NET Core中基于Generic Host来实现后台任务

NET Core中基于Generic Host来实现后台任务

https://www.cnblogs.com/catcher1994/p/9961228.html

目录

前言

什么是Generic Host

后台任务示例

控制台形式

消费MQ消息的后台任务

Web形式

部署

IHostedService和BackgroundService的区别

IHostBuilder的扩展写法

总结

前言

很多时候，后台任务对我们来说是一个利器，帮我们在后面处理了成千上万的事情。

在.NET Framework时代，我们可能比较多的就是一个项目，会有一到多个对应的Windows服务，这些Windows服务就可以当作是我们所说的后台任务了。

我喜欢将后台任务分为两大类，一类是不停的跑，好比MQ的消费者,RPC的服务端。另一类是定时的跑，好比定时任务。

那么在.NET Core时代是不是有一些不同的解决方案呢？答案是肯定的。

Generic Host就是其中一种方案，也是本文的主角。

什么是Generic Host

Generic Host是ASP.NET Core 2.1中的新增功能，它的目的是将HTTP管道从Web Host的API中分离出来，从而启用更多的Host方案。

这样可以让基于Generic Host的一些特性延用一些基础的功能。如：如配置、依赖关系注入和日志等。

Generic Host更倾向于通用性，换句话就是说，我们即可以在Web项目中使用，也可以在非Web项目中使用！

虽然有时候后台任务混杂在Web项目中并不是一个太好的选择，但也并不失是一个解决方案。尤其是在资源并不充足的时候。

比较好的做法还是让其独立出来，让它的职责更加单一。

下面就先来看看如何创建后台任务吧。

后台任务示例

我们先来写两个后台任务(一个一直跑，一个定时跑)，体验一下这些后台任务要怎么上手，同样也是我们后面要使用到的。

这两个任务统一继承BackgroundService这个抽象类，而不是IHostedService这个接口。后面会说到两者的区别。

一直跑的后台任务

先上代码

public class PrinterHostedService2 : BackgroundService

{

private readonly ILogger _logger;

private readonly AppSettings _settings;

public PrinterHostedService2(ILoggerFactory loggerFactory, IOptionsSnapshot<AppSettings> options)
{
    this._logger = loggerFactory.CreateLogger<PrinterHostedService2>();
    this._settings = options.Value;
}

public override Task StopAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
    _logger.LogInformation("Printer2 is stopped");
    return Task.CompletedTask;
}

protected override async Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
{
    while (!stoppingToken.IsCancellationRequested)
    {
        _logger.LogInformation($"Printer2 is working. {_settings.PrinterDelaySecond}");
        await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(_settings.PrinterDelaySecond), stoppingToken);
    }
}

}

来看看里面的细节。

我们的这个服务继承了BackgroundService，就一定要实现里面的ExecuteAsync，至于StartAsync和StopAsync等方法可以选择性的override。

我们ExecuteAsync在里面就是输出了一下日志，然后休眠在配置文件中指定的秒数。

这个任务可以说是最简单的例子了，其中还用到了依赖注入，如果想在任务中注入数据仓储之类的，应该就不需要再多说了。

同样的方式再写一个定时的。

定时跑的后台任务

这里借助了Timer来完成定时跑的功能，同样的还可以结合Quartz来完成。

public class TimerHostedService : BackgroundService

{

//other ...

private Timer _timer;

protected override Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
{
    _timer = new Timer(DoWork, null, TimeSpan.Zero, TimeSpan.FromSeconds(_settings.TimerPeriod));
    return Task.CompletedTask;
}

private void DoWork(object state)
{
    _logger.LogInformation("Timer is working");
}

public override Task StopAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
    _logger.LogInformation("Timer is stopping");
    _timer?.Change(Timeout.Infinite, 0);
    return base.StopAsync(cancellationToken);
}

public override void Dispose()
{
    _timer?.Dispose();
    base.Dispose();
}

}

和第一个后台任务相比，没有太大的差异。

下面我们先来看看如何用控制台的形式来启动这两个任务。

控制台形式

这里会同时引入NLog来记录任务跑的日志，方便我们观察。

Main函数的代码如下：

class Program

{

static async Task Main(string[] args)

{

var builder = new HostBuilder()

//logging

.ConfigureLogging(factory =>

{

//use nlog

factory.AddNLog(new NLogProviderOptions { CaptureMessageTemplates = true, CaptureMessageProperties = true });

