ASP.NET Core依赖注入原理详解与Autofac库深度集成实践

2023-06-15 今日头条小乖兽技术

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在ASP.NET Core中，依赖注入（DI）是非常重要的特性。本文将深入探讨ASP.NET Core源码中的容器IOC和依赖注入的实现原理。

什么是IoC

Inversion of Control（IoC）是指将控制权反转过来，即由系统来控制程序的执行流程。传统的程序都是由开发人员自己编写代码来控制程序的执行流程，而IoC则是将这种“主动权”交给了系统。

在IoC中，对象的创建和管理由框架或容器来完成，这些对象也被称为服务。应用程序通过请求获取服务，而不是直接创建服务对象。

什么是DI

Dependency Injection（DI）是IoC的一种具体实现方式。在DI中，服务提供方和服务使用方之间的耦合关系由第三方组件（DI容器）来处理。容器负责实例化服务，并将其注入到需要该服务的类中。

ASP.NET Core中的DI容器可以帮助我们解决应用程序中的对象管理问题，例如创建对象、管理对象的生命周期等。

ASP.NETCore DI容器的注册

在ASP.NET Core中，我们可以使用以下方法将服务注册到DI容器：

services.AddScoped<IMyService, MyService>();

其中，AddScoped方法将服务注册为Scoped生命周期，IMyService是服务接口，MyService是服务的实现。

ASP.NETCore DI容器的解析

在ASP.NET Core中，我们可以使用以下代码从DI容器中解析服务：

var service = serviceProvider.GetService<IMyService>();

其中，GetService方法从容器中解析出指定类型的服务对象，返回一个IServiceProvider类型的实例。

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：每次请求都创建一个新的服务实例。
Scoped：在同一作用域（例如同一HTTP请求）中，每次请求只创建一个服务实例。
Singleton：整个应用程序中只创建一个服务实例。

实现原理

ASP.NET Core中的DI容器基于
Microsoft.Extensions.DependencyInjection库实现。该库主要包含以下三个核心类：

ServiceCollection：服务集合，用于注册服务。
ServiceProvider：服务提供者，用于解析服务。
ServiceDescriptor：服务描述符，用于描述服务的类型、实现和生命周期。

在ASP.NET Core中，服务提供者（ServiceProvider）采用了服务提供者模式。服务提供者模式是指，在软件系统中，提供一种机制，能够让开发人员更加方便地获取系统所提供的各种服务。服务提供者模式的核心思想就是将服务的创建和使用分离开来，即服务的创建交给容器去处理，而服务的使用则由开发人员自行控制。

为了实现服务提供者模式，我们需要一个容器来管理服务。在ASP.NET Core中，容器主要用于注册服务、解析服务、生命周期管理等。

容器一般包含两个主要角色：服务描述符（ServiceDescriptor）和服务提供者（ServiceProvider）。服务描述符用于描述服务，例如服务接口类型、服务实现类型、生命周期等；而服务提供者则用于创建和管理服务实例。

ServiceCollection容器

在ASP.NET Core中，我们使用ServiceCollection容器来注册服务。ServiceCollection类继承于IServiceCollection接口，用于注册服务描述符并最终构建出ServiceProvider容器。ServiceCollection提供了一系列方便的方法来简化服务注册的过程。例如，通过调用AddTransient、AddScoped、AddSingleton等方法，我们可以轻松地注册服务。

ServiceCollection会在构建出ServiceProvider容器之前验证注册的服务描述符，以确保其合法性。例如，当注册多个同一服务类型的描述符时，ServiceCollection会抛出异常。另外，在
ServiceCollection.BuildServiceProvider() 方法中，容器将递归检查和解析所有服务描述符，构造出DI框架的核心实例（ServiceProvider）。

ServiceProvider容器

ServiceProvider是一个抽象类，表示服务提供者。在ASP.NET Core中，我们常用的是ServiceProvider的派生类：ServiceProviderEngine。ServiceProviderEngine是IServiceProvider接口的一个实现，它封装了所有服务实例的创建和管理过程，可以通过ServiceProviderFactory 派生类中的CreateServiceProvider来创建或指定它。

在ServiceProviderEngine中，每个服务都有一个对应的ServiceCallSite（调用站点），用于记录服务的描述信息。ServiceCallSite主要由以下三个部分组成：

