.NET 中的依賴注入（四）：生命周期

本文示例代碼，均采用 .NET 6，具體的代碼可以在這個倉庫 Articles.DI 中獲取。

前面的文章中，在注冊服務時，統一使用了 services.AddSingleton<TService, TImplementation>() 的形式來注冊服務，這個方法的具體含義是什么？有沒有其他類似的方法？而且我們還有一個疑問，容器在構造服務時，服務的生命周期是怎么樣的？服務被申請一次，就構造一次嗎？還是整個程序周期，只構造一次？如果我們要自定義每個服務有不同的生命周期時，又該怎么做？下面，我們將一起探尋服務的生命周期。

生命周期

注冊到容器時，服務的生命周期分為三種

生命周期	何時創建	調用方法
瞬時 / Transient	每次請求，都會創建一個新的實例	AddTransient()
范圍 / Scoped	在指定的范圍內，第一次請求時會創建一個實例 重復請求時，會返回同一個實例	AddScoped()
單例 / Singleton	在整個程序生命周期，只會創建一次 后續所有請求，都會返回同一個實例	AddSingleton()

參考實際代碼，我們可以更直觀的理解依賴注入中的三種生命周期，下面的代碼可以在微軟的 .NET 文檔中找到對應的文章——教程：在 .NET 中使用依賴注入。或者可以在這個倉庫中直接查看獲取源碼

// https://github.com/alva-lin/Articles.DI/tree/master/ConsoleApp1
// 01. 聲明接口以及實現類
public interface IOperation
{
    string OperationId { get; }
}

public interface ITransientOperation : IOperation {}

public interface IScopedOperation : IOperation {}

public interface ISingletonOperation : IOperation {}

public class DefaultOperation
    : ITransientOperation, IScopedOperation, ISingletonOperation
{
    // 創建一個 Guid，取最后 4 個字符
    public string OperationId { get; } = Guid.NewGuid().ToString()[^4..];
}

// 02. 創建一個服務，它依賴上面幾個 Operation
public class OperationLogger
{
    private readonly ITransientOperation _transientOperation;
    private readonly IScopedOperation    _scopedOperation;
    private readonly ISingletonOperation _singletonOperation;

    public OperationLogger(ITransientOperation transientOperation,
                           IScopedOperation    scopedOperation,
                           ISingletonOperation singletonOperation)
    {
        _transientOperation = transientOperation;
        _scopedOperation    = scopedOperation;
        _singletonOperation = singletonOperation;
    }

    public void LogOperations(string scope)
    {
        LogOperation(_transientOperation, scope, "Always different");
        LogOperation(_scopedOperation, scope, "Changes only with scope");
        LogOperation(_singletonOperation, scope, "Always the same");
    }

    private static void LogOperation<T>(T operation, string scope, string message)
        where T : IOperation
    {
        Console.WriteLine($"{scope}: {typeof(T).Name,-19} [{operation.OperationId} {message,-23}]");
    }
}

// 03. 注冊服務並啟動程序
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;

using IHost host = Host.CreateDefaultBuilder(args)
   .ConfigureServices(services =>
    {
        // 將三種 Operation 分別注冊為三種聲明周期
        services.AddTransient<OperationLogger>()
           .AddTransient<ITransientOperation, DefaultOperation>()
           .AddScoped<IScopedOperation, DefaultOperation>()
           .AddSingleton<ISingletonOperation, DefaultOperation>();
    })
   .Build();

ExemplifyScoping(host.Services, "Scope 1");
ExemplifyScoping(host.Services, "Scope 2");

await host.RunAsync();


static void ExemplifyScoping(IServiceProvider services, string scope)
{
    using IServiceScope serviceScope = services.CreateScope();
    IServiceProvider    provider     = serviceScope.ServiceProvider;

    var logger = provider.GetRequiredService<OperationLogger>();
    logger.LogOperations($"{scope}: Call 1 ...");
    Console.WriteLine();

    logger = provider.GetRequiredService<OperationLogger>();
    logger.LogOperations($"{scope}: Call 2 ...");
    Console.WriteLine();
}

運行上述代碼，可以獲得下面的結果

Scope 1: Call 1 ...: ITransientOperation [b672 Always different       ]
Scope 1: Call 1 ...: IScopedOperation    [afd8 Changes only with scope]
Scope 1: Call 1 ...: ISingletonOperation [21b3 Always the same        ]

Scope 1: Call 2 ...: ITransientOperation [b6fc Always different       ]
Scope 1: Call 2 ...: IScopedOperation    [afd8 Changes only with scope]
Scope 1: Call 2 ...: ISingletonOperation [21b3 Always the same        ]

Scope 2: Call 1 ...: ITransientOperation [ef31 Always different       ]
Scope 2: Call 1 ...: IScopedOperation    [46d1 Changes only with scope]
Scope 2: Call 1 ...: ISingletonOperation [21b3 Always the same        ]
 
Scope 2: Call 2 ...: ITransientOperation [9864 Always different       ]
Scope 2: Call 2 ...: IScopedOperation    [46d1 Changes only with scope]
Scope 2: Call 2 ...: ISingletonOperation [21b3 Always the same        ]

比對程序輸出的日志，可以看出，每個 ITransientOperation 的輸出都會不一樣；而 IScopedOperation 在相同的范圍內輸出內容一樣，在不同的范圍間輸出內容不同；最后一個 ISingletonOperation，每次的輸出都是相同的。這樣的輸出結果，也符合我們前面的表格展示內容。

參考鏈接

.NET 中的依賴關系注入

教程：在 .NET 中使用依賴注入