理解ASP.NET Core 依賴注入(Dependency Injection)
依賴注入
什么是依賴注入
簡單說,就是將對象的創(chuàng)建和銷毀工作交給DI容器來進行,調(diào)用方只需要接收注入的對象實例即可。
依賴注入有什么好處
依賴注入在.NET中,可謂是“一等公民”,處處都離不開它,那么它有什么好處呢?
假設有一個日志類 FileLogger,用于將日志記錄到本地文件。
public class FileLogger
{
public void LogInfo(string message)
{
}
}
日志很常用,幾乎所有服務都需要記錄日志。如果不使用依賴注入,那么我們就必須在每個服務中手動 new FileLogger 來創(chuàng)建一個 FileLogger 實例。
public class MyService
{
private readonly FileLogger _logger = new FileLogger();
public void Get()
{
_logger.LogInfo("MyService.Get");
}
}
如果某一天,想要替換掉 FileLogger,而是使用 ElkLogger,通過ELK來處理日志,那么我們就需要將所有服務中的代碼都要改成 new ElkLogger。
public class MyService
{
private readonly ElkLogger _logger = new ElkLogger();
public void Get()
{
_logger.LogInfo("MyService.Get");
}
}
- 在一個大型項目中,這樣的代碼分散在項目各處,涉及到的服務均需要進行修改,顯然一個一個去修改不現(xiàn)實,且違反了“開閉原則”。
- 如果Logger中還需要其他一些依賴項,那么用到Logger的服務也要為其提供依賴,如果依賴項修改了,其他服務也必須要進行更改,更加增大了維護難度。
- 很難進行單元測試,因為它無法進行 mock
正因如此,所以依賴注入解決了這些棘手的問題:
- 通過接口或基類(包含抽象方法或虛方法等)將依賴關系進行抽象化
- 將依賴關系存放到服務容器中
- 由框架負責創(chuàng)建和釋放依賴關系的實例,并將實例注入到構造函數(shù)、屬性或方法中
ASP.NET Core內(nèi)置的依賴注入
服務生存周期
Transient
瞬時,即每次獲取,都是一個全新的服務實例
Scoped
范圍(或稱為作用域),即在某個范圍(或作用域內(nèi))內(nèi),獲取的始終是同一個服務實例,而不同范圍(或作用域)間獲取的是不同的服務實例。對于Web應用,每個請求為一個范圍(或作用域)。
Singleton
單例,即在單個應用中,獲取的始終是同一個服務實例。另外,為了保證程序正常運行,要求單例服務必須是線程安全的。
服務釋放
若服務實現(xiàn)了IDisposable接口,并且該服務是由DI容器創(chuàng)建的,那么你不應該去Dispose,DI容器會對服務自動進行釋放。
如,有Service1、Service2、Service3、Service4四個服務,并且都實現(xiàn)了IDisposable接口,如:
public class Service1 : IDisposable
{
public void Dispose()
{
Console.WriteLine("Service1.Dispose");
}
}
public class Service2 : IDisposable
{
public void Dispose()
{
Console.WriteLine("Service2.Dispose");
}
}
public class Service3 : IDisposable
{
public void Dispose()
{
Console.WriteLine("Service3.Dispose");
}
}
public class Service4 : IDisposable
{
public void Dispose()
{
Console.WriteLine("Service4.Dispose");
}
}
并注冊為:
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
// 每次使用完(請求結束時)即釋放
services.AddTransient<Service1>();
// 超出范圍(請求結束時)則釋放
services.AddScoped<Service2>();
// 程序停止時釋放
services.AddSingleton<Service3>();
// 程序停止時釋放
services.AddSingleton(sp => new Service4());
}
構造函數(shù)注入一下
public ValuesController(
Service1 service1,
Service2 service2,
Service3 service3,
Service4 service4)
{ }
請求一下,獲取輸出:
Service2.Dispose
Service1.Dispose
這些服務實例都是由DI容器創(chuàng)建的,所以DI容器也會負責服務實例的釋放和銷毀。注意,單例此時還沒到釋放的時候。
但如果注冊為:
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
// 注意與上面的區(qū)別,這個是直接 new 的,而上面是通過 sp => new 的
services.AddSingleton(new Service1());
services.AddSingleton(new Service2());
services.AddSingleton(new Service3());
services.AddSingleton(new Service4());
}
此時,實例都是咱們自己創(chuàng)建的,DI容器就不會負責去釋放和銷毀了,這些工作都需要我們開發(fā)人員自己去做。
更多注冊方式,請參考官方文檔-Service registration methods
TryAdd{Lifetime}擴展方法
當你將同樣的服務注冊了多次時,如:
services.AddSingleton<IMyService, MyService>(); services.AddSingleton<IMyService, MyService>();
