.NET CORE学习笔记系列(5)——ASP.NET CORE的运行原理解析

一、概述

　　在ASP.NET Core之前，ASP.NET Framework应用程序由IIS加载。Web应用程序的入口点由InetMgr.exe创建并调用托管,初始化过程中触发HttpApplication.Application_Start()事件。开发人员第一次执行代码的机会是处理Application_StartGlobal.asax中的事件。在ASP.NET Core中，Global.asax文件不再可用，已被新的初始化过程替代。

二、宿主

　　ASP.NET Core应用程序其本质上是一个独立的控制台应用，是在.NET Core 控制台程序下调用特定的库，它并不是必需在 IIS内部托管且并不需要IIS来启动运行（而这正是ASP.NET Core跨平台的基石）。ASP.NET Core应用程序拥有一个内置的 Self-Hosted（自托管）的Web Server（Kestrel服务器），用来处理外部请求。不管是托管还是自托管，都离不开Host（宿主）。在ASP.NET Core应用中通过配置并启动一个Host来完成应用程序的启动和其生命周期的管理。而Host的主要的职责就是Web Server的配置和Pilpeline（请求处理管道）的构建。

　　既然提到了宿主，下面就详细解释一下：

什么是宿主？

　　ASP.NET Core应用程序需要在宿主中执行，一个宿主必须实现 IWebHost接口，该接口暴露了功能和服务的集合，以及一个 Start方法。宿主通常使用 WebHostBuilder的实例来创建，该实例构建并返回一个 WebHost实例。 WebHost引用一个将用于处理请求的服务器Kestrel。

宿主和服务器有什么不同？

　　宿主负责应用程序启动和生命周期的管理。服务器Kestrel负责接受HTTP请求。宿主的部分职责还包括确保应用程序服务和服务器Kestrel可用并正确配置。你可以把宿主看作是服务器Kestrel的包装。宿主引用了Kestrel服务器接收HTTP请求；服务器并不知道它的宿主。

　　所有的ASP.NET托管库都是从Program开始执行，而不是由IIS托管。

public class Program
    {　　　　/// 创建宿主的步骤　　　　/// ASP.NET Core应用程序的启动主要包含三个步骤：　　　　/// CreateDefaultBuilder()：创建IWebHostBuilder　　　　/// Build()：IWebHostBuilder负责创建IWebHost　　　　/// Run()：启动IWebHost
        public static void Main(string[] args)
        {
            CreateWebHostBuilder(args).Build().Run();
        }

        public static IWebHostBuilder CreateWebHostBuilder(string[] args) =>
            WebHost.CreateDefaultBuilder(args)
                .UseStartup<Startup>();// 调用Startup.cs类下的Configure 和 ConfigureServices
    }

以上是Program类中Main方法的示例代码，Main方法负责初始化Host宿主,调用Startup和执行应用程序。宿主将调用Startup类下面的Configure和ConfigureServices方法。

三、WebHostBuild

　　WebHostBuild 用来构建 WebHost ，也是我们最先接触的一个类，它提供了如下方法：

　　1、ConfigureAppConfiguration

　　Configuration 在 ASP.NET Core 进行了全新的设计，使其更加灵活简洁，可以支持多种数据源。在 ASP.NET Core 1.x 中，我们是在Startup的构造函数中配置各种数据源的，而在 ASP.NET Core 2.0 中则移动了到Program中，这样能与控制台应用程序保持一致：

public static class WebHostBuilderExtensions
{
    public static IWebHostBuilder ConfigureAppConfiguration(this IWebHostBuilder hostBuilder, Action<IConfigurationBuilder> configureDelegate)
    {
        return hostBuilder.ConfigureAppConfiguration((context, builder) => configureDelegate(builder));
    }
}

public class WebHostBuilder : IWebHostBuilder
{
    private List<Action<WebHostBuilderContext, IConfigurationBuilder>> _configureAppConfigurationBuilderDelegates;
    public IWebHostBuilder ConfigureAppConfiguration(Action<WebHostBuilderContext, IConfigurationBuilder> configureDelegate)
    {
        if (configureDelegate == null)
        {
            throw new ArgumentNullException(nameof(configureDelegate));
        }

        _configureAppConfigurationBuilderDelegates.Add(configureDelegate);
        return this;
    }
}

而_configureAppConfigurationBuilderDelegates委托会在 WebHostBuilder 的Build方法中执行，生成 IConfiguration 对象并以单例的形式注册到 DI 系统中，我们可以在Startup以及应用程序的任何地方，通过 DI 系统来获取到。在CreateDefaultBuilder中会通过该方法来添加appsettinggs.json等基本配置的配置源。

　　 2、UseSetting

　　UseSetting 是一个非常重要的方法，它用来配置 WebHost 中的 IConfiguration 对象。需要注意与上面ConfigureAppConfiguration的区别， WebHost 中的 Configuration 只限于在 WebHost 使用，并且我们不能配置它的数据源，它只会读取ASPNETCORE_开头的环境变量：

private IConfiguration _config;

public WebHostBuilder()
{
    _config = new ConfigurationBuilder()
        .AddEnvironmentVariables(prefix: "ASPNETCORE_")
        .Build();
}

