解读ASP.NET 5 & MVC6系列（7）：依赖注入

在前面的章节（Middleware章节）中，我们提到了依赖注入功能（Dependency Injection），ASP.NET 5正式将依赖注入进行了全功能的实现，以便开发人员能够开发更具弹性的组件程序，MVC6也利用了依赖注入的功能重新对Controller和View的服务注入功能进行了重新设计；未来的依赖注入功能还可能提供更多的API，所有如果还没有开始接触依赖注入的话，就得好好学一下了。

在之前版本的依赖注入功能里，依赖注入的入口有MVC中的 IControllerFactory 和Web API中的 IHttpControllerActivator 中，在新版ASP.NET5中，依赖注入变成了最底层的基础支撑，MVC、Routing、SignalR、Entity Framrwork等都依赖于依赖注入的 IServiceProvider 接口，针对该接口微软给出了默认的实现 ServiceProvider ，以及Ninject和AutoFac版本的包装，当然你也可以使用其它第三方的依赖注入容器，如Castle Windsor等；一旦应用了第三方容器，所有的依赖解析都会被路由到该第三方容器上。

针对通用的依赖类型的解析与创建，微软默认定义了4种类别的生命周期，分别如下：

类型注册与示例

依赖注入类型的注册一般是在程序启动的入口中，如Startup.cs中的ConfigureServices中，该类的主要目的就是注册依赖注入的类型。由于依赖注入的主要体现是接口编程，所以本例中，我以接口和实现类的方式来举例。

首先声明一个接口ITodoRepository和实现类TodoRepository1，代码如下：

public interface ITodoRepository {  IEnumerable<TodoItem> AllItems { get; }  void Add(TodoItem item);  TodoItem GetById(int id);  bool TryDelete(int id); } public class TodoItem {  public int Id { get; set; }  public string Name { get; set; } } public class TodoRepository : ITodoRepository {  readonly List<TodoItem> _items = new List<TodoItem>();  public IEnumerable<TodoItem> AllItems  {   get { return _items; }  }  public TodoItem GetById(int id)  {   return _items.FirstOrDefault(x => x.Id == id);  }  public void Add(TodoItem item)  {   item.Id = 1 + _items.Max(x => (int?)x.Id) ?? 0;   _items.Add(item);  }  public bool TryDelete(int id)  {   var item = GetById(id);   if (item == null) { return false; }   _items.Remove(item);   return true;  } } 

然后在ConfigureServices方法内注册接口ITodoRepository类型和对应的实现类，本例中根据不同的生命周期注册了不同的实现类，具体示例如下：

//注册单例模式，整个应用程序周期内ITodoRepository接口的示例都是TodoRepository1的一个单例实例 services.AddSingleton<ITodoRepository, TodoRepository1>(); services.AddSingleton(typeof(ITodoRepository), typeof(TodoRepository1));  // 等价形式  //注册特定实例模型，整个应用程序周期内ITodoRepository接口的示例都是固定初始化好的一个单例实例  TodoRepository2 services.AddInstance<ITodoRepository>(new TodoRepository2()); services.AddInstance(typeof(ITodoRepository), new TodoRepository2());  // 等价形式  //注册作用域型的类型，在特定作用域内ITodoRepository的示例是TodoRepository3 services.AddScoped<ITodoRepository, TodoRepository3>(); services.AddScoped(typeof(ITodoRepository), typeof(TodoRepository3));// 等价形式  //获取该ITodoRepository实例时，每次都要实例化一次TodoRepository4类 services.AddTransient<ITodoRepository, TodoRepository4>(); services.AddTransient(typeof(ITodoRepository), typeof(TodoRepository));// 等价形式  //如果要注入的类没有接口，那你可以直接注入自身类型，比如： services.AddTransient<LoggingHelper>();

依赖注入的在MVC中的使用方式目前有三种，分别是Controller的构造函数、属性以及View中的Inject形式。其中构造函数注入和之前的MVC中的是一样的，示例代码如下：

public class TodoController : Controller {  private readonly ITodoRepository _repository;  /// 依赖注入框架会自动找到ITodoRepository实现类的示例，赋值给该构造函数  public TodoController(ITodoRepository repository)  {   _repository = repository;  }  [HttpGet]  public IEnumerable<TodoItem> GetAll()  {   return _repository.AllItems;  //这里就可以使用该对象了  } } 

属性注入，则是通过在属性上加一个 [Activate] 属性即可实现自动获取实例。

public class TodoController : Controller {  // 依赖注入框架会自动找到ITodoRepository实现类的示例，赋值给该属性  [Activate]  public ITodoRepository Repository { get; set; }  [HttpGet]  public IEnumerable<TodoItem> GetAll()  {   return Repository.AllItems;  } } 