那么當使用IEnumerable<{Service}>(下面會講到)解析服務時,就會產(chǎn)生多個MyService實例的副本。
為此,框架提供了TryAdd{Lifetime}擴展方法,位于命名空間Microsoft.Extensions.DependencyInjection.Extensions下。當DI容器中已存在指定類型的服務時,則不進行任何操作;反之,則將該服務注入到DI容器中。
services.AddTransient<IMyService, MyService1>(); // 由于上面已經(jīng)注冊了服務類型 IMyService,所以下面的代碼不不會執(zhí)行任何操作(與生命周期無關) services.TryAddTransient<IMyService, MyService1>(); services.TryAddTransient<IMyService, MyService2>();
- TryAdd:通過參數(shù)
ServiceDescriptor將服務類型、實現(xiàn)類型、生命周期等信息傳入進去 - TryAddTransient:對應AddTransient
- TryAddScoped:對應AddScoped
- TryAddSingleton:對應AddSingleton
- TryAddEnumerable:這個和
TryAdd的區(qū)別是,TryAdd僅根據(jù)服務類型來判斷是否要進行注冊,而TryAddEnumerable則是根據(jù)服務類型和實現(xiàn)類型一同進行判斷是否要進行注冊,常常用于注冊同一服務類型的多個不同實現(xiàn)。舉個例子吧:
// 注冊了 IMyService - MyService1 services.TryAddEnumerable(ServiceDescriptor.Singleton<IMyService, MyService1>()); // 注冊了 IMyService - MyService2 services.TryAddEnumerable(ServiceDescriptor.Singleton<IMyService, MyService2>()); // 未進行任何操作,因為 IMyService - MyService1 在上面已經(jīng)注冊了 services.TryAddEnumerable(ServiceDescriptor.Singleton<IMyService, MyService1>());
解析同一服務的多個不同實現(xiàn)
默認情況下,如果注入了同一個服務的多個不同實現(xiàn),那么當進行服務解析時,會以最后一個注入的為準。
如果想要解析出同一服務類型的所有服務實例,那么可以通過IEnumerable<{Service}>來解析(順序同注冊順序一致):
public interface IAnimalService { }
public class DogService : IAnimalService { }
public class PigService : IAnimalService { }
public class CatService : IAnimalService { }
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
// 生命周期沒有限制
services.AddTransient<IAnimalService, DogService>();
services.AddScoped<IAnimalService, PigService>();
services.AddSingleton<IAnimalService, CatService>();
}
public ValuesController(
// CatService
IAnimalService animalService,
// DogService、PigService、CatService
IEnumerable<IAnimalService> animalServices)
{
}
Replace && Remove 擴展方法
上面我們所提到的,都是注冊新的服務到DI容器中,但是有時我們想要替換或是移除某些服務,這時就需要使用Replace和Remove了
// 將 IMyService 的實現(xiàn)替換為 MyService1 services.Replace(ServiceDescriptor.Singleton<IMyService, MyService>()); // 移除 IMyService 注冊的實現(xiàn) MyService services.Remove(ServiceDescriptor.Singleton<IMyService, MyService>()); // 移除 IMyService 的所有注冊 services.RemoveAll<IMyService>(); // 清除所有服務注冊 services.Clear();
Autofac
Autofac 是一個老牌DI組件了,接下來我們使用Autofac替換ASP.NET Core自帶的DI容器。
1.安裝nuget包:
Install-Package Autofac Install-Package Autofac.Extensions.DependencyInjection
2.替換服務提供器工廠
public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>
Host.CreateDefaultBuilder(args)
.ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>
{
webBuilder.UseStartup<Startup>();
})
// 通過此處將默認服務提供器工廠替換為 autofac
.UseServiceProviderFactory(new AutofacServiceProviderFactory());
3.在 Startup 類中添加 ConfigureContainer 方法
public class Startup
{
public Startup(IConfiguration configuration)
{
Configuration = configuration;
}
public IConfiguration Configuration { get; }
