• Net6 Configuration & Options 源码分析 Part2 Options 模型使用与源码分析


    Net6 Configuration & Options 源码分析 Part2 Options

    第二部分主要记录Options 模型
    OptionsConfigurationServiceCollectionExtensions类提供了对Options 模型配置系统的Configure方法的扩展

    1. 直接使用Options

    直接使用Options

    在Starup ConfigService中经常会看到把一个拉姆达注册成配置项例如:.Configure<Profile>(it ->it.age = 18),我们称这个拉姆达为Configure Action,其实这是使用了一个包装类,包装你的Configure Action委托,并把这个类的实例注册到Service容器中。它实现IOptions与拉姆达如何映射的,这一切由OptionsServiceCollectionExtensionsOptionsFacotry等实现的。你也可以直接像下面这样使用

    var profile = new Servicecollection ().Addoptions().Configure<Profile>(it ->it.age = 18).BuildServiceProvider().GetRequiredService<IOptions<Profile>>().Value;
    

    配置服务注册源码分析/Configure Action包装类的注册

    OptionsServiceCollectionExtensions 作为配置服务的扩展类下面有三种类型的扩展方法分别是Configure、PostConfigure、AddOptions,前两所对应的服务为IConfigureOptions与IPostConfigureOptions 区别仅仅是为了实现配置Configure Action的执行时机,IPostConfigureOptions会后执行,而AddOptions本质上还是注册前两种,注册成面上看起来AddOptions注册的Configure Action具有了参数可以访问其它DI内服务。
    注意:就算你使用了三个注册方式注册一次或多次对同一个TOptions进行注册,他们其实是操作的同一个TOptions给你。这体现在OptionsFactory.Create上,也是我们想要的效果。

    以下代码为Configure、PostConfigure的服务注册逻辑。

    Configure、PostConfigure、扩展方法注册的 Configure Action会由IConfigureOptions与IPostConfigureOptions 接口对应的包装类进行包装。属性均是Action,Configure Action的执行是在Configure方法中。IConfigureOptions与IPostConfigureOptions的大量泛型类是为了实现使用AddOptions注册的Configure Action访问其它DI内服务。会在下面单独记录。

    值得注意的是ConfigureAll如果你此方法去注入一个Name 为null 的 Configure Action包装类逻辑体现在ConfigureNamedOptions.Configure/PostConfigureOptions.Configure方法上。,官方说法:“Configure ALL options instances, both named and default”翻译后扩展方法将配置应用于所有选项,包括命名实例和默认实例。

    Configure -> ConfigureNamedOptions
    PostConfigure -> PostConfigureOptions

    public static class OptionsServiceCollectionExtensions
    {
        ...
       public static IServiceCollection Configure<TOptions>(this IServiceCollection services!!, string? name, Action<TOptions> configureOptions!!)
                where TOptions : class
        {
            services.AddOptions();
            services.AddSingleton<IConfigureOptions<TOptions>>(new ConfigureNamedOptions<TOptions>(name, configureOptions));
            return services;
        }
    
        public static IServiceCollection PostConfigure<TOptions>(this IServiceCollection services!!, string? name, Action<TOptions> configureOptions!!)
        where TOptions : class
        {
            services.AddOptions();
            services.AddSingleton<IPostConfigureOptions<TOptions>>(new PostConfigureOptions<TOptions>(name, configureOptions));
            return services;
        }
        ...
    }
    
    public class ConfigureNamedOptions<TOptions> : IConfigureNamedOptions<TOptions> where TOptions : class
    {
        public ConfigureNamedOptions(string? name, Action<TOptions>? action)
        {
            Name = name;
            Action = action;
        }
        public virtual void Configure(string? name, TOptions options!!)
        {
            // Null name is used to configure all named options.// Name的过滤以及Configure 逻辑就是在这里体现的
            if (Name == null || name == Name)
            {
                Action?.Invoke(options);
            }
        }
    }
    public class PostConfigureOptions<TOptions> : IPostConfigureOptions<TOptions> where TOptions : class
    {
        public PostConfigureOptions(string? name, Action<TOptions>? action)
        {
            Name = name;
            Action = action;
        }
    
        public virtual void PostConfigure(string? name, TOptions options!!)
        {
            if (Name == null || name == Name)
            {
                Action?.Invoke(options);
            }
        }
    }
    
    
    以下代码为AddOptions 的服务注册逻辑。

    AddOptions:此方法会帮你构建一个OptionsBuilder,并非向Service容器注入,而是利用其builder类的Configure方法向Service容器具体注入。其下面的大量重载 Configure方法会帮你创建基于IConfigureNamedOptions/IPostConfigureOptions不同数量的泛型类. 其目的就是为了解决在“ Configure Action”中使用其它服务。
    设计思路很好可以参考

