ASP.NET Core 6框架揭秘实例演示[17]：利用IHttpClientFactory工厂来创建HttpClient

在一个采用依赖注入框架的应用中，我们一般不太推荐利用手工创建的HttpClient对象来进行HTTP调用，使用的HttpClient对象最好利用注入的IHttpClientFactory工厂来创建。前者引起的问题，以及后者带来的好处，将通过如下这几个演示程序展现出来。IHttpClientFactory类型由“Microsoft.Extensions.Http”这个NuGet包提供，“Microsoft.NET.Sdk.Web”SDK具有该包的默认引用。如果采用“Microsoft.NET.Sdk”这个SDK，需要添加该包的引用。(本篇提供的实例已经汇总到《ASP.NET Core 6框架揭秘-实例演示版》）

[S1201]频繁创建HttpClient对象调用API（源代码）

[S1202]以单例方式使用HttpClient（源代码）

[S1203]利用IHttpClientFactory工厂创建HttpClient对象（源代码）

[S1204]直接注入HttpClient对象（源代码）

[S1205]定制HttpClient对象（源代码）

[S1206]强类型客户端（源代码）

[S1207]基于Polly的失败重试（源代码）

[S1201]频繁创建HttpClient对象调用API

HttpClient类型实现了IDisposable接口，如果采用在每次调用时创建新的对象，那么按照我们理解的编程规范，调用结束之后就应该主动调用Dispose方法及时地将其释放。如下的演示程序就采用了这种编程方式，我们启动了一个ASP.NET应用，它提供了一个返回“Hello World”的终结点。

using System.Diagnostics;

var app = WebApplication.Create(args);
app.MapGet("/", () => "Hello World!");
await app.StartAsync();

while (true)
{
    using (var httpClient = new HttpClient())
    {
        try
        {
            var reply = await httpClient.GetStringAsync("http://localhost:5000");
            Debug.Assert(reply == "Hello World!");
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.WriteLine(ex.Message);
        }
    }
}

ASP.NET应用启动之后，我们在一个无限循环中对它发起调用。每次迭代的创建的HttpClient对象会在完成调用之后被释放。当我们的程序运行之后，初始阶段都没有问题。当调用次数累积到一定规模之后，程序会大量地抛出HttpRequestExcetion异常，并提示“Only one usage of each socket address (protocol/network address/port) is normally permitted”。

图1　频繁创建HttpClient导致的异常

[S1202]以单例方式使用HttpClient

这个演示实例表明频繁创建HttpClient对象是不可取的。如果我们需要自行创建HttpClient对象并频繁地使用它们，应该尽可能地复用这个对象。如果将演示程序改写成如下的形式使用单例的HttpClient对象就不会抛出上面这个异常，但是这又会带来一些额外的问题。HttpRequestExcetion异常在前面的实例中为何会出现，后面的实例究竟又有哪些问题，我们将在后面回答这个问题。

using System.Diagnostics;
var app = WebApplication.Create(args);
app.MapGet("/", () => "Hello World!");
await app.StartAsync();

var httpClient = new HttpClient();
while (true)
{
    try
    {
        var reply = await httpClient.GetStringAsync("http://localhost:5000");
        Debug.Assert(reply == "Hello World!");
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine(ex.Message);
    }
}

[S1203]利用IHttpClientFactory工厂创建HttpClient对象

引入IHttpClientFactory工厂将会使一切变得简单，我们只需要在需要进行HTTP调用的时候利用这个工厂创建出对应的HttpClient对象就可以了。虽然HttpClient类型实现了IDisposable接口，我们在完成了调用之后根本不需要去调用它的Dispose方法。在下面的演示程序中，我们调用ServiceCollection对象的AddHttpClient扩展方法对IHttpClientFactory工厂进行了注册，并利用构建出来的IServiceProvider对象得到了这个对象。在每次进行HTTP调用的时候，我们利用这个IHttpClientFactory工厂实时地将HttpClient对象创建出来。

using System.Diagnostics;

var app = WebApplication.Create(args);
app.MapGet("/", () => "Hello World!");
await app.StartAsync();

var httpClientFactory = new ServiceCollection()
    .AddHttpClient()
    .BuildServiceProvider()
    .GetRequiredService<IHttpClientFactory>();

while (true)
{
    try
    {
        var reply = await httpClientFactory.CreateClient().GetStringAsync("http://localhost:5000");
        Debug.Assert(reply == "Hello World!");
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine(ex.Message);
    }
}