在视图中，则可以通过 @inject 关键字来实现注入类型的实例提取，示例如下：

@using WebApplication1 @inject ITodoRepository repository <div>     @repository.AllItems.Count() </div>

而最一般的使用方式，则是获取 IServiceProvider 的实例，获取该 IServiceProvider 实例的方式目前有如下几种（但范围不同）：

var provider1 = this.Request.HttpContext.ApplicationServices; 当前应用程序里注册的Service var provider2 = Context.RequestServices;  // Controller中，当前请求作用域内注册的Service var provider3 = Resolver; //Controller中

然后通过GetService和GetRequiredService方法来获取指定类型的实例，示例如下：

var _repository1 = provider1.GetService(typeof(ITodoRepository)); var _repository2 = provider1.GetService<LoggingHelper>();//等价形式 //上述2个对象可能为空  var _repository3 = provider1.GetRequiredService(typeof(ITodoRepository)); var _repository4 = provider1.GetRequiredService<LoggingHelper>();//等价形式 //上述2个对象肯定不为空，因为如果为空的话，会自动抛异常出来

普通类的依赖注入

在新版的ASP.NET5中，不仅支持上面我们所说的接口类的依赖注入，还支持普通的类型的依赖注入，比如我们生命一个普通类，示例如下：

public class AppSettings {     public string SiteTitle { get; set; } }

上述普通类要保证有无参数构造函数，那么注册的用法，就应该像如下这样：

services.Configure<AppSettings>(app => {     app.SiteTitle = "111"; });

使用的时候，则需要获取 IOptions<AppSettings> 类型的实例，然后其Options属性即是AppSettings的实例，代码如下：

var appSettings = app.ApplicationServices.GetRequiredService<IOptions<AppSettings>>().Options;

当然，我们也可以在视图中，使用 @inject 语法来获取实例，示例代码如下：

@inject IOptions<AppSettings> AppSettings  <title>@AppSettings.Options.SiteTitle</title>

基于Scope生命周期的依赖注入

普通的Scope依赖注入

基于Scope作用域的实例在创建的时候需要先创建作用域，然后在该作用域内再获取特定的实例，我们看看一个示例并对其进行验证。首先，注册依赖注入类型，代码如下：

services.AddScoped<ITodoRepository, TodoRepository>();

然后创建作用域，并在该作用域内获取实例：

var serviceProvider = Resolver; var scopeFactory = serviceProvider.GetService<IServiceScopeFactory>(); //获取Scope工厂类 using (var scope = scopeFactory.CreateScope())  // 创建一个Scope作用域 {  var containerScopedService = serviceProvider.GetService<ITodoRepository>();  //获取普通的实例  var scopedService1 = scope.ServiceProvider.GetService<ITodoRepository>(); //获取当前Scope的实例  Thread.Sleep(200);  var scopedService2 = scope.ServiceProvider.GetService<ITodoRepository>(); //获取当前Scope的实例  Console.WriteLine(containerScopedService == scopedService1); // 输出：False  Console.WriteLine(scopedService1 == scopedService2); //输出：True } 

另外，Scope也可以进行嵌套，嵌套的内外作用域所获取的实例也是不相同的，实例代码如下：

var serviceProvider = Resolver; var outerScopeFactory = serviceProvider.GetService<IServiceScopeFactory>(); using (var outerScope = outerScopeFactory.CreateScope()) //外部Scope作用域 {  var innerScopeFactory = outerScope.ServiceProvider.GetService<IServiceScopeFactory>();  using (var innerScope = innerScopeFactory.CreateScope()) //内部Scope作用域  {   var outerScopedService = outerScope.ServiceProvider.GetService<ITodoRepository>();   var innerScopedService = innerScope.ServiceProvider.GetService<ITodoRepository>();   Console.WriteLine(outerScopedService == innerScopedService); // 输出：False  } } 

基于HTTP请求的Scope依赖注入

在之前很多流行的DI容器中，针对每个请求，在该请求作用域内保留一个单实例对象是很流行的，也就是在每次请求期间一个类型的对象实例只会创建一次，这样可以大大提高性能。

在ASP.NET5中，基于HTTP请求的Scope依赖注入是通过一个 ContainerMiddleware 来实现的，调用该Middleware时，会创建一个限定作用域的DI容器，用于替换当前请求中已有的默认DI容器。在该管线中，所有后续的Middleware都会使用这个新的DI容器，在请求走完整个Pipeline管线以后，该 ContainerMiddleware 的作用就结束了，此时作用域会被销毁，并且在该作用域内创建的实例对象也都会销毁释放。

ContainerMiddleware 的时序图如下所示：

具体的使用方式如下：

app.Use(new Func<RequestDelegate, RequestDelegate>(nextApp => new ContainerMiddleware(nextApp, app.ApplicationServices).Invoke));