public ILifetimeScope AutofacContainer { get; private set; }
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
// 1. 不要 build 或返回任何 IServiceProvider,否則會導致 ConfigureContainer 方法不被調(diào)用。
// 2. 不要創(chuàng)建 ContainerBuilder,也不要調(diào)用 builder.Populate(),AutofacServiceProviderFactory 已經(jīng)做了這些工作了
// 3. 你仍然可以在此處通過微軟默認的方式進行服務注冊
services.AddOptions();
services.AddControllers();
services.AddSwaggerGen(c =>
{
c.SwaggerDoc("v1", new OpenApiInfo { Title = "WebApplication.Ex", Version = "v1" });
});
}
// 1. ConfigureContainer 用于使用 Autofac 進行服務注冊
// 2. 該方法在 ConfigureServices 之后運行,所以這里的注冊會覆蓋之前的注冊
// 3. 不要 build 容器,不要調(diào)用 builder.Populate(),AutofacServiceProviderFactory 已經(jīng)做了這些工作了
public void ConfigureContainer(ContainerBuilder builder)
{
// 將服務注冊劃分為模塊,進行注冊
builder.RegisterModule(new AutofacModule());
}
public class AutofacModule : Autofac.Module
{
protected override void Load(ContainerBuilder builder)
{
// 在此處進行服務注冊
builder.RegisterType<UserService>().As<IUserService>();
}
}
public void Configure(IApplicationBuilder app, ILoggerFactory loggerFactory)
{
// 通過此方法獲取 autofac 的 DI容器
AutofacContainer = app.ApplicationServices.GetAutofacRoot();
}
}
服務解析和注入
上面我們主要講了服務的注入方式,接下來看看服務的解析方式。解析方式有兩種:
- 用于創(chuàng)建未在DI容器中注冊的服務實例
- 用于某些框架級別的功能
構造函數(shù)注入
上面我們舉得很多例子都是使用了構造函數(shù)注入——通過構造函數(shù)接收參數(shù)。構造函數(shù)注入是非常常見的服務注入方式,也是首選方式,這要求:
- 構造函數(shù)可以接收非依賴注入的參數(shù),但必須提供默認值
- 當服務通過
IServiceProvider解析時,要求構造函數(shù)必須是public - 當服務通過
ActivatorUtilities解析時,要求構造函數(shù)必須是public,雖然支持構造函數(shù)重載,但必須只能有一個是有效的,即參數(shù)能夠全部通過依賴注入得到值
方法注入
顧名思義,方法注入就是通過方法參數(shù)來接收服務實例。
[HttpGet]
public string Get([FromServices]IMyService myService)
{
return "Ok";
}
屬性注入
ASP.NET Core內(nèi)置的依賴注入是不支持屬性注入的。但是Autofac支持,用法如下:
老規(guī)矩,先定義服務和實現(xiàn)
public interface IUserService
{
string Get();
}
public class UserService : IUserService
{
public string Get()
{
return "User";
}
}
然后注冊服務
- 默認情況下,控制器的構造函數(shù)參數(shù)由DI容器來管理嗎,而控制器實例本身卻是由ASP.NET Core框架來管理,所以這樣“屬性注入”是無法生效的
- 通過
AddControllersAsServices方法,將控制器交給 autofac 容器來處理,這樣就可以使“屬性注入”生效了
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
services.AddControllers().AddControllersAsServices();
}
public void ConfigureContainer(ContainerBuilder builder)
{
builder.RegisterModule<AutofacModule>();
}
public class AutofacModule : Autofac.Module
{
protected override void Load(ContainerBuilder builder)
{
builder.RegisterType<UserService>().As<IUserService>();
var controllerTypes = Assembly.GetExecutingAssembly().GetExportedTypes()
.Where(type => typeof(ControllerBase).IsAssignableFrom(type))
.ToArray();
// 配置所有控制器均支持屬性注入
builder.RegisterTypes(controllerTypes).PropertiesAutowired();
}
}
最后,我們在控制器中通過屬性來接收服務實例
public class ValuesController : ControllerBase
{
public IUserService UserService { get; set; }
[HttpGet]
public string Get()
{
return UserService.Get();
}
}