NLog.LogManager.LoadConfiguration("nlog.config");

})

//host config

.ConfigureHostConfiguration(config =>

{

//command line

if (args != null)

{

config.AddCommandLine(args);

}

})

//app config

.ConfigureAppConfiguration((hostContext, config) =>

{

var env = hostContext.HostingEnvironment;

config.AddJsonFile("appsettings.json", optional: true, reloadOnChange: true)

.AddJsonFile($"appsettings.{env.EnvironmentName}.json", optional: true, reloadOnChange: true);

            config.AddEnvironmentVariables();

            if (args != null)
            {
                config.AddCommandLine(args);
            }
        })
        //service
        .ConfigureServices((hostContext, services) =>
        {
            services.AddOptions();
            services.Configure<AppSettings>(hostContext.Configuration.GetSection("AppSettings"));

            //basic usage
            services.AddHostedService<PrinterHostedService2>();
            services.AddHostedService<TimerHostedService>();
        }) ;

    //console
    await builder.RunConsoleAsync();

    ////start and wait for shutdown
    //var host = builder.Build();
    //using (host)
    //{
    //    await host.StartAsync();

    //    await host.WaitForShutdownAsync();
    //}
}

}

对于控制台的方式，需要我们对HostBuilder有一定的了解，虽说它和WebHostBuild有相似的地方。可能大部分时候，我们是直接使用了WebHost.CreateDefaultBuilder(args)来构造的，如果对CreateDefaultBuilder里面的内容没有了解，那么对上面的代码可能就不会太清晰。

上述代码的大致流程如下：

new一个HostBuilder对象

配置日志，主要是接入了NLog

Host的配置，这里主要是引入了CommandLine，因为需要传递参数给程序

应用的配置，指定了配置文件，和引入CommandLine

Service的配置，这个就和我们在Startup里面写的差不多了，最主要的是我们的后台服务要在这里注入

启动

其中，

2-5的顺序可以按个人习惯来写，里面的内容也和我们写Startup大同小异。

第6步，启动的时候，有多种方式，这里列出了两种行为等价的方式。

a. 通过RunConsoleAsync的方式来启动

b. 先StartAsync然后再WaitForShutdownAsync

RunConsoleAsync的奥秘，我觉得还是直接看下面的代码比较容易懂。

///

/// Listens for Ctrl+C or SIGTERM and calls to start the shutdown process.

/// This will unblock extensions like RunAsync and WaitForShutdownAsync.

///

/// The to configure.

/// The same instance of the for chaining.

public static IHostBuilder UseConsoleLifetime(this IHostBuilder hostBuilder)

{

return hostBuilder.ConfigureServices((context, collection) => collection.AddSingleton<IHostLifetime, ConsoleLifetime>());

}

///

/// Enables console support, builds and starts the host, and waits for Ctrl+C or SIGTERM to shut down.

///

/// The to configure.

///

///

public static Task RunConsoleAsync(this IHostBuilder hostBuilder, CancellationToken cancellationToken = default)

{

return hostBuilder.UseConsoleLifetime().Build().RunAsync(cancellationToken);

}

这里涉及到了一个比较重要的IHostLifetime，Host的生命周期，ConsoleLifeTime是默认的一个，可以理解成当接收到ctrl+c这样的指令时，它就会触发停止。

接下来，写一下nlog的配置文件

这个时候已经可以通过命令启动我们的应用了。

dotnet run -- --environment Staging

这里指定了运行环境为Staging，而不是默认的Production。

在构造HostBuilder的时候，可以通过UseEnvironment或ConfigureHostConfiguration直接指定运行环境，但是个人更加倾向于在启动命令中去指定，避免一些不可控因素。

这个时候大致效果如下：

虽然效果已经出来了，不过大家可能会觉得这个有点小打小闹，下面来个略微复杂一点的后台任务，用来监听并消费RabbitMQ的消息。

消费MQ消息的后台任务

public class ComsumeRabbitMQHostedService : BackgroundService

{

private readonly ILogger _logger;

private readonly AppSettings _settings;

private IConnection _connection;

private IModel _channel;

public ComsumeRabbitMQHostedService(ILoggerFactory loggerFactory, IOptionsSnapshot<AppSettings> options)
{
    this._logger = loggerFactory.CreateLogger<ComsumeRabbitMQHostedService>();
    this._settings = options.Value;
    InitRabbitMQ(this._settings);
}

private void InitRabbitMQ(AppSettings settings)
{
    var factory = new ConnectionFactory { HostName = settings.HostName, };
    _connection = factory.CreateConnection();
    _channel = _connection.CreateModel();