而我们比较熟悉的当前执行环境，也是通过该_config来读取的，虽然我们不能配置它的数据源，但是它为我们提供了一个UseSetting方法，为我们提供了一个设置_config的机会：

public string GetSetting(string key)
{
    return _config[key];
}

而我们通过UseSetting设置的变量最终也会以MemoryConfigurationProvider的形式添加到上面介绍的ConfigureAppConfiguration所配置的IConfiguration对象中。

　　3、UseStartup

　　UseStartup 这个我们都比较熟悉，它用来显式注册我们的Startup类，可以使用泛性，Type , 和程序集名称三种方式来注册：

// 常用的方法
public static IWebHostBuilder UseStartup<TStartup>(this IWebHostBuilder hostBuilder) where TStartup : class
{
    return hostBuilder.UseStartup(typeof(TStartup));
}

// 通过指定的程序集来注册 Startup 类
public static IWebHostBuilder UseStartup(this IWebHostBuilder hostBuilder, string startupAssemblyName)
{
    if (startupAssemblyName == null)
    {
        throw new ArgumentNullException(nameof(startupAssemblyName));
    }

    return hostBuilder
        .UseSetting(WebHostDefaults.ApplicationKey, startupAssemblyName)
        .UseSetting(WebHostDefaults.StartupAssemblyKey, startupAssemblyName);
}

// 最终的 Startup 类注册方法，上面两种只是一种简写形式
public static IWebHostBuilder UseStartup(this IWebHostBuilder hostBuilder, Type startupType)
{
    ....
}

　　4、ConfigureLogging

　　ConfigureLogging 用来配置日志系统，在 ASP.NET Core 1.x 中是在Startup类的Configure方法中，通过ILoggerFactory扩展来注册的，在 ASP.NET Core 中也变得更加简洁，并且统一通过 WebHostBuild 来配置：

public static class WebHostBuilderExtensions
{
    public static IWebHostBuilder ConfigureLogging(this IWebHostBuilder hostBuilder, Action<ILoggingBuilder> configureLogging)
    {
        return hostBuilder.ConfigureServices(collection => collection.AddLogging(configureLogging));
    }

    public static IWebHostBuilder ConfigureLogging(this IWebHostBuilder hostBuilder, Action<WebHostBuilderContext, ILoggingBuilder> configureLogging)
    {
        return hostBuilder.ConfigureServices((context, collection) => collection.AddLogging(builder => configureLogging(context, builder)));
    }
}

AddLogging 是Microsoft.Extensions.Logging提供的扩展方法。

四、 Starup文件配置

　　对于一个ASP.NET Core 程序而言，Startup 类是必须的。ASP.NET Core在程序启动时会从Program类中开始执行，然后再找到UseStartup<Startup>中找到配置的Startup的类，如果不指定Startup类会导致启动失败。

　　在Startup中必须定义Configure方法，而ConfigureServices方法则是可选的，方法会在程序第一次启动时被调用，类似传统的ASP.NET MVC的路由和应用程序状态均可在Startup中配置，也可以在此初始化所需中间件。

Configure

　　在ASP.NET Core 应用程序中Configure方法用于指定中间件以什么样的形式响应HTTP请求。 Configure 方法是用来配置请求管道的，通常会在这里会注册一些中间件

public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
        {
            if (env.IsDevelopment())
            {
                app.UseDeveloperExceptionPage();
            }
            else
            {
                app.UseExceptionHandler("/Home/Error");
                app.UseHsts();
            }

            app.UseHttpsRedirection();
            app.UseStaticFiles();//中间件：允许应用程序提供静态资源
            app.UseCookiePolicy();

            app.UseMvc(routes =>
            {
                routes.MapRoute(
                    name: "default",
                    template: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
            });//中间件：将MVC添加到管道并允许配置路由
        }

　　ASP.NET Core是通过对IApplicationBuilder进行扩展来构建中间件的，上面代码中每个use扩展方法都是将中间件添加到请求管道。也可以给Configure方法附加服务（如：IHostingEnvironment）这些服务在ConfigureServices方法中被初始化。

用ASP.NET Core项目模板添加的应用程序，默认添加的几个中间件：

UseStaticFiles 允许应用程序提供静态资源。
UseMvc 将MVC添加到管道并允许配置路由。

ConfigureServices

　　ConfigureServices方法是应用程序运行时将服务添加到容器中，用ASP.NET Core项目模板的时候默认会将MVC的服务添加到容器中。

public void ConfigureServices(IServiceCollection services){
    services.AddMvc();
}

五、处理管道（中间件）

　　在ASP.NET Core应用程序中使用中间件，应用程序所做的任何事情（包括服务器中的静态文件）都是由中间件来完成的。没有任何中间件的应用程序在请求的出错时候简单返回404 Not Found。中间件可以让您完全控制请求的处理方式，并且让您的应用程序更加精简。

当接收到一个请求时，请求会交给中间件构成的中间件管道进行处理，管道就是多个中间件构成，请求从一个中间件的一端进入，从中间件的另一端出来，每个中间件都可以对HttpContext请求开始和结束进行处理：

参考

运行原理：https://blog.csdn.net/sD7O95O/article/details/78126384

宿主介绍：http://www.jkeabc.com/460935.html

WebHostBuild：https://blog.csdn.net/linux12a/article/details/77676127

中间件：https://www.cnblogs.com/vipyoumay/p/5640645.html

中间件请求管道的构成：https://blog.csdn.net/bieguolaia/article/details/77816445