ASP.NET Core技术研究-探秘Host主机启动过程

李明成

发布于 2020-04-15 15:28:26

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发布于 2020-04-15 15:28:26

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当我们将原有ASP.NET 应用程序升级迁移到ASP.NET Core之后，我们发现代码工程中多了两个类Program类和Startup类。

接下来我们详细探秘一下通用主机Host的启动过程。

一、Program类的Main函数入口

Program类最重要的功能就是启动主机，这里有一个主机的概念，是ASP.NET Core全新引入的。

主机负责应用程序启动和生存期管理。同时，主机也是封装应用程序资源的对象：

依赖注入 (DI)
Logging
Configuration
IHostedService 实现

启动主机时，它在 DI 容器中找到 IHostedService 的每个实现，然后调用 IHostedService.StartAsync。在 web 应用中，其中一个 IHostedService 的实现是启动 HTTP 服务器实现的 web 服务。这里的HTTP服务器默认是Kestrel。

即：ASP.NET Core主机启动时，会启动一个HTTP服务器，默认是Kestrel。启动后监听并响应某个端口的HTTP请求。

我们继续看Program类的代码：

从上述代码可以看到，Main函数中首先调用CreateHostBuilder方法，返回一个IHostBuilder。然后调用IHostBuilder.Build()方法完成

二、Host.CreateDefaultBuilder(args): 构造IHostBuilder的默认实现HostBuilder

在CreateHostBuilder方法内部，首先调用了Host.CreateDefaultBuilder构造了一个HostBuilder，这个我们先看下源码，看看到底Host类内部做了什么操作：

https://github.com/dotnet/extensions/blob/release/3.1/src/Hosting/Hosting/src/Host.cs

internal static void ConfigureWebDefaults(IWebHostBuilder builder)
       {
           builder.ConfigureAppConfiguration((ctx, cb) =>
           {
               if (ctx.HostingEnvironment.IsDevelopment())
               {
                   StaticWebAssetsLoader.UseStaticWebAssets(ctx.HostingEnvironment, ctx.Configuration);
               }
           });
           builder.UseKestrel((builderContext, options) =>
           {
               options.Configure(builderContext.Configuration.GetSection("Kestrel"));
           })
           .ConfigureServices((hostingContext, services) =>
           {
               // Fallback
               services.PostConfigure<HostFilteringOptions>(options =>
               {
                   if (options.AllowedHosts == null || options.AllowedHosts.Count == 0)
                   {
                       // "AllowedHosts": "localhost;127.0.0.1;[::1]"
                       var hosts = hostingContext.Configuration["AllowedHosts"]?.Split(new[] { ';' }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);
                       // Fall back to "*" to disable.
                       options.AllowedHosts = (hosts?.Length > 0 ? hosts : new[] { "*" });
                   }
               });
               // Change notification
               services.AddSingleton<IOptionsChangeTokenSource<HostFilteringOptions>>(
                           new ConfigurationChangeTokenSource<HostFilteringOptions>(hostingContext.Configuration));
 
               services.AddTransient<IStartupFilter, HostFilteringStartupFilter>();
 
               if (string.Equals("true", hostingContext.Configuration["ForwardedHeaders_Enabled"], StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
               {
                   services.Configure<ForwardedHeadersOptions>(options =>
                   {
                       options.ForwardedHeaders = ForwardedHeaders.XForwardedFor | ForwardedHeaders.XForwardedProto;
                       // Only loopback proxies are allowed by default. Clear that restriction because forwarders are
                       // being enabled by explicit configuration.
                       options.KnownNetworks.Clear();
                       options.KnownProxies.Clear();
                   });
 
                   services.AddTransient<IStartupFilter, ForwardedHeadersStartupFilter>();
               }
 
               services.AddRouting();
           })
           .UseIIS()
           .UseIISIntegration();
       }