[S1204]直接注入HttpClient对象

上面介绍的CreateClient扩展方法还注册加针对HttpClient类型的服务，所以HttpClient对象可以直接作为注入的服务来使用。在如下所示的演示程序中，我们直接利用IServiceProvider对象来创提供HttpClient对象，它与上面演示的程序是等效的（S1204）。

using System.Diagnostics;

var app = WebApplication.Create(args);
app.MapGet("/", () => "Hello World!");
await app.StartAsync();

var serviceProvider = new ServiceCollection()
    .AddHttpClient()
    .BuildServiceProvider();
while (true)
{
    try
    {
        var reply = await serviceProvider.GetRequiredService<HttpClient>().GetStringAsync("http://localhost:5000");
        Debug.Assert(reply == "Hello World!");
    }
    catch (Exception ex)
    {
        Console.WriteLine(ex.Message);
    }
}

[S1205]定制HttpClient对象

调用IServiceCollection接口的AddHttpClient扩展方法进行服务注册的时候可以对HttpClient作相应的定制，比如可以设置超时时间、默认请求报头和网络代理等。如果应用会涉及针对众多不同类型API的调用，调用不同的API可能需要采用不同的设置，比如局域网内部调用就比外部调用需要更小的超时设置。为了解决这个问题，我们对提供的设置赋予一个唯一的名称，在使用的时候针对这个标识提取对应的设置来创建HttpClient对象，为了方便描述，我们将这个唯一标识HttpClient设置的名称就称为HttpClient的名称。在接下来演示的实例中，我们将设置两个HttpClient来调用指向“www.foo.com”和“www.bar.com”这两个域名的API。为此我们需要在host文件中添加了如下的映射关系

127.0.0.1 www.foo.com
127.0.0.1 www.bar.com

在如下所示的演示实例中，我们为ASP.NET应用注册的终结点会返回包含请求的域名和路径。我们调用IServiceCollection接口的AddHttpClient方法注册了两个名称分别为“foo”和“bar”的HttpClient，并对它们的基础地址进行针对性的设置（S1205）。

using System.Diagnostics;

var app = WebApplication.Create(args);
app.Urls.Add("http://0.0.0.0:80");
app.MapGet("/{path}" , (HttpRequest resquest, HttpResponse response) =>response.WriteAsync($"{resquest.Host}{resquest.Path}"));
await app.StartAsync();

var services = new ServiceCollection();
services.AddHttpClient("foo", httpClient => httpClient.BaseAddress = new Uri("http://www.foo.com"));
services.AddHttpClient("bar", httpClient => httpClient.BaseAddress = new Uri("http://www.bar.com"));
var httpClientFactory = services
    .BuildServiceProvider()
    .GetRequiredService<IHttpClientFactory>();

var reply = await httpClientFactory.CreateClient("foo").GetStringAsync("abc");
Debug.Assert(reply == "www.foo.com/abc");
reply = await httpClientFactory.CreateClient("bar").GetStringAsync("xyz");
Debug.Assert(reply == "www.bar.com/xyz");

我们将HttpClient的注册名称作为参数调用IHttpClientFactory工厂的Create方法得到对应的HttpClient对象。由于基础地址已经设置好了，所以在进行HTTP调用时只需要指定相对地址（“abc”和“xyz”）就可以了。

[S1206]强类型客户端

所谓“强类型客户端”指的针对具体场景自定义的用于调用指定API的类型，强类型客户端直接使用注入的HttpClient进行HTTP调用。对于上一个实例的应用场景，我们就可以定义如下两个客户端类型FooClient和BarClient，并使用它们分别调用指向不同域名的API。如代码片段所示，我们直接在其构造函数中注入了HttpClient对象，并在GetStringAsync方法中使用它来完成最终的HTTP调用。

public class FooClient
{
    private readonly HttpClient _httpClient;
    public FooClient(HttpClient httpClient) => _httpClient = httpClient;
    public Task<string> GetStringAsync(string path) => _httpClient.GetStringAsync(path);
}

public class BarClient
{
    private readonly HttpClient _httpClient;
    public BarClient(HttpClient httpClient) => _httpClient = httpClient;
    public Task<string> GetStringAsync(string path) => _httpClient.GetStringAsync(path);
}