    _channel.ExchangeDeclare(_settings.ExchangeName, ExchangeType.Topic);
    _channel.QueueDeclare(_settings.QueueName, false, false, false, null);
    _channel.QueueBind(_settings.QueueName, _settings.ExchangeName, _settings.RoutingKey, null);
    _channel.BasicQos(0, 1, false);

    _connection.ConnectionShutdown += RabbitMQ_ConnectionShutdown;
}

protected override Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
{
    stoppingToken.ThrowIfCancellationRequested();

    var consumer = new EventingBasicConsumer(_channel);
    consumer.Received += (ch, ea) =>
    {
        var content = System.Text.Encoding.UTF8.GetString(ea.Body);
        HandleMessage(content);
        _channel.BasicAck(ea.DeliveryTag, false);
    };

    consumer.Shutdown += OnConsumerShutdown;
    consumer.Registered += OnConsumerRegistered;
    consumer.Unregistered += OnConsumerUnregistered;
    consumer.ConsumerCancelled += OnConsumerConsumerCancelled;

    _channel.BasicConsume(_settings.QueueName, false, consumer);
    return Task.CompletedTask;
}

private void HandleMessage(string content)
{
    _logger.LogInformation($"consumer received {content}");
}

private void OnConsumerConsumerCancelled(object sender, ConsumerEventArgs e)  { ... }
private void OnConsumerUnregistered(object sender, ConsumerEventArgs e) { ... }
private void OnConsumerRegistered(object sender, ConsumerEventArgs e) { ... }
private void OnConsumerShutdown(object sender, ShutdownEventArgs e) { ... }
private void RabbitMQ_ConnectionShutdown(object sender, ShutdownEventArgs e)  { ... }

public override void Dispose()
{
    _channel.Close();
    _connection.Close();
    base.Dispose();
}

}

代码细节就不需要多说了，下面就启动MQ发送程序来模拟消息的发送

同时看我们任务的日志输出

由启动到停止，效果都是符合我们预期的。

下面再来看看Web形式的后台任务是怎么处理的。

Web形式

这种模式下的后台任务，其实就是十分简单的了。

我们只要在Startup的ConfigureServices方法里面注册我们的几个后台任务就可以了。

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)

{

services.AddMvc().SetCompatibilityVersion(CompatibilityVersion.Version_2_1);

services.AddHostedService();

services.AddHostedService();

services.AddHostedService();

}

启动Web站点后，我们发了20条MQ消息，再访问了一下Web站点的首页，最后是停止站点。

下面是日志结果，都是符合我们的预期。

可能大家会比较好奇，这三个后台任务是怎么混合在Web项目里面启动的。

答案就在下面的两个链接里。

https://github.com/aspnet/Hosting/blob/2.1.1/src/Microsoft.AspNetCore.Hosting/Internal/WebHost.cs#L153

https://github.com/aspnet/Hosting/blob/2.1.1/src/Microsoft.AspNetCore.Hosting/Internal/HostedServiceExecutor.cs

上面说了那么多，都是在本地直接运行的，可能大家会比较关注这个要怎样部署，下面我们就不看看怎么部署。

部署

部署的话，针对不同的情形(web和非web)都有不同的选择。

正常来说，如果本身就是web程序，那么平时我们怎么部署的，就和平时那样部署即可。

花点时间讲讲部署非web的情形。

其实这里的部署等价于让程序在后台运行。

在Linux下面让程序在后台运行方式有好多好多，Supervisor、Screen、pm2、systemctl等。

这里主要介绍一下systemctl，同时用上面的例子来进行部署，由于个人服务器没有MQ环境，所以没有启用消费MQ的后台任务。

先创建一个 service 文件

vim /etc/systemd/system/ghostdemo.service

内容如下：

[Unit]

Description=Generic Host Demo

[Service]

WorkingDirectory=/var/www/ghost

ExecStart=/usr/bin/dotnet /var/www/ghost/ConsoleGHost.dll --environment Staging

KillSignal=SIGINT

SyslogIdentifier=ghost-example

[Install]