普通类的依赖注入处理

目前普通类的依赖注入，只支持构造函数，比如我们定于一个 TestService 类，代码如下：

public class TestService {  private ITodoRepository _repository;  public TestService(ITodoRepository r)  {   _repository = r;  }  public void Show()  {   Console.WriteLine(_repository.AllItems);  } } 

通过在构造函数里传入 ITodoRepository 类的参数来使用该实例，使用的时候需要先将该类注册到DI容器中，代码如下：

services.AddScoped<ITodoRepository, TodoRepository>(); services.AddSingleton<TestService>();

然后调用如下语句即可使用：

var service = serviceProvider.GetRequiredService<TestService>();

另外，需要注意，在目前的情况下，不能使用 [Activate] 来使用依赖注入功能，比如，如下代码在获取 TestService2 实例的过程中会出现错误：

public class TestService2 {  [Activate]  public ITodoRepository Repository { get; set; }  public void Show()  {   Console.WriteLine(Repository.AllItems);  } } 

普通类中获取HttpContext实例

在MVC6中，我们没办法通过HttpContent.Current来获取上下文对象了，所以在普通类中使用的时候就会出问题，要想在普通类中使用该上下文对象，需要通过依赖注入来获取HttpContext实例，微软在ASP.NET5中，提供了 IHttpContextAccessor 接口用于获取该上下文对象。也就是说，我们可以将该类型的参数放在构造函数中，以获取上下文实例，代码如下：

public class TestService3 {  private IHttpContextAccessor _httpContextAccessor;  public TestService3(IHttpContextAccessor httpContextAccessor)  {   _httpContextAccessor = httpContextAccessor;  }  public void Show()  {   var httpContext = _httpContextAccessor.Value;//获取上下文对象实例   Console.WriteLine(httpContext.Request.Host.Value);  } } 

而使用的时候，则直接通过如下语句就可以了，代码如下：

var service = serviceProvider.GetRequiredService<TestService3>(); service.Show();

使用第三方DI容器

目前，.NETCore不支持，只能在全功能版的.NET framework上才能使用，所以使用的时候需要注意一下。第三方DI容器的替换通常是在Startup.cs的Configure方法中进行的，在方法的开始处进行替换，以便后续的Middleware会使用相关的依赖注入功能。

首先要引入第三方的容器，以Autofac为例，引入Microsoft.Framework.DependencyInjection.Autofac，然后加入如下示例中的替换代码即可：

app.UseServices(services => {  services.AddMvc();// AddMvc要在这里注册  var builder = new ContainerBuilder();// 构造容器构建类  builder.Populate(services);//将现有的Services路由到Autofac的管理集合中  IContainer container = builder.Build();  return container.Resolve<IServiceProvider>();//返回AutoFac实现的IServiceProvider }); 

另外，还有一个方式，微软目前的实例项目中还没有公开，通过分析一些代码，我们可以发现，在 Microsoft.AspNet.Hosting 程序中的 StartupLoader.cs 负责程序入口点的执行，在该文件中，我们知道首先是调用 Startup.cs 中的 ConfigureServices 方法，然后再调用 Configure 方法；我们可以看到示例中的 ConfigureServices 的返回值是void类型的，但在源码分析中发现，在根据约定解析 ConfigureServices 方法的时候，其首先判断有没有返回类型是 IServiceProvider 的，如果有则执行该方法，用使用该返回中返回的新 IServiceProvider 实例；没有的话，再继续查找 void 类型的 ConfigureServices 方法。所以，我们可以通过这种方式，来替换第三方的DI容器，实例代码如下：

// 需要先删除void类型的ConfigureServices方法 public IServiceProvider ConfigureServices(IServiceCollection services) {     var builder = new ContainerBuilder();  // 构造容器构建类     builder.Populate(services);  //将现有的Services路由到Autofac的管理集合中     IContainer container = builder.Build();     return container.Resolve<IServiceProvider>(); //返回AutoFac实现的IServiceProvider }

这样，你就可以像以往一样，使用Autofac的方式进行依赖类型的管理了，示例如下：

public class AutofacModule : Module {  protected override void Load(ContainerBuilder builder)  {   builder.Register(c => new Logger())    .As<ILogger>()    .InstancePerLifetimeScope();   builder.Register(c => new ValuesService(c.Resolve<ILogger>()))    .As<IValuesService>()    .InstancePerLifetimeScope();  } } 

最佳实践

在使用依赖注入的的时候，我们应该遵守如下最佳实践。

1. 做任何事情之前，务必在程序入口点提前注册所有的依赖类型。
2. 避免直接使用IServiceProvider接口，相反，在构造函数里显式添加需要依赖的类型即可，让依赖注入引擎自己来解析实例，一旦依赖很难管理的话，就使用抽象工厂。
3. 基于接口进行编程，而不是基于实现进行编程。