.NET 7中的HostApplicationBuilder

.NET 7 Preview 3 引入的 HostApplicationBuilder

Intro

在 .NET 6 中，ASP.NET Core 引入了 Minimal API，对于简单的应用使用 Minimal API 我们可以使用非常精简的代码来实现我们的 API，在 .NET 7 Preview 3 中，引入了一个 HostApplicationBuilder ，我们使用普通的 Host 也可以使用 Minimal API 的方式来配置 Host 的 Logging/Configuration/Services等，下面我们来看一下如何使用吧.

Sample

首先为可能不熟悉 Minimal API 使用的童鞋看一下 Minimal API 的简单使用：

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Logging.AddJsonConsole(options =>
{
    options.JsonWriterOptions = new JsonWriterOptions
    {
        // https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/serialization/system-text-json-character-encoding?WT.mc_id=DT-MVP-5004222
        Encoder = JavaScriptEncoder.UnsafeRelaxedJsonEscaping
    };
});

builder.Services.AddDbContextPool<SparkTodoDbContext>(options => options.UseInMemoryDatabase("SparkTodo"));

var app = builder.Build();

app.Map("/health", ()=> "Healthy");

await app.RunAsync();

Minimal API 中的 Logging/Configuration/Services 相对来说更为简单一些，更多可以参考之前的一个 Todo 示例：Minimal API Todo Sample

HostApplicationBuilder 使得我们也可以使用这样的配置方式，示例如下：

var builder = Host.CreateApplicationBuilder();
        
builder.Logging.AddJsonConsole(config =>
{
    config.UseUtcTimestamp = true;
    config.TimestampFormat = "yyyy-MM-dd HH:mm:ss.fff";
    config.JsonWriterOptions = new System.Text.Json.JsonWriterOptions()
    {
        Encoder = System.Text.Encodings.Web.JavaScriptEncoder.UnsafeRelaxedJsonEscaping,
        Indented = true
    };
});

builder.Configuration.AddJsonFile("env.json", true);

builder.Services.AddHostedService<TestHostedService>();

var host = builder.Build();
await host.StartAsync();

上面的 TestHostedService 是一个简单的每秒输出一下当前时间的后台任务, 使用 .NET 6 引入的 PeriodicTimer，实现如下：

private sealed class TestHostedService : BackgroundService
{
    protected async override Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
    {
        using var timer = new PeriodicTimer(TimeSpan.FromSeconds(1));
        while (await timer.WaitForNextTickAsync(stoppingToken))
        {
            Console.WriteLine($"{DateTime.Now}");
        }
    }
}

示例运行效果如下：

.NET 7中的HostApplicationBuilder

Inside

内部是怎么实现的呢？我们可以使用 Host.CreateApplicationBuilder() 也可以使用 new HostApplicationBuilder() 来创建

在创建的时候我们可以指定一个 HostApplicationBuilderSettings 来初始化 Host 的一些配置

Host.CreateApplicationBuilder() 实现如下：

public static HostApplicationBuilder CreateApplicationBuilder() => new HostApplicationBuilder();

public static HostApplicationBuilder CreateApplicationBuilder(string[]? args) => new HostApplicationBuilder(args);

Host.CreateApplicationBuilder() 和 Host.CreateDefaultBuilder() 的行为保持一致，也会加载默认 DOTNET_ 环境变量作为 Host Configuration 以及加载 appsettings.json 环境变量、注册 Logging 等，详细可以参考：https://github.com/dotnet/runtime/blob/0e84780fd2280166cd82374c770177613527f06b/src/libraries/Microsoft.Extensions.Hosting/src/HostingHostBuilderExtensions.cs

HostApplicationBuilder 有三个构造方法

public sealed class HostApplicationBuilder
{
    private readonly HostBuilderContext _hostBuilderContext;
    private readonly ServiceCollection _serviceCollection = new();

    private Func<IServiceProvider> _createServiceProvider;
    private Action<object> _configureContainer = _ => { };
    private HostBuilderAdapter? _hostBuilderAdapter;

    private IServiceProvider? _appServices;
    private bool _hostBuilt;

    public HostApplicationBuilder()
        : this(args: null)
        {
        }
    public HostApplicationBuilder(string[]? args)
        : this(new HostApplicationBuilderSettings { Args = args })
        {
        }

    public HostApplicationBuilder(HostApplicationBuilderSettings? settings)
    {
        // ...
    }
}