　从上述代码中，可以看到CreateDefaultBuilder内部构造了一个HostBuilder，同时设置了：

将内容根目录（contentRootPath）设置为由 GetCurrentDirectory 返回的路径。
通过以下源加载主机配置
- 环境变量（DOTNET_前缀）配置
- 命令行参数配置
通过以下对象加载应用配置
- appsettings.json
- appsettings.{Environment}.json
- 密钥管理器当应用在 Development 环境中运行时
- 环境变量
- 命令行参数
添加日志记录提供程序
- 控制台
- 调试
- EventSource
- EventLog（ Windows环境下）
当环境为“开发”时，启用范围验证和依赖关系验证。

以上构造完成了HostBuilder，针对ASP.NET Core应用，代码继续调用了HostBuilder.ConfigureWebHostDefaults方法。

三、IHostBuilder.ConfigureWebHostDefaults：通过GenericWebHostBuilder对HostBuilder增加ASP.NET Core的运行时设置

构造完成HostBuilder之后，针对ASP.NET Core应用，继续调用了HostBuilder.ConfigureWebHostDefaults方法。这是一个ASP.NET Core的一个扩展方法：

我们继续看ConfigureWebHostDefaults扩展方法内部做了哪些事情：

源码连接：https://github.com/dotnet/aspnetcore/blob/master/src/DefaultBuilder/src/GenericHostBuilderExtensions.cs 　

using System;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.AspNetCore;
 
namespace Microsoft.Extensions.Hosting
{
    /// <summary>
    /// Extension methods for configuring the IWebHostBuilder.
    /// </summary>
    public static class GenericHostBuilderExtensions
    {
        /// <summary>
        /// Initializes a new instance of the <see cref="IWebHostBuilder"/> class with pre-configured defaults.
        /// </summary>
        /// <remarks>
        ///   The following defaults are applied to the <see cref="IWebHostBuilder"/>:
        ///     use Kestrel as the web server and configure it using the application's configuration providers,
        ///     adds the HostFiltering middleware,
        ///     adds the ForwardedHeaders middleware if ASPNETCORE_FORWARDEDHEADERS_ENABLED=true,
        ///     and enable IIS integration.
        /// </remarks>
        /// <param name="builder">The <see cref="IHostBuilder" /> instance to configure</param>
        /// <param name="configure">The configure callback</param>
        /// <returns>The <see cref="IHostBuilder"/> for chaining.</returns>
        public static IHostBuilder ConfigureWebHostDefaults(this IHostBuilder builder, Action<IWebHostBuilder> configure)
        {
            return builder.ConfigureWebHost(webHostBuilder =>
            {
                WebHost.ConfigureWebDefaults(webHostBuilder);
 
                configure(webHostBuilder);
            });
        }
    }
}

首先，通过类GenericHostWebHostBuilderExtensions，对IHostBuilder扩展一个方法：ConfigureWebHost：builder.ConfigureWebHost

在这个扩展方法中实现了对IWebHostBuilder的依赖注入：即将GenericWebHostBuilder实例传入方法ConfigureWebHostDefaults内部

代码连接：https://github.com/dotnet/aspnetcore/blob/release/3.1/src/Hosting/Hosting/src/GenericHostWebHostBuilderExtensions.cs

using System;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
 
namespace Microsoft.Extensions.Hosting
{
    public static class GenericHostWebHostBuilderExtensions
    {
        public static IHostBuilder ConfigureWebHost(this IHostBuilder builder, Action<IWebHostBuilder> configure)
        {
            var webhostBuilder = new GenericWebHostBuilder(builder);
            configure(webhostBuilder);
            builder.ConfigureServices((context, services) => services.AddHostedService<GenericWebHostService>());
            return builder;
        }
    }
}

通过GenericWebHostBuilder的构造函数GenericWebHostBuilder（buillder），将已有的HostBuilder增加了ASP.NET Core运行时设置。

可以参考代码：https://github.com/dotnet/aspnetcore/blob/release/3.1/src/Hosting/Hosting/src/GenericHost/GenericWebHostBuilder.cs

。。。

先看到这，让我们回到ConfigureWebHostDefaults：

将上面两段代码合并一下进行理解：ConfigureWebHostDefaults做了两件事情：

1. 扩展IHostBuilder增加ConfigureWebHost，引入IWebHostBuilder的实现GenericWebHostBuilder，将已有的HostBuilder增加ASP.NET Core运行时的设置。

