ASP.NET Core 2.0 : 七.一張圖看透啟動背后的秘密

　　為什么我們可以在Startup這個 “孤零零的” 類中配置依賴注入和管道？

　　它是什么時候被實例化並且調用的？

　　參數中的IServiceCollection services是怎么來的?

　　處理管道是怎么構建起來的？

　　啟動過程中，系統“默默的”做了哪些准備工作？

　　上一篇文章講了ASP.NET Core中的依賴注入（系列目錄）， 而它的配置是在Startup這個文件中的 ConfigureServices(IServiceCollection services) 方法，而且Startup這個類也沒有繼承任何類或者接口。 深入的想一想，可能會冒出類似上面列出的好多問題，下面用一幅圖來看透它。

一、整體流程圖

先上圖， 覺得看不清可以點擊看大圖或者下載后放大查看。

圖一  （點擊放大）

二、WebHostBuilder

　　應用程序在Main方法之后通過調用Create­DefaultBuilder方法創建並配置WebHostBuilder， 

    public class WebHostBuilder : IWebHostBuilder
    {
        private readonly List<Action<WebHostBuilderContext, IServiceCollection>> _configureServicesDelegates;

        private IConfiguration _config;
        public IWebHostBuilder UseSetting(string key, string value)
        {
            _config[key] = value;
            return this;
        }
        public IWebHostBuilder ConfigureServices(Action<WebHostBuilderContext, IServiceCollection> configureServices)
        {
            if (configureServices == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(configureServices));
            }
            _configureServicesDelegates.Add(configureServices);
            return this;
        }
    }

WebHostBuilder存在一個重要的集合① private readonly List<Action<WebHostBuilderContext, IServiceCollection>> _configureServicesDelegates; ， 通過 ConfigureServices 方法將需要的Action加入進來。

UseSetting是一個用於設置Key-Value的方法， 一些常用的配置均會通過此方法寫入_config中。

三、UseStartup<Startup>()

　　Create­DefaultBuilder之后調用UseStartup<Startup>()，指定Startup為啟動類。

        public static IWebHostBuilder UseStartup(this IWebHostBuilder hostBuilder, Type startupType)
        {
            var startupAssemblyName = startupType.GetTypeInfo().Assembly.GetName().Name;

            return hostBuilder
                .UseSetting(WebHostDefaults.ApplicationKey, startupAssemblyName)
                .ConfigureServices(services =>
                {
                    if (typeof(IStartup).GetTypeInfo().IsAssignableFrom(startupType.GetTypeInfo()))
                    {
                        services.AddSingleton(typeof(IStartup), startupType);
                    }
                    else
                    {
                        services.AddSingleton(typeof(IStartup), sp =>
                        {
                            var hostingEnvironment = sp.GetRequiredService<IHostingEnvironment>();
                            return new ConventionBasedStartup(StartupLoader.LoadMethods(sp, startupType, hostingEnvironment.EnvironmentName));
                        });
                    }
                });
        }

首先獲取Startup類對應的AssemblyName， 調用UseSetting方法將其設置為WebHostDefaults.ApplicationKey（“applicationName”）的值。

然后調用WebHostBuilder的②ConfigureServices方法，將一個Action寫入WebHostBuilder 的 configureServicesDelegates中。

這個Action的意思就是說，如果這個被指定的類startupType是一個實現了IStartup的類， 那么將其通過AddSingleton注冊到services 這個ServiceCollection中， 如果不是， 那么將其“轉換”成 ConventionBasedStartup 這個實現了 IStartup的類后再進行注冊。這里涉及到一個StartupLoader的LoadMethods()方法，會通過字符串的方式查找“ConfigureServices”、“Configure{ environmentName}Services”這樣的方法。

注意：這里只是將一個Action寫入了configureServicesDelegates， 而不是已經執行了對IStartup的注冊， 因為這個Action尚未執行，services也還不存在。就像菩薩對八戒說： 八戒（Startup）你先在高老庄等着吧， 將來有個和尚帶領一個取經小分隊（ServiceCollection services ）過來的時候你加入他們。

其實在Create­DefaultBuilder方法中的幾個UseXXX的方法也是這樣通過ConfigureServices將對應的Action寫入了configureServicesDelegates， 等待唐僧的到來。

四、WebHostBuilder.Build()

創建並配置好的WebHostBuilder開始通過Build方法創建WebHost了， 首先是BuildCommonServices， 

private IServiceCollection BuildCommonServices(out AggregateException hostingStartupErrors)
        {
            //...省略...
            var services = new ServiceCollection();
            services.AddSingleton(_hostingEnvironment);
            services.AddSingleton(_context);
            //....各種Add....
            foreach (var configureServices in _configureServicesDelegates)
            {
                configureServices(_context, services);
            }
            return services;
        }                

