[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.csProgram.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!");
});
}
}
}

  • ConfigureServices
    ConfigureServices 是用來將服務註冊到 DI 容器用的。這個方法可不實做,並不是必要的方法。
    (DI 可以參考這篇:[鐵人賽 Day04] ASP.NET Core 2 系列 - 依賴注入 (Dependency Injection)。)
  • Configure
    這是必要的方法,一定要時做。但 Configure 方法的參數並不固定,參數的實例都是從 WebHost 注入進來,可依需求增減需要的參數。

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();
}
}

ConfigureServicesConfigure 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。
  • Startup.cs 註冊,是在 WebHost 實例化之後呼叫。

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