    整体思路大概是,先用AddOptions扩展方法创建了一个OptionsBuilder对象,然后调用它重载方法Configure<TService...>去创建具有多个泛型的ConfigureNamedOptions对象。ConfigureNamedOptions的Configure在执行Action委托时会用serviceProvider获取到TService泛型服务。作为参数传入Action委托。这样委托在真正被执行时就会拿到对应的服务。

    public static class OptionsServiceCollectionExtensions
    {
        ...
        public static OptionsBuilder<TOptions> AddOptions<TOptions>(this IServiceCollection services!!, string? name)
            where TOptions : class
        {
            services.AddOptions();
            return new OptionsBuilder<TOptions>(services, name);
        }
        ...
    }
    
    
    public class OptionsBuilder<TOptions> where TOptions : class
    {
        ...
        public virtual OptionsBuilder<TOptions> Configure<TDep>(Action<TOptions, TDep> configureOptions!!) where TDep : class
        {
            Services.AddTransient<IConfigureOptions<TOptions>>(sp =>
                new ConfigureNamedOptions<TOptions, TDep>(Name, sp.GetRequiredService<TDep>(), configureOptions));
            return this;
        }
        ...
    }
    
    public class ConfigureNamedOptions<TOptions, TDep> : IConfigureNamedOptions<TOptions> {
        ...
        public ConfigureNamedOptions(string? name, TDep dependency, Action<TOptions, TDep>? action)
        {
            Name = name;
            Action = action;
            Dependency = dependency;
        }
    
        public virtual void Configure(string? name, TOptions options!!)
        {
            // Null name is used to configure all named options.
            if (Name == null || name == Name)
            {
                Action?.Invoke(options, Dependency);
            }
        }
        ...
    }
    
    

    总结

    注入到服务的扩展方法(OptionsServiceCollectionExtensions) 服务类 服务实现类 使用 生命周期 备注
    Configure IConfigureOptions ConfigureNamedOptions 被OptonsFactory使用 Singleton ConfigureAll,在IPostConfigureOptions前执行Configure Action
    PostConfigure IPostConfigureOptions PostConfigureOptions 被OptonsFactory使用 Singleton ConfigureAll 在IConfigureOptions后执行Configure Action
    AddOptions IConfigureOptions/IPostConfigureOptions ConfigureNamedOptions/PostConfigureOptions 被OptonsFactory使用 Singleton 辅助注入一个可以访问其它服务的Configure Action

    配置Otpns服务的使用

    首先在固有想法上注入的服务直接会拿来使用。而在这里注入的均为IConfigureOptions/IPostConfigureOptions服务我们管他们叫Configure Action的包装类,而要使用这些服务是通过IOptions/IOptionsSnapshot/IOptionsMonitor去获得。我们称这三个服务为OptionsManger类

    注册的基础服务(OptionsServiceCollectionExtensions.AddOptions)

    这里整理出来IOptions/IOptionsSnapshot/IOptionsMonitor三种OptionsManger的区别。
    服务类|服务实现类|使用|生命周期|备注|
    ---|:--:--:--:----:
    IOptions|UnnamedOptionsManager|直接在DI|Singleton|在应用启动后读取配置数据且配置更新后获取不到新的变更。实现逻辑:直接调用OptionsFactory.Create(Options.DefaultName)拿到所有Configure Action的包装类 执行包装类配置方法|
    IOptionsSnapshot|OptionsManager|同上|Scoped:|区别,通过使用 IOptionsSnapshot,针对请求生存期访问和缓存选项时,每个请求都会计算一次选项。 当使用支持读取已更新的配置值的配置提供程序时,将在应用启动后读取对配置所做的更改。实现逻辑:用Factory创建完后得缓存下。非常的简单。|
    IOptionsMonitor|OptionsMonitor|同上|Singleton|区别,当配置发生改变是由他提供的配置会实时更新。|

    IOptions 使用Demo

    var source = new Dictionary<string, string>{
        {"TestOptions:Key1" ,"TestOptions key1"},
    };
    var config = new ConfigurationBuilder().Add(new MemoryConfigurationSource() { InitialData = source }).Build();
    ServiceCollection services = new ServiceCollection();
    services.AddOptions();
    services.Configure<TestOptions>(config.GetSection("TestOptions")); // Import the "Microsoft.Extensions.Options.ConfigurationExtensions" package.
    var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();
    IOptions<TestOptions> options = serviceProvider.GetService<IOptions<TestOptions>>();
    Console.WriteLine(options.Value.Key1);
    Console.ReadLine();
    public class TestOptions
    {
        public string Key1 { get; set; }
    }
    