　　在這個方法里創建了ServiceCollection services（以唐僧為首的取經小分隊）， 然后通過各種Add方法注冊了好多內容進去（收了悟空），然后③foreach 之前暫存在configureServicesDelegates中的各個Action，傳入services逐一執行， 將之前需要注冊的內容注冊到services中， 這里就包括Startup（八戒），注意這里僅是進行了注冊，而未執行Startup的方法。

　　處理好的這個services被BuildCommonServices返回后賦值給 hostingServices,然后 hostingServices經過Clone()生成 applicationServices,再由這個 applicationServices進行 GetProviderFromFactory(hostingServices)生成一個 IServiceProvider hostingServiceProvider.經過一系列的處理后,可以創建WebHost了。

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

host.Initialize();

 將生成的applicationServices 和 hostingServiceProvider作為參數傳遞給新生成的WebHost。接下來就是這個WebHost的 Initialize()。

 五、WebHost.Initialize()

WebHost的 Initialize()的主要工作就是BuildApplication()。

EnsureApplicationServices()： 用來處理WebHost的 private IServiceProvider _applicationServices ，④Startup的ConfigureServices方法在這里被調用。

_startup = _hostingServiceProvider.GetRequiredService<IStartup>();
_applicationServices = _startup.ConfigureServices(_applicationServiceCollection);

通過 GetRequiredService<IStartup>() 獲取到我們的_startup， 然后調用這個_startup的 ⑤ConfigureServices 方法，這就是我們用於依賴注入的startup類的ConfigureServices方法了。

所以，_applicationServices是根據_applicationServiceCollection 加上我們在_startup中注冊的內容之后重新生成的 IServiceProvider。

EnsureServer()⑥：通過 GetRequiredService<IServer>()獲取Server並配置監聽地址。

var builderFactory = _applicationServices.GetRequiredService<IApplicationBuilderFactory>();
var builder = builderFactory.CreateBuilder(Server.Features);
builder.ApplicationServices = _applicationServices;

獲取到 IApplicationBuilderFactory並通過它⑦創建 IApplicationBuilder,並將上面創建的_applicationServices賦值給它的ApplicationServices，它還有個重要的集合_components

private readonly IList<Func<RequestDelegate, RequestDelegate>> _components = new List<Func<RequestDelegate, RequestDelegate>>();

 從_components的類型可以看出它其實是中間件的集合，是該調用我們的_startup的Configure方法的時候了。

先獲取定義的IStartupFilter， ⑧foreach這些IStartupFilter並與_startup的Configure方法一起將配置的中間件寫入_components，然后通過 Build()創建RequestDelegate _application，

在Build()中對_components進行處理生成請求處理管道，關於IStartupFilter和生成管道這部分將在下篇文章進行詳細說明。

六、WebHost.Run()

　　WebHost創建完畢， 最后一步就是Run起來了，WebHost的Run()會調用它的方法StartAsync()

public virtual async Task StartAsync(CancellationToken cancellationToken = default(CancellationToken))
{
    //......var hostingApp = new HostingApplication(_application, _logger, diagnosticSource, httpContextFactory);
    await Server.StartAsync(hostingApp, cancellationToken).ConfigureAwait(false);
    _hostedServiceExecutor.StartAsync(cancellationToken).ConfigureAwait(false);
    //.....
}

　　在之前的文章中我們知道，請求是經過 Server監聽=>處理成httpContext=>Application處理，所以這里首先傳入上面創建的_application和一個httpContextFactory來⑨生成一個HostingApplication，並將這個HostingApplication傳入Server的StartAsync(), 當Server監聽到請求之后， 后面的工作由HostingApplication來完成。

　　⑩hostedServiceExecutor.StartAsync()方法用來開啟一個后台運行的服務，一些需要后台運行的操作比如定期刷新緩存等可以放到這里來。

七、更新

　　感謝dudu的留言，去github上看了一下WebHost的最新源碼，BuildApplication()不再包含EnsureApplicationServices()的調用，並且轉移到了WebHost.StartAsync() 中進行； WebHost.Initialize() 中由原本調用BuildApplication()改為調用原本放在BuildApplication()中調用的EnsureApplicationServices()。

 

　　通過VS加載符號的方式調試獲取到的WebHost仍是原來的版本，即使刪除下載的文件后再次重新獲取也一樣， 應該是和新建項目默認引用的依賴版本有關。