通過調(diào)用Get接口,我們就可以得到IUserService的實例,從而得到響應
User
一些注意事項
- 避免使用服務定位模式。盡量避免使用
GetService來獲取服務實例,而應該使用DI。
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
public class ValuesController : ControllerBase
{
private readonly IServiceProvider _serviceProvider;
// 應通過依賴注入的方式獲取服務實例
public ValuesController(IServiceProvider serviceProvider)
{
_serviceProvider = serviceProvider;
}
[HttpGet]
public string Get()
{
// 盡量避免通過 GetService 方法獲取服務實例
var myService = _serviceProvider.GetService<IMyService>();
return "Ok";
}
}
- 避免在
ConfigureServices中調(diào)用BuildServiceProvider。因為這會導致創(chuàng)建第二個DI容器的副本,從而導致注冊的單例服務出現(xiàn)多個副本。
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
// 不要在該方法中調(diào)用該方法
var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();
}
- 一定要注意服務解析范圍,不要在 Singleton 中解析 Transient 或 Scoped 服務,這可能導致服務狀態(tài)錯誤(如導致服務實例生命周期提升為單例)。允許的方式有:
1.在 Scoped 或 Transient 服務中解析 Singleton 服務
2.在 Scoped 或 Transient 服務中解析 Scoped 服務(不能和前面的Scoped服務相同)
- 當在
Development環(huán)境中運行、并通過CreateDefaultBuilder生成主機時,默認的服務提供程序會進行如下檢查:
1.不能在根服務提供程序解析 Scoped 服務,這會導致 Scoped 服務的生命周期提升為 Singleton,因為根容器在應用關閉時才會釋放。
2.不能將 Scoped 服務注入到 Singleton 服務中
- 隨著業(yè)務增長,需要依賴注入的服務也越來越多,建議使用擴展方法,封裝服務注入,命名為
Add{Group_Name},如將所有 AppService 的服務注冊封裝起來
namespace Microsoft.Extensions.DependencyInjection
{
public static class ApplicationServiceCollectionExtensions
{
public static IServiceCollection AddApplicationService(this IServiceCollection services)
{
services.AddTransient<Service1>();
services.AddScoped<Service2>();
services.AddSingleton<Service3>();
services.AddSingleton(sp => new Service4());
return services;
}
}
}
然后在ConfigureServices中調(diào)用即可
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
services.AddApplicationService();
}
框架默認提供的服務
以下列出一些常用的框架已經(jīng)默認注冊的服務:
| 服務類型 | 生命周期 |
|---|---|
| Microsoft.AspNetCore.Hosting.Builder.IApplicationBuilderFactory | Transient |
| IHostApplicationLifetime | Singleton |
| IHostLifetime | Singleton |
| IWebHostEnvironment | Singleton |
| IHostEnvironment | Singleton |
| Microsoft.AspNetCore.Hosting.IStartup | Singleton |
| Microsoft.AspNetCore.Hosting.IStartupFilter | Transient |
| Microsoft.AspNetCore.Hosting.Server.IServer | Singleton |
| Microsoft.AspNetCore.Http.IHttpContextFactory | Transient |
| Microsoft.Extensions.Logging.ILogger |
Singleton |
| Microsoft.Extensions.Logging.ILoggerFactory | Singleton |
| Microsoft.Extensions.ObjectPool.ObjectPoolProvider | Singleton |
| Microsoft.Extensions.Options.IConfigureOptions |
Transient |
| Microsoft.Extensions.Options.IOptions |
Singleton |
| System.Diagnostics.DiagnosticSource | Singleton |
| System.Diagnostics.DiagnosticListener | Singleton |
到此這篇關于理解ASP.NET Core 依賴注入(Dependency Injection)的文章就介紹到這了,更多相關ASP.NET Core 依賴注入內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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