WantedBy=multi-user.target

其中，各项配置的含义可以自行查找，这里不作说明。

然后可以通过下面的命令来启动和停止这个服务

service ghostdemo start

service ghostdemo stop

测试无误之后，就可以设为自启动了。

systemctl enable ghostdemo.service

下面来看看运行的效果

我们先启动服务，然后去查看实时日志，可以看到应用的日志不停的输出。

当我们停了服务，再看实时日志，就会发现我们的两个后台任务已经停止了，也没有日志再进来了。

再去看看服务系统日志

sudo journalctl -fu ghostdemo.service

发现它确实也是停了。

在这里，我们还可以看到服务的当前环境和根路径。

IHostedService和BackgroundService的区别

前面的所有示例中，我们用的都是BackgroundService，而不是IHostedService。

这两者有什么区别呢？

可以这样简单的理解，IHostedService是原料，BackgroundService是一个用原料加工过一部分的半成品。

这两个都是不能直接当成成品来用的，都需要进行加工才能做成一个可用的成品。

同时也意味着，如果使用IHostedService可能会需要做比较多的控制。

基于前面的打印后台任务，在这里使用IHostedService来实现。

如果我们只是纯綷的把实现代码放到StartAsync方法中，那么可能就会有惊喜了。

public class PrinterHostedService : IHostedService, IDisposable

{

//other ....

public async Task StartAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
    while (!cancellationToken.IsCancellationRequested)
    {
        Console.WriteLine("Printer is working.");
        await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(_settings.PrinterDelaySecond), cancellationToken);
    }
}

public Task StopAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
    Console.WriteLine("Printer is stopped");
    return Task.CompletedTask;
}

}

运行之后，想用ctrl+c来停止，发现还是一直在跑。

ps一看，这个进程还在，kill掉之后才不会继续输出。。

问题出在那里呢？原因其实还是比较明显的，因为这个任务还没有启动成功，一直处于启动中的状态！

换句话说，StartAsync方法还没有执行完。这个问题一定要小心再小心。

要怎么处理这个问题呢？解决方法也比较简单，可以通过引用一个变量来记录要运行的任务，将其从StartAsync方法中解放出来。

public class PrinterHostedService3 : IHostedService, IDisposable

{

//others .....

private bool _stopping;

private Task _backgroundTask;

public Task StartAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
    Console.WriteLine("Printer3 is starting.");
    _backgroundTask = BackgroundTask(cancellationToken);
    return Task.CompletedTask;
}

private async Task BackgroundTask(CancellationToken cancellationToken)
{
    while (!_stopping)
    {
        await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(_settings.PrinterDelaySecond),cancellationToken);
        Console.WriteLine("Printer3 is doing background work.");
    }
}

public Task StopAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
    Console.WriteLine("Printer3 is stopping.");
    _stopping = true;
    return Task.CompletedTask;
}

public void Dispose()
{
    Console.WriteLine("Printer3 is disposing.");
}

}

这样就能让这个任务真正的启动成功了！效果就不放图了。

相对来说，BackgroundService用起来会比较简单，实现核心的ExecuteAsync这个抽象方法就差不多了，出错的概率也会比较低。

IHostBuilder的扩展写法

在注册服务的时候，我们还可以通过编写IHostBuilder的扩展方法来完成。

public static class Extensions

{

public static IHostBuilder UseHostedService(this IHostBuilder hostBuilder)

where T : class, IHostedService, IDisposable

{

return hostBuilder.ConfigureServices(services =>

services.AddHostedService());

}

public static IHostBuilder UseComsumeRabbitMQ(this IHostBuilder hostBuilder)
{
    return hostBuilder.ConfigureServices(services =>
             services.AddHostedService<ComsumeRabbitMQHostedService>());
}

}

使用的时候就可以像下面一样。

var builder = new HostBuilder()

//others ...

.ConfigureServices((hostContext, services) =>

{

services.AddOptions();

services.Configure(hostContext.Configuration.GetSection("AppSettings"));

        //basic usage
        //services.AddHostedService<PrinterHostedService2>();
        //services.AddHostedService<TimerHostedService>();
        //services.AddHostedService<ComsumeRabbitMQHostedService>();
    })
    //extensions usage
    .UseComsumeRabbitMQ()
    .UseHostedService<TimerHostedService>()
    .UseHostedService<PrinterHostedService2>()
    //.UseHostedService<ComsumeRabbitMQHostedService>()
    ;

总结

Generic Host让我们可以用熟悉的方式来处理后台任务，不得不说这是一个很