[鐵人賽 Day02] ASP.NET Core 2 系列 - 程式生命週期 (Application Lifetime)

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要了解程式的運作原理，要先知道程式的進入點及生命週期。
過往 ASP.NET MVC 啟動方式，是繼承 HttpApplication 做為網站開始的進入點。
ASP.NET Core 改變了網站啟動的方式，變的比較像是 Console Application。
本篇將介紹 ASP.NET Core 的程式生命週期 (Application Lifetime) 及補捉 Application 停啟事件。

iT 邦幫忙 2018 鐵人賽 - Modern Web 組參賽文章：
[Day02] ASP.NET Core 2 系列 - 程式生命週期 (Application Lifetime)

程式進入點

.NET Core 把 Web 及 Console 專案都變成一樣的啟動方式，預設從 Program.cs 的 Program.Main 做為程式進入點，再從程式進入點把 ASP.NET Core 網站實例化。
我個人是覺得比 ASP.NET MVC 繼承 HttpApplication 的方式簡潔許多。

透過 .NET Core CLI 建置的 Program.cs 內容大致如下：
Program.cs

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using Microsoft.AspNetCore;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;

namespace MyWebsite
{
    public class Program
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            BuildWebHost(args).Run();
        }

        public static IWebHost BuildWebHost(string[] args) =>
            WebHost.CreateDefaultBuilder(args)
                .UseStartup<Startup>()
                .Build();
    }
}

Program.Main 透過 BuildWebHost 方法取得 WebHost 後，再啟動 WebHost；WebHost 就是 ASP.NET Core 的網站實體。

  • WebHost.CreateDefaultBuilder
    透過此方法建立 WebHost Builder。WebHost Builder 是用來產生 WebHost 的物件。
    可以在 WebHost 產生之前設定一些前置準備動作，當 WebHost 建立完成時，就可以使用已準備好的物件等。
  • UseStartup
    設定該 Builder 產生的 WebHost 啟動後，要執行的類別。
  • Build
    當前置準備都設定完成後，就可以跟 WebHost Builder 呼叫此方法實例化 WebHost，並得到該實例。
  • Run
    啟動 WebHost。

Startup.cs

當網站啟動後，WebHost 會實例化 UseStartup 設定的 Startup 類別，並且呼叫以下兩個方法：

  • ConfigureServices
  • Configure

透過 .NET Core CLI 建置的 Startup.cs 內容大致如下：
Startup.cs

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using Microsoft.AspNetCore.Builder;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.AspNetCore.Http;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;

namespace MyWebsite
{
    public class Startup
    {
        public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
        {
            // ...
        }

        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
        {
            if (env.IsDevelopment())
            {
                app.UseDeveloperExceptionPage();
            }

            app.Run(async (context) =>
            {
                await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
            });
        }
    }
}

對 WebHost 來說 Startup.cs 並不是必要存在的功能。
可以試著把 Startup.cs 中的兩個方法，都改成在 WebHost Builder 設定，變成啟動的前置準備。如下：

Program.cs

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using Microsoft.AspNetCore;
using Microsoft.AspNetCore.Builder;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.AspNetCore.Http;

namespace MyWebsite
{
    public class Program
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            BuildWebHost(args).Run();
        }

        public static IWebHost BuildWebHost(string[] args) =>
            WebHost.CreateDefaultBuilder(args)
                .ConfigureServices(services =>
                {
                    // ...
                })
                .Configure(app =>
                {
                    app.Run(async (context) =>
                    {
                        await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
                    });
                })
                .Build();
    }
}

把 ConfigureServices 及 Configure 都改到 WebHost Builder 註冊，網站的執行結果會是一樣的。

兩者之間最大的差異就是呼叫時間點不同。

  • 在 WebHost Builder 註冊，是在 WebHost 實例化之前呼叫。
  • 在 Startup.cs 註冊，是在 WebHost 實例化之後呼叫。

但 Configure 無法使用除了 IApplicationBuilder 以外的參數。
因為在 WebHost 實例化前，自己都還沒被實例化，怎麼可能會有物件能注入給 Configure。

Application Lifetime

除了程式進入點外，WebHost 的停起也是網站事件很重要一環，ASP.NET Core 不像 ASP.NET MVC 用繼承的方式補捉啟動及停止事件。 是透過 Startup.Configure 注入 IApplicationLifetime 來補捉 Application 停啟事件。