2. ConfigureWebHost代码中的configure(webhostBuilder)：对注入的IWebHostBuilder，调用 WebHost.ConfigureWebDefaults(webHostBuilder)，启用各类设置，如下代码解读：

internal static void ConfigureWebDefaults(IWebHostBuilder builder)
       {
           builder.ConfigureAppConfiguration((ctx, cb) =>
           {
               if (ctx.HostingEnvironment.IsDevelopment())
               {
                   StaticWebAssetsLoader.UseStaticWebAssets(ctx.HostingEnvironment, ctx.Configuration);
               }
           });
           builder.UseKestrel((builderContext, options) =>
           {
               options.Configure(builderContext.Configuration.GetSection("Kestrel"));
           })
           .ConfigureServices((hostingContext, services) =>
           {
               // Fallback
               services.PostConfigure<HostFilteringOptions>(options =>
               {
                   if (options.AllowedHosts == null || options.AllowedHosts.Count == 0)
                   {
                       // "AllowedHosts": "localhost;127.0.0.1;[::1]"
                       var hosts = hostingContext.Configuration["AllowedHosts"]?.Split(new[] { ';' }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);
                       // Fall back to "*" to disable.
                       options.AllowedHosts = (hosts?.Length > 0 ? hosts : new[] { "*" });
                   }
               });
               // Change notification
               services.AddSingleton<IOptionsChangeTokenSource<HostFilteringOptions>>(
                           new ConfigurationChangeTokenSource<HostFilteringOptions>(hostingContext.Configuration));
 
               services.AddTransient<IStartupFilter, HostFilteringStartupFilter>();
 
               if (string.Equals("true", hostingContext.Configuration["ForwardedHeaders_Enabled"], StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
               {
                   services.Configure<ForwardedHeadersOptions>(options =>
                   {
                       options.ForwardedHeaders = ForwardedHeaders.XForwardedFor | ForwardedHeaders.XForwardedProto;
                       // Only loopback proxies are allowed by default. Clear that restriction because forwarders are
                       // being enabled by explicit configuration.
                       options.KnownNetworks.Clear();
                       options.KnownProxies.Clear();
                   });
 
                   services.AddTransient<IStartupFilter, ForwardedHeadersStartupFilter>();
               }
 
               services.AddRouting();
           })
           .UseIIS()
           .UseIISIntegration();
       }

内部实现了：

前缀为 ASPNETCORE_ 的环境变量加载主机配置。
将 Kestrel作为默认的Web服务器
添加HostFiltering中间件（主机筛选中间件）
如果ASPNETCORE_FORWARDEDHEADERS_ENABLED=true，添加转接头中间件ForwardedHeaders
启用IIS集成

3. 返回ConfigureWebHostDefaults代码中的configure(webHostBuilder)：执行Program类中的webBuilder.UseStartup<Startup>();

第三章节中，以上过程完成了IHostBuilder.ConfigureWebHostDefaults，通过GenericWebHostBuilder对HostBuilder增加ASP.NET Core的运行时设置。

接下来继续Build和Run的过程。

四、CreateHostBuilder(args).Build().Run();

CreateHostBuilder返回的IHostBuilder，我们通过代码Debug，看一下具体的类型：Microsoft.Extensions.Hosting.HostBuilder，这样进一步验证了前三个章节的代码。

1. Build的过程

先看下Build的源码：https://github.com/dotnet/extensions/blob/release/3.1/src/Hosting/Hosting/src/HostBuilder.cs

Build的过程主要完成了：

BuildHostConfiguration：构造配置系统，初始化 IConfiguration _hostConfiguration;
CreateHostingEnvironment：构建主机HostingEnvironment环境信息，包含ApplicationName、EnvironmentName、ContentRootPath等
CreateHostBuilderContext：创建主机Build上下文HostBuilderContext，上下文中包含：HostingEnvironment和Configuration
BuildAppConfiguration：构建应用程序配置
CreateServiceProvider：创建依赖注入服务提供程序，即依赖注入容器

2. Run的过程

我们先通过Debug，看一下Host的信息：Microsoft.Extensions.Hosting.Internal.Host