ASP.NET Core技术研究-探秘Host主机启动过程

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

public static IHostBuilder CreateDefaultBuilder(string[] args)
        {
            var builder = new HostBuilder();

            builder.UseContentRoot(Directory.GetCurrentDirectory());
            builder.ConfigureHostConfiguration(config =>
            {
                config.AddEnvironmentVariables(prefix: "DOTNET_");
                if (args != null)
                {
                    config.AddCommandLine(args);
                }
            });

            builder.ConfigureAppConfiguration((hostingContext, config) =>
            {
                var env = hostingContext.HostingEnvironment;

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

                if (env.IsDevelopment() && !string.IsNullOrEmpty(env.ApplicationName))
                {
                    var appAssembly = Assembly.Load(new AssemblyName(env.ApplicationName));
                    if (appAssembly != null)
                    {
                        config.AddUserSecrets(appAssembly, optional: true);
                    }
                }

                config.AddEnvironmentVariables();

                if (args != null)
                {
                    config.AddCommandLine(args);
                }
            })
            .ConfigureLogging((hostingContext, logging) =>
            {
                var isWindows = RuntimeInformation.IsOSPlatform(OSPlatform.Windows);

                // IMPORTANT: This needs to be added *before* configuration is loaded, this lets
                // the defaults be overridden by the configuration.
                if (isWindows)
                {
                    // Default the EventLogLoggerProvider to warning or above
                    logging.AddFilter<EventLogLoggerProvider>(level => level >= LogLevel.Warning);
                }

                logging.AddConfiguration(hostingContext.Configuration.GetSection("Logging"));
                logging.AddConsole();
                logging.AddDebug();
                logging.AddEventSourceLogger();

                if (isWindows)
                {
                    // Add the EventLogLoggerProvider on windows machines
                    logging.AddEventLog();
                }
            })
            .UseDefaultServiceProvider((context, options) =>
            {
                var isDevelopment = context.HostingEnvironment.IsDevelopment();
                options.ValidateScopes = isDevelopment;
                options.ValidateOnBuild = isDevelopment;
            });

            return builder;
        }

　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);
            });
        }
    }
}
© 2020 GitHub, Inc.

　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