    IOptions 使用源码分析

    以第一个为例:UnnamedOptionsManager 的value属性的get 访问器其内部直接调用OptionsFactory.Craete Create就更简单了。构造方法就把所有的 IConfigureOptions/IPostConfigureOptions拿到了。直接循环两个集合,并调用Configure方法就Ok了 Caonfigure内部执行注入的Action 对TOptions实例一顿操作。

    internal sealed class UnnamedOptionsManager<[DynamicallyAccessedMembers(Options.DynamicallyAccessedMembers)] TOptions> : IOptions<TOptions>where TOptions : class
        {
            private volatile TOptions? _value;
            public UnnamedOptionsManager(IOptionsFactory<TOptions> factory) => _factory = factory;
            public TOptions Value
            {
                get
                {
                    if (_value is TOptions value)
                    {
                        return value;
                    }
                    return _value ??= _factory.Create(Options.DefaultName);
                }
            }
        }
    
    public class OptionsFactory<[DynamicallyAccessedMembers(Options.DynamicallyAccessedMembers)] TOptions> :
        IOptionsFactory<TOptions>
        where TOptions : class
    {
        ...
    
        public TOptions Create(string name)
        {
            // 创建Toptions 实例对象
            TOptions options = CreateInstance(name);
            // 依次调用注册的 Configure Action
            // 先执行IConfigureOptions包装的Configure Action.
            foreach (IConfigureOptions<TOptions> setup in _setups)
            {
                if (setup is IConfigureNamedOptions<TOptions> namedSetup)
                {
                    namedSetup.Configure(name, options);
                }
                else if (name == Options.DefaultName)
                {
                    setup.Configure(options);
                }
            }
            // 在执行 IPostConfigureOptions包装的Configure Action.
            foreach (IPostConfigureOptions<TOptions> post in _postConfigures)
            {
                post.PostConfigure(name, options);
            }
            // 执行验证逻辑
            if (_validations.Length > 0)
            {
                var failures = new List<string>();
                foreach (IValidateOptions<TOptions> validate in _validations)
                {
                    ValidateOptionsResult result = validate.Validate(name, options);
                    if (result is not null && result.Failed)
                    {
                        failures.AddRange(result.Failures);
                    }
                }
                if (failures.Count > 0)
                {
                    throw new OptionsValidationException(name, typeof(TOptions), failures);
                }
            }
    
            return options;
        }
        ...
    }
    

    IOptionsSnapshot 使用Demo

    因实现逻辑基本与IOptons相同这里就不多做记录。

    var source = new Dictionary<string, string>{
        {"TestOptions:Key1" ,"TestOptions key1"},
    };
    var config = new ConfigurationBuilder().Add(new MemoryConfigurationSource() { InitialData = source }).Build();
    ServiceCollection services = new ServiceCollection();
    services.AddOptions();
    services.Configure<TestOptions>("TestOptions", config.GetSection("TestOptions")); // Import the "Microsoft.Extensions.Options.ConfigurationExtensions" package.
    var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();
    IOptionsSnapshot<TestOptions> optionsAccessor = serviceProvider.GetRequiredService<IOptionsSnapshot<TestOptions>>();
    Console.WriteLine(optionsAccessor.Get("TestOptions").Key1);
    Console.ReadLine();
    public class TestOptions
    {
        public string Key1 { get; set; }
    }
    

    配置源的同步 IOptionsMonitor 的使用 Demo

    源码在part3 单独分析。

    var configuration = new ConfigurationBuilder().AddJsonFile(path: "profile.json",
                                                               optional: false,
                                                               reloadOnChange: true).Build();
    new ServiceCollection().AddOptions().Configure<Profile>(configuration).BuildServiceProvider().GetRequiredService<IOptionsMonitor<Profile>>().OnChange(profile => Console.WriteLine($"changed: {profile.Age}"));
    Console.Read();
    
    public class Profile
    {
        public int Age { get; set; }
    }
    

    "Options模型"“配置系统”结合。

    2. 将配置绑定为Options对象

    如下两个demo分别演示了"Options模型"“配置系统”结合的结合使用。
    Demo1

    var configuration = new ConfigurationBuilder ().AddJsonFile ("profile.json").Build ();
    var profile = new ServiceCollection().AddOptions().Configure<Profile>(configuration).BuildServiceProvider().GetRequiredService<IOptions<Profile>>().Value; 
    
    