IApplicationLifetime 有三個註冊監聽事件及終止網站事件可以觸發。如下：

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public interface IApplicationLifetime
{
  CancellationToken ApplicationStarted { get; }
  CancellationToken ApplicationStopping { get; }
  CancellationToken ApplicationStopped { get; }
  void StopApplication();
}

  • ApplicationStarted
    當 WebHost 啟動完成後，會執行的啟動完成事件。
  • ApplicationStopping
    當 WebHost 觸發停止時，會執行的準備停止事件。
  • ApplicationStopped
    當 WebHost 停止事件完成時，會執行的停止完成事件。
  • StopApplication
    可以透過此方法主動觸發終止網站。

IApplicationLifetime 需要 Microsoft.AspNetCore.Hosting 套件。
不過 ASP.NET Core 2.0 以上版本，預設是參考 Microsoft.AspNetCore.All，已經包含 Microsoft.AspNetCore.Hosting，所以不用再安裝。
如果是 ASP.NET Core 1.0 的版本，可以透過 .NET Core CLI 在專案資料夾執行安裝指令：

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dotnet add package Microsoft.AspNetCore.Hosting

範例程式

透過 Console 輸出執行的過程，範例如下：
Program.cs

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using System;
using Microsoft.AspNetCore;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;

namespace MyWebsite
{
    public class Program
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            Output("Application - Start");
            var webHost = BuildWebHost(args);
            Output("Run WebHost");
            webHost.Run();
            Output("Application - End");
        }

        public static IWebHost BuildWebHost(string[] args)
        {
            Output("Create WebHost Builder");
            var webHostBuilder = WebHost.CreateDefaultBuilder(args)
                .ConfigureServices(services =>
                {
                    Output("webHostBuilder.ConfigureServices - Called");
                })
                .Configure(app =>
                {
                    Output("webHostBuilder.Configure - Called");
                })
                .UseStartup<Startup>();

            Output("Build WebHost");
            var webHost = webHostBuilder.Build();

            return webHost;
        }

        public static void Output(string message)
        {
            Console.WriteLine($"[{DateTime.Now.ToString("yyyy/MM/dd HH:mm:ss")}] {message}");
        }
    }
}

Startup.cs

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using System.Threading;
using Microsoft.AspNetCore.Builder;
using Microsoft.AspNetCore.Hosting;
using Microsoft.AspNetCore.Http;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;

namespace MyWebsite
{
    public class Startup
    {
        public Startup()
        {
            Program.Output("Startup Constructor - Called");
        }

        public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
        {
            Program.Output("Startup.ConfigureServices - Called");
        }

        public void Configure(IApplicationBuilder app, IApplicationLifetime appLifetime)
        {
            appLifetime.ApplicationStarted.Register(() =>
            {
                Program.Output("ApplicationLifetime - Started");
            });

            appLifetime.ApplicationStopping.Register(() =>
            {
                Program.Output("ApplicationLifetime - Stopping");
            });

            appLifetime.ApplicationStopped.Register(() =>
            {
                Thread.Sleep(5 * 1000);
                Program.Output("ApplicationLifetime - Stopped");
            });

            app.Run(async (context) =>
            {
                await context.Response.WriteAsync("Hello World!");
            });

            // For trigger stop WebHost
            var thread = new Thread(new ThreadStart(() =>
            {
                Thread.Sleep(5 * 1000);
                Program.Output("Trigger stop WebHost");
                appLifetime.StopApplication();
            }));
            thread.Start();

            Program.Output("Startup.Configure - Called");
        }
    }
}

執行結果

[鐵人賽 Day02] ASP.NET Core 2 系列 - 程式生命週期 (Application Lifetime) - 執行結果

輸出內容少了 webHostBuilder.Configure - Called，因為 Configure 只能有一個，後註冊的 Configure 會把之前註冊的蓋掉。

物件執行流程如下：

[鐵人賽 Day02] ASP.NET Core 2 系列 - 程式生命週期 (Application Lifetime) - 物件執行流程

參考

Application startup in ASP.NET Core
Hosting in ASP.NET Core

ASP.NET Core iT 邦幫忙 2018 鐵人賽