由于FooClient和BarClient对使用的HttpClient具有不同的要求，所以我们采用如下的方式调用IServiceCollection接口的AddHttpClient<TClient>针对客户端类型对HttpClient进行针对设置，具体设置的依然是基础地址。由于AddHttpClient<TClient>扩展方法会将作为泛型参数的TClient类型注册为服务，所以我们可以直接利用IServiceProvider对象提取对应的客户端实例（S1206）。

using App;
using System.Diagnostics;

var app = WebApplication.Create(args);
app.Urls.Add("http://0.0.0.0:80");
app.MapGet("/{path}", (HttpRequest resquest, HttpResponse response)=> response.WriteAsync($"{resquest.Host}{resquest.Path}"));
await app.StartAsync();

var services = new ServiceCollection();
services.AddHttpClient<FooClient>("foo", httpClient=> httpClient.BaseAddress = new Uri("http://www.foo.com"));
services.AddHttpClient<BarClient>("bar", httpClient=> httpClient.BaseAddress = new Uri("http://www.bar.com"));
var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();
var foo = serviceProvider.GetRequiredService<FooClient>();
var bar = serviceProvider.GetRequiredService<BarClient>();

var reply = await foo.GetStringAsync("abc");
Debug.Assert(reply == "www.foo.com/abc");
reply = await bar.GetStringAsync("xyz");
Debug.Assert(reply == "www.bar.com/xyz");

[S1207]基于Polly的失败重试

在任何环境下都不可能确保次HTTP调用都能成功，所以在失败重试是很有必要的。失败重试是要讲究策略的，返回何种响应状态才需要重试？重试多少次？时间间隔多长？一提到策略化自动重试，大多数人会想到Polly这个开源框架，“Microsoft.Extensions.Http.Polly”这个NuGet包提供了IHttpClientFactory工厂和Polly的整合。在添加了这个包引用之后，我们将演示程序做了如下的修改。如代码片段所示，我们注册的终结点接收到的每三个请求只有一个会返回状态码为200的响应，其余两个响应码均为500。如果客户端能够确保失败后至少进行两次重试，那么就能保证客户端调用100%成功（S1207）。

using Polly;
using Polly.Extensions.Http;
using System.Diagnostics;

var app = WebApplication.Create(args);
var counter = 0;
app.MapGet("/", (HttpResponse response) => response.StatusCode = counter++ % 3 == 0 ? 200 : 500);
await app.StartAsync();

var services = new ServiceCollection();
services
    .AddHttpClient(string.Empty)
    .AddPolicyHandler(HttpPolicyExtensions.HandleTransientHttpError().WaitAndRetryAsync(2, _ => TimeSpan.FromSeconds(1)));
var httpClientFactory = services
    .BuildServiceProvider()
    .GetRequiredService<IHttpClientFactory>();

while (true)
{
    var request = new HttpRequestMessage(HttpMethod.Get, "http://localhost:5000");
    var response = await httpClientFactory.CreateClient().SendAsync(request);
    Debug.Assert(response.IsSuccessStatusCode);
}

如上面的代码片段所示，调用AddHttpClient扩展方法注册了一个默认匿名HttpClient（名称采用空字符串）之后，我们接着调用返回的IHttpClientBuilder对象的AddPolicyHandler扩展方法设置了失败重试策略。AddPolicyHandler方法的参数类型为IAsyncPolicy<HttpResponseMessage>的参数，我们利用HttpPolicyExtensions类型的HandleTransientHttpError静态方法创建一个用来处理偶发错误（比如HttpRequestException异常和5XX/408响应）的PolicyBuilder<HttpResponseMessage>对象。我们最终调用该对象的WaitAndRetryAsync方法返回所需的IAsyncPolicy<HttpResponseMessage>对象，并通过参数设置了重试次数（两次）和每次重试时间间隔（1秒）。

在利用代表依赖注入容器的IServiceProvider对象得到IHttpClientFactory之后，我们在一个无限循环中利用它创建的HttpClient对本地承载的API发起调用，虽然服务端每三次调用只有一次是成功的，但是2次重试足以确保最终的调用是成功的，我们提供的调试断言证实了这一点。