比如Autofac。下面將介紹如何在ASP.NET Core中集成Autofac，以實(shí)現(xiàn)更加便捷的依賴(lài)注入。
Autofac是一個(gè)用于依賴(lài)注入（Dependency Injection）的開(kāi)源.NET容器。它提供了一種簡(jiǎn)單而靈活的方式來(lái)管理對(duì)象的創(chuàng)建和生命周期，使得應(yīng)用程序的組件可以松耦合、可測(cè)試和可擴(kuò)展。
以下是一些關(guān)于Autofac的鏈接：
- Autofac官方網(wǎng)站：https://autofac.org/
- Autofac在GitHub上的倉(cāng)庫(kù)：https://github.com/autofac/Autofac
- Autofac的文檔：https://autofac.readthedocs.io/
- Autofac的NuGet包：https://www.nuget.org/packages/Autofac/
以下是一些使用Autofac的示例代碼：
注冊(cè)和解析一個(gè)簡(jiǎn)單的依賴(lài)關(guān)系：
// 創(chuàng)建容器構(gòu)建器
var builder = new ContainerBuilder();
// 注冊(cè)依賴(lài)關(guān)系
builder.RegisterType<MyDependency>().As<IMyDependency>();
// 構(gòu)建容器
var container = builder.Build();
// 解析依賴(lài)關(guān)系
var myDependency = container.Resolve<IMyDependency>();使用構(gòu)造函數(shù)注入：
public class MyClass
{
private readonly IMyDependency _myDependency;
public MyClass(IMyDependency myDependency)
{
_myDependency = myDependency;
}
// ...
}
// 注冊(cè)依賴(lài)關(guān)系
builder.RegisterType<MyClass>();
// 解析依賴(lài)關(guān)系
var myClass = container.Resolve<MyClass>();使用屬性注入：
public class MyClass
{
[Autowired]
public IMyDependency MyDependency { get; set; }
// ...
}
// 注冊(cè)依賴(lài)關(guān)系
builder.RegisterType<MyClass>();
// 解析依賴(lài)關(guān)系
var myClass = container.Resolve<MyClass>();這些示例只是Autofac的一小部分功能，更多詳細(xì)的使用方法和示例可以在官方文檔中找到。
安裝Autofac
首先，在ASP.NET Core項(xiàng)目中安裝Autofac和
Autofac.Extensions.DependencyInjection NuGet包。
可以通過(guò)NuGet包管理器或者通過(guò)命令行來(lái)安裝：
- NuGet包管理器：在Visual Studio中打開(kāi)NuGet包管理器，搜索并安裝Autofac和Autofac.Extensions.DependencyInjection包。
- 命令行：在項(xiàng)目根目錄下打開(kāi)命令行工具，并執(zhí)行以下兩個(gè)命令：
dotnet add package Autofac
dotnet add package Autofac.Extensions.DependencyInjection配置Autofac
在ASP.NET Core中，可以通過(guò)IServiceCollection接口來(lái)注冊(cè)服務(wù)描述符，并最終構(gòu)建出ServiceProvider容器。而Autofac也提供了相應(yīng)的配置類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)的注冊(cè)和解析。
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的Autofac配置示例：
public class AutofacModule : Module
{
protected override void Load(ContainerBuilder builder)
{
// 注冊(cè)服務(wù)
builder.RegisterType<MyService>().As<IMyService>();
// 將Autofac容器作為ServiceProvider容器
builder.Populate(services);
}
}在上述代碼中，我們創(chuàng)建了一個(gè)Autofac的Module類(lèi)，并在其Load方法中進(jìn)行服務(wù)注冊(cè)。這里我們將MyService類(lèi)注冊(cè)為IMyService的實(shí)現(xiàn)類(lèi)型，并將Autofac容器作為ServiceProvider容器。
注冊(cè)Autofac容器
最后，我們需要在ASP.NET Core的ConfigureServices方法中注冊(cè)Autofac容器：
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
// 配置Autofac
var builder = new ContainerBuilder();
builder.RegisterModule(new AutofacModule());
// 將Autofac容器設(shè)置為默認(rèn)的依賴(lài)注入容器
var container = builder.Build();
return new AutofacServiceProvider(container);
// 注冊(cè)其他服務(wù)
services.AddMvc();
}在上述代碼中，我們通過(guò)AutofacModule來(lái)配置Autofac，并創(chuàng)建了Autofac容器。最后，我們將Autofac容器設(shè)置為默認(rèn)的依賴(lài)注入容器，即返回AutofacServiceProvider對(duì)象。這樣就完成了Autofac與ASP.NET Core的集成。
總結(jié)
通過(guò)對(duì)ASP.NET Core DI容器的注冊(cè)、解析和生命周期等方面進(jìn)行深入探討，我們能夠更好地理解容器IOC和依賴(lài)注入的實(shí)現(xiàn)原理。同時(shí)，我們也能更好地使用ASP.NET Core的DI容器來(lái)進(jìn)行應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，從而提高應(yīng)用程序的性能和可維護(hù)性。