    Demo2

    var source = new Dictionary<string, string>{
        {"TestOptions:Key1" ,"TestOptions key1"},
        {"TestOptions:Key2" ,"TestOptions key2"},
        {"UserInfo:key1" ,"UserInfo"},
    };
    
    var config = new ConfigurationBuilder().Add(new MemoryConfigurationSource() { InitialData = source }).Build();
    ServiceCollection services = new ServiceCollection();
    services.AddOptions();
    services.Configure<TestOpetion>(config.GetSection("TestOptions")); // Import the "Microsoft.Extensions.Options.ConfigurationExtensions" package.
    var serviceProvider = services.BuildServiceProvider();
    var options = serviceProvider.GetRequiredService<IOptions<TestOpetion>>();
    Console.WriteLine(options.Value.Key1);
    Console.ReadLine();
    public class TestOpetion{
        public string Key1{ get; set; }
        public string Key2 { get; set; }
    }
    

    以上操作步骤为OptionsConfigurationServiceCollectionExtensions类定义了对 Configure的扩展,有三个参数string name、config(IConfiguration),configureBinder的委托,第一个参数是TOptions的name, 第二个表示配置系统的IConfiguration,第三个configureBinder 是配置系统在映射Toptions时候的一些配置

    原理很简单,因为有了ServiceCollection的支持,那么就往里面帮我们注入一个类型为IConfigureOptions 实际为new NamedConfigureFromConfigurationOptions的类。那么NamedConfigureFromConfigurationOptions类构造函数里面直接把BindFromOptions方法作为Configure Action传给父类ConfigureNamedOptions 也就是说此类是帮我们提供了一个调用了configureBinder的Configure Action。(config.Bind(options, configureBinder)这个Bing是扩展方法,ConfigurationBinder是个帮助类)。这样看来NamedConfigureFromConfigurationOptions唯一的作用就是帮帮我们组织了一个Configure Action免得你去自己写了。
    关于configureBinder基本逻辑基本是根据TOptions的Type 对象反射出信息,然后第二个参数config(配置系统提供数据的接口)拿数据,在把对应的数据绑定在TOptions 对象上。

    public static IServiceCollection Configure<[DynamicallyAccessedMembers(DynamicallyAccessedMemberTypes.All)] TOptions>(this IServiceCollection services!!, string? name, IConfiguration config!!, Action<BinderOptions>? configureBinder)
        where TOptions : class
    {
        services.AddOptions();
        // 用于支持**“配置系统”**与 **"Options模型"**结合后当配置系统发生更新时回调options时注册的回调函数。后面会说到
        services.AddSingleton<IOptionsChangeTokenSource<TOptions>>(new ConfigurationChangeTokenSource<TOptions>(name, config));
        // 注册NamedConfigureFromConfigurationOptions
        return services.AddSingleton<IConfigureOptions<TOptions>>(new NamedConfigureFromConfigurationOptions<TOptions>(name, config, configureBinder));
    }
    
        /// Configures an option instance by using <see cref="ConfigurationBinder.Bind(IConfiguration, object)"/> against an <see cref="IConfiguration"/>.
        public class NamedConfigureFromConfigurationOptions<TOptions> : ConfigureNamedOptions<TOptions> where TOptions : class
        {
            public NamedConfigureFromConfigurationOptions(string? name, IConfiguration config!!, Action<BinderOptions>? configureBinder)
                : base(name, options => BindFromOptions(options, config, configureBinder)){
            }
            
            private static void BindFromOptions(TOptions options, IConfiguration config, Action<BinderOptions>? configureBinder) => config.Bind(options, configureBinder);
        }
        
        public class BinderOptions
        {
            // true 会对TOptons的私有属性也赋值
            public bool BindNonPublicProperties { get; set; }
     
            public bool ErrorOnUnknownConfiguration { get; set; }
        }
    

    验证Options的有效性

    Options 扩展方法注册Microsoft.Extensions.Options向Service容器注入认证服务,其原理是OptionsFactory.Create拿到所有注入的服务。将TOptons作为参数传入实例的验证方法。

    services.AddOptions<DateTimeFormatOptions>().Configure(options =>options. DatePattern = datePattern;options.TimePattern = timePattern;).Validate(options => Validate (options.DatePattern) && Validate(options. TimePattern), "Invalid Date or Time pattern.");
    

    其它

    OptionsServiceCollectionExtensions Options 模型依赖的服务

    public static IServiceCollection AddOptions(this IServiceCollection services)
    {
        services.TryAdd(ServiceDescriptor.Singleton(typeof(IOptions<>), typeof(UnnamedOptionsManager<>)));
        services.TryAdd(ServiceDescriptor.Scoped(typeof(IOptionsSnapshot<>), typeof(OptionsManager<>)));
        services.TryAdd(ServiceDescriptor.Singleton(typeof(IOptionsMonitor<>), typeof(OptionsMonitor<>)));
        services.TryAdd(ServiceDescriptor.Transient(typeof(IOptionsFactory<>), typeof(OptionsFactory<>)));
        services.TryAdd(ServiceDescriptor.Singleton(typeof(IOptionsMonitorCache<>), typeof(OptionsCache<>)));
    }
    
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