由于代码过多，这里不贴太多具体实现的代码，感兴趣的可以看源码实现 https://github.com/dotnet/runtime/blob/main/src/libraries/Microsoft.Extensions.Hosting/src/HostApplicationBuilder.cs

可以看到上面的代码中，会有一个 HostApplicationBuilderSettings 来决定 Host 的构建行为，我们来看一下它的源码

public sealed class HostApplicationBuilderSettings
{
    public bool DisableDefaults { get; set; }

    public string[]? Args { get; set; }

    public ConfigurationManager? Configuration { get; set; }

    public string? EnvironmentName { get; set; }

    public string? ApplicationName { get; set; }

    public string? ContentRootPath { get; set; }
}

除了 HostingEnvironment 相关的参数之外，增加了 DisableDefault/Args/Configuration 三个参数

DisableDefaults 前面我们提到 Host.CreateApplicationBuilder 会和 Host.CreateDefaultBuilder 的行为保持一致，这样提供了一个可以禁用默认配置的选项
Args 是从命令行获取到的参数，会作为默认的一个配置源，当然只有 DisableDefaults 为 false 时才会生效
Configuration 使得我们可以使用一个已有的配置信息

构造方法里的主要实现如下：

settings ??= new HostApplicationBuilderSettings();
Configuration = settings.Configuration ?? new ConfigurationManager();

if (!settings.DisableDefaults)
{
    HostingHostBuilderExtensions.ApplyDefaultHostConfiguration(Configuration, settings.Args);
}

// HostApplicationBuilderSettings override all other config sources.
List<KeyValuePair<string, string?>>? optionList = null;
if (settings.ApplicationName is not null)
{
    optionList ??= new List<KeyValuePair<string, string?>>();
    optionList.Add(new KeyValuePair<string, string?>(HostDefaults.ApplicationKey, settings.ApplicationName));
}
if (settings.EnvironmentName is not null)
{
    optionList ??= new List<KeyValuePair<string, string?>>();
    optionList.Add(new KeyValuePair<string, string?>(HostDefaults.EnvironmentKey, settings.EnvironmentName));
}
if (settings.ContentRootPath is not null)
{
    optionList ??= new List<KeyValuePair<string, string?>>();
    optionList.Add(new KeyValuePair<string, string?>(HostDefaults.ContentRootKey, settings.ContentRootPath));
}
if (optionList is not null)
{
    Configuration.AddInMemoryCollection(optionList);
}

(HostingEnvironment hostingEnvironment, PhysicalFileProvider physicalFileProvider) = HostBuilder.CreateHostingEnvironment(Configuration);

Configuration.SetFileProvider(physicalFileProvider);

_hostBuilderContext = new HostBuilderContext(new Dictionary<object, object>())
{
    HostingEnvironment = hostingEnvironment,
    Configuration = Configuration,
};

Environment = hostingEnvironment;

HostBuilder.PopulateServiceCollection(
    Services,
    _hostBuilderContext,
    hostingEnvironment,
    physicalFileProvider,
    Configuration,
    () => _appServices!);

Logging = new LoggingBuilder(Services);

ServiceProviderOptions? serviceProviderOptions = null;

if (!settings.DisableDefaults)
{
    HostingHostBuilderExtensions.ApplyDefaultAppConfiguration(_hostBuilderContext, Configuration, settings.Args);
    HostingHostBuilderExtensions.AddDefaultServices(_hostBuilderContext, Services);
    serviceProviderOptions = HostingHostBuilderExtensions.CreateDefaultServiceProviderOptions(_hostBuilderContext);
}

_createServiceProvider = () =>
{
    _configureContainer(Services);
    return serviceProviderOptions is null ? Services.BuildServiceProvider() : Services.BuildServiceProvider(serviceProviderOptions);
};

从这里可以比较清晰的看得出来前面 HostApplicationBuilderSettings 中的参数的使用了

在新版本 Minimal API 中的 WebApplicationBuilder 内部也使用了 HostApplicationBuilder 来重构之前的实现，感兴趣的童鞋可以看一下 https://github.com/dotnet/aspnetcore/blob/main/src/DefaultBuilder/src/WebApplicationBuilder.cs

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董川民