CallType，表示服务的运行时类型。
ImplementationType，表示服务的实现类型。
Cache，表示服务实例的缓存。

在获取服务实例时，ServiceProviderEngine先从缓存中查找服务实例，如果没有找到则根据 CallType 和 ImplementationType 创建新的服务实例。同时，也会处理服务的生命周期，根据服务描述符中的Lifetime设置，选择相应的范围进行限制。

集成Autofac等IOC框架

ASP.NET Core自带的依赖注入容器已经能够满足大多数场景需求，但是有时候需要在项目中使用其他的IOC框架，比如Autofac。下面将介绍如何在ASP.NET Core中集成Autofac，以实现更加便捷的依赖注入。

Autofac是一个用于依赖注入（Dependency Injection）的开源.NET容器。它提供了一种简单而灵活的方式来管理对象的创建和生命周期，使得应用程序的组件可以松耦合、可测试和可扩展。

以下是一些关于Autofac的链接：

Autofac官方网站：https://autofac.org/
Autofac在Github上的仓库：https://github.com/autofac/Autofac
Autofac的文档：https://autofac.readthedocs.io/
Autofac的NuGet包：https://www.nuget.org/packages/Autofac/

以下是一些使用Autofac的示例代码：

注册和解析一个简单的依赖关系：

// 创建容器构建器
var builder = new ContAInerBuilder();
// 注册依赖关系
builder.RegisterType<MyDependency>().As<IMyDependency>();
// 构建容器
var container = builder.Build();
// 解析依赖关系
var myDependency = container.Resolve<IMyDependency>();

使用构造函数注入：

public class MyClass
{
    private readonly IMyDependency _myDependency;
    public MyClass(IMyDependency myDependency)
    {
        _myDependency = myDependency;
    }
    // ...
}
// 注册依赖关系
builder.RegisterType<MyClass>();
// 解析依赖关系
var myClass = container.Resolve<MyClass>();

使用属性注入：

public class MyClass
{
    [Autowired]
    public IMyDependency MyDependency { get; set; }
    // ...
}

// 注册依赖关系
builder.RegisterType<MyClass>();
// 解析依赖关系
var myClass = container.Resolve<MyClass>();

这些示例只是Autofac的一小部分功能，更多详细的使用方法和示例可以在官方文档中找到。

安装Autofac

首先，在ASP.NET Core项目中安装Autofac和
Autofac.Extensions.DependencyInjection NuGet包。

可以通过NuGet包管理器或者通过命令行来安装：

NuGet包管理器：在Visual Studio中打开NuGet包管理器，搜索并安装Autofac和Autofac.Extensions.DependencyInjection包。
命令行：在项目根目录下打开命令行工具，并执行以下两个命令：

dotnet add package Autofac
dotnet add package Autofac.Extensions.DependencyInjection

配置Autofac

在ASP.NET Core中，可以通过IServiceCollection接口来注册服务描述符，并最终构建出ServiceProvider容器。而Autofac也提供了相应的配置类来实现服务的注册和解析。

下面是一个简单的Autofac配置示例：

public class AutofacModule : Module
{
    protected override void Load(ContainerBuilder builder)
    {
        // 注册服务
        builder.RegisterType<MyService>().As<IMyService>();

        // 将Autofac容器作为ServiceProvider容器
        builder.Populate(services);
    }
}

在上述代码中，我们创建了一个Autofac的Module类，并在其Load方法中进行服务注册。这里我们将MyService类注册为IMyService的实现类型，并将Autofac容器作为ServiceProvider容器。

注册Autofac容器

最后，我们需要在ASP.NET Core的ConfigureServices方法中注册Autofac容器：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    // 配置Autofac
    var builder = new ContainerBuilder();
    builder.RegisterModule(new AutofacModule());

    // 将Autofac容器设置为默认的依赖注入容器
    var container = builder.Build();
    return new AutofacServiceProvider(container);

    // 注册其他服务
    services.AddMvc();
}

在上述代码中，我们通过AutofacModule来配置Autofac，并创建了Autofac容器。最后，我们将Autofac容器设置为默认的依赖注入容器，即返回AutofacServiceProvider对象。这样就完成了Autofac与ASP.NET Core的集成。

总结

通过对ASP.NET Core DI容器的注册、解析和生命周期等方面进行深入探讨，我们能够更好地理解容器IOC和依赖注入的实现原理。同时，我们也能更好地使用ASP.NET Core的DI容器来进行应用程序开发，从而提高应用程序的性能和可维护性。

参考资料：
https://learn.microsoft.com/zh-cn/aspnet/core/fundamentals/dependency-injection?view=aspnetcore-7.0