一張圖理清ASP.NET Core啟動流程

ASP.NET Core知多少系列：總體介紹及目錄

1. 引言

對於ASP.NET Core應用程序來說，我們要記住非常重要的一點是：其本質上是一個獨立的控制台應用，它並不是必需在IIS內部托管且並不需要IIS來啟動運行（而這正是ASP.NET Core跨平台的基石）。ASP.NET Core應用程序擁有一個內置的Self-Hosted（自托管）的Web Server（Web服務器），用來處理外部請求。

不管是托管還是自托管，都離不開Host（宿主）。在ASP.NET Core應用中通過配置並啟動一個Host來完成應用程序的啟動和其生命周期的管理（如下圖所示）。而Host的主要的職責就是Web Server的配置和Pilpeline（請求處理管道）的構建。

這張圖描述了一個總體的啟動流程，從上圖中我們知道ASP.NET Core應用程序的啟動主要包含三個步驟：

1. CreateDefaultBuilder()：創建IWebHostBuilder
2. Build()：IWebHostBuilder負責創建IWebHost
3. Run()：啟動IWebHost

所以，ASP.NET Core應用的啟動本質上是啟動作為宿主的WebHost對象。
其主要涉及到兩個關鍵對象IWebHostBuilder和IWebHost，它們的內部實現是ASP.NET Core應用的核心所在。下面我們就結合源碼並梳理調用堆棧來一探究竟！

2. 宿主構造器：IWebHostBuilder

在啟動IWebHost宿主之前，我們需要完成對IWebHost的創建和配置。而這一項工作需要借助IWebHostBuilder對象來完成的，ASP.NET Core中提供了默認實現WebHostBuilder。而WebHostBuilder是由WebHost的同名工具類（Microsoft.AspNetCore命名空間下）中的CreateDefaultBuilder方法創建的。

從上圖中我們可以看出CreateDefaultBuilder()方法主要干了六件大事：

1. UseKestrel：使用Kestrel作為Web server。
2. UseContentRoot：指定Web host使用的content root（內容根目錄），比如Views。默認為當前應用程序根目錄。
3. ConfigureAppConfiguration：設置當前應用程序配置。主要是讀取 appsettinggs.json 配置文件、開發環境中配置的UserSecrets、添加環境變量和命令行參數 。
4. ConfigureLogging：讀取配置文件中的Logging節點，配置日志系統。
5. UseIISIntegration：使用IISIntegration 中間件。
6. UseDefaultServiceProvider：設置默認的依賴注入容器。

創建完畢WebHostBuilder后，通過調用UseStartup()來指定啟動類，來為后續服務的注冊及中間件的注冊提供入口。

3. 宿主：IWebHost

在ASP.Net Core中定義了IWebHost用來表示Web應用的宿主，並提供了一個默認實現WebHost。宿主的創建是通過調用IWebHostBuilder的Build()方法來完成的。那該方法主要做了哪些事情呢，我們來看下面這張【ASP.NET Core啟動流程調用堆棧】中的黃色邊框部分：

其核心主要在於WebHost的創建，又可以划分為三個部分：

1. 構建依賴注入容器，初始通用服務的注冊：BuildCommonService();
2. 實例化WebHost：var host = new WebHost(...);
3. 初始化WebHost，也就是構建由中間件組成的請求處理管道：host.Initialize();

3.1. 注冊初始通用服務

BuildBuildCommonService方法主要做了兩件事：

1. 查找HostingStartupAttribute特性以應用其他程序集中的啟動配置
2. 注冊通用服務
3. 若配置了啟動程序集，則發現並以IStartup類型注入到IOC容器中

3.2. 創建IWebHost

public IWebHost Build()
{
    //省略部分代碼

    var host = new WebHost(
        applicationServices,
        hostingServiceProvider,
        _options,
        _config,
        hostingStartupErrors);
    }
    
    host.Initialize();

    return host;
}

3.3. 構建請求處理管道

請求管道的構建，主要是中間件之間的銜接處理。

而請求處理管道的構建，又包含三個主要部分：

1. 注冊Startup中綁定的服務；
2. 配置IServer；
3. 構建管道

請求管道的構建主要是借助於IApplicationBuilder，相關類圖如下：

4. 啟動WebHost

WebHost的啟動主要分為兩步：

1. 再次確認請求管道正確創建
2. 啟動Server以監聽請求
3. 啟動 HostedService

4.1. 確認請求管道的創建

從圖中可以看出，第一步調用Initialize()方法主要是取保請求管道的正確創建。其內部主要是對BuildApplication()方法的調用，與我們上面所講WebHost的構建環節具有相同的調用堆棧。而最終返回的正是由中間件銜接而成的RequestDelegate類型代表的請求管道。

4.2. 啟動Server

我們先來看下類圖：

從類圖中我們可以看出IServer接口主要定義了一個只讀的特性集合屬性、一個啟動和停止的方法聲明。在創建宿主構造器IWebHostBuilder時我們通過調用UseKestrel()方法指定了使用KestrelServer作為默認的IServer實現。其方法申明中接收了一個IHttpApplication<TContext> application的參數，從命名來看，它代表一個Http應用程序，我們來看下具體的接口定義：

其主要定義了三個方法，第一個方法用來創建請求上下文；第二個方法用來處理請求；第三個方法用來釋放上下文。而至於請求上下文，是用來攜帶請求和返回響應的核心參數，其貫穿與整個請求處理管道之中。ASP.NET Core中提供了默認的實現HostingApplication，其構造函數接收一個RequestDelegate _application（也就是鏈接中間件形成的處理管道）用來處理請求。

var httpContextFactory = _applicationServices.GetRequiredService<IHttpContextFactory>();
var hostingApp = new HostingApplication(_application, _logger, diagnosticSource, httpContextFactory);

4.3. 啟動IHostedService

IHostedService接口用來定義后台任務，通過實現該接口並注冊到Ioc容器中，它會隨着ASP.NET Core 程序啟動而啟動，終止而終止。

5. 總結

結合源碼，通過對ASP.NET Core運行調用堆棧的梳理，其啟動流程的總體脈絡一目了然，並且了解到主要的幾個關鍵對象：

1. 負責創建IWebHost的宿主構造器IWebHostBuilder
2. 代表宿主的IWebHost接口
3. 用於構建請求管道的IApplicationBuilder
4. 中間件銜接而成的RequestDelegate
5. 代表Web Server的IServer接口
6. 貫穿請求處理管道的請求上下文HttpContext
7. 可以用來注冊后台服務的IHostedService接口

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