如何为ASP.NET Core的强类型配置对象添加验证

原文: Adding validation to strongly typed configuration objects in ASP.NET Core
作者: Andrew Lock
译文: Lamond Lu

本篇博客中，我将描述如何在ASP.NET Core程序启动时，确保强类型配置对象正确的绑定成功。通过使用IStartupFilter接口对象，你可以更早的验证你的配置对象是否绑定了正确的值，并不需要等待程序启动之后的某个时间点再验证。

这里我将简单描述一下ASP.NET Core的配置系统，以及如何使用强类型配置。我将主要描述一下如何去除对IOptions接口的依赖，然后我会描述一下强类型配置对象绑定不正确的问题。最后，我将给出一个在程序启动时验证强类型配置对象的方案。

ASP.NET Core中的强类型配置

ASP.NET Core的配置系统非常的灵活，它允许你从多种数据源中读取配置信息，例如Json文件，YAML文件，环境变量，Azure Key Vault等。官方推荐方案是使用强类型配置来获取IConfiguration接口对象的值。

强类型配置使用POCO对象来呈现你的程序配置的一个子集，这与IConfiguration接口对象存储的原始键值对不同。例如，现在你正在你的程序中集成Slack, 并且使用Web hooks向频道中发送消息，你需要配置Web hook的URL, 以及一些其他的配置。

public class SlackApiSettings
{
    public string WebhookUrl { get; set; }
    public string DisplayName { get; set; }
    public bool ShouldNotify { get; set; }
}

你可以在Startup类中使用扩展方法Configure，将强类型配置对象和你程序配置绑定起来。

public class Startup
{
    public Startup(IConfiguration configuration) 
    {
        Configuration = configuration;
    }

    public IConfiguration Configuration { get; }

    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        services.AddMvc();
        services.Configure<SlackApiSettings>(Configuration.GetSection("SlackApi")); 
    }

    public void Configure(IApplicationBuilder app)
    {
        app.UseMvc();
    }
}

当你需要读取配置的时候，你只需要在你当前方法所在类的构造函数中注入一个IOptions接口对象，即可使用这个对象的Value属性，获取到配置的值， 这里ASP.NET Core配置系统自动帮你完成了强类型对象和配置之间的绑定。

public class TestController : Controller
{
    private readonly SlackApiSettings _slackApiSettings;
    public TestController(IOptions<SlackApiSettings> options)
    {
        _slackApiSettings = options.Value
    }

    public object Get()
    {
        return _slackApiSettings;
    }
}

解除对IOptions接口的依赖

可能有些人和我一样，不太喜欢让自己创建的类依赖于IOptions接口，我们只希望自己创建的类仅依赖于配置对象。这里你可以使用如下所述的方法来解除对IOptions接口的依赖。这里我们可以在依赖注入容器中显式的注册一个SlackApiSetting配置对象，并将解析它的方法委托给一个IOptions对象

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddMvc();

    services.Configure<SlackApiSettings>(Configuration.GetSection("SlackApi")); 

    services.AddSingleton(resolver => 
        resolver.GetRequiredService<IOptions<SlackApiSettings>>().Value);
}

现在你可以在不引用Microsoft.Extensions.Options程序集的情况下，注入了一个“原始”的配置对象了。

public class TestController : Controller
{
    private readonly SlackApiSettings _slackApiSettings;

    public TestController(SlackApiSettings settings)
    {
        _slackApiSettings = settings;
    }

    public object Get()
    {
        return _slackApiSettings;
    }
}

这个解决方案通常都非常有效， 但是如果配置出现问题，例如在JSON文件中出现了错误拼写，这里会发生什么事情呢？

如果绑定失败，程序会发生什么事情？

我们绑定强类型配置对象的时候有以下几种错误的可能。

节点名称拼写错误

当你绑定配置的时候，你需要显式的指定绑定的配置节点名称，如果你当前使用的appsetting.json作为配置文件，json文件中的key即是配置的节点名称。例如下面代码中的"Logging"和“SlackApi”

{
 "Logging": {
    "LogLevel": {
      "Default": "Warning"
    }
  },
  "AllowedHosts": "*",
  "SlackApi": {
    "WebhookUrl": "http://example.com/test/url",
    "DisplayName": "My fancy bot",
    "ShouldNotify": true
  }
}

为了绑定"SlackApi"节点的值到强类型配置对象SlackApiSetting, 你需要调用一下代码

services.Configure<SlackApiSettings>(Configuration.GetSection("SlackApi")); 

这时候，假设我们将appsettings.json中的"SlackApi"错误的拼写为"SackApi"。现在我们去调用前面例子中的TestController中的GET方法，会得到一下结果

{
    "webhookUrl":null,
    "displayName":null,
    "shouldNotify":false
}

所有的key都是绑定了他们的默认值，但是没有发生任何错误，这意味着他们绑定到了一个空的配置节点上。这看起来非常糟糕，因为你的代码并没有验证webhookUrl是否是一个合法的Url。

属性名拼写错误

相似的，有时候拼写的节点名称正确，但是属性名称可能拼写错误。例如, 我们将appSettings.json文件中的"WebhookUrl"错误的拼写为"Url"。这时我们调用前面例子中的TestController中的GET方法，会得到以下结果

{
	"webhookUrl":null,
	"displayName":"My fancy bot",
	"shouldNotify":true
}

强类型配置类的属性缺少SET访问器

我经常发现一些初级程序员会遇到这个问题，针对属性，他们只提供了GET访问器，而缺少SET访问器，在这种情况下强类型配置对象是不会正确绑定的。

public class SlackApiSettings
{
    public string WebhookUrl { get; }
    public string DisplayName { get; }
    public bool ShouldNotify { get; }
}

现在我们去调用前面例子中的TestController中的GET方法，会得到以下结果

{
    "webhookUrl":null,
    "displayName":null,
    "shouldNotify":false
}

不兼容的类型值

最后一种情况就是将一个不兼容的类型值，绑定到属性上。在配置文件中，所有的配置都是以文本形式保存的，但是绑定器需要将他们转换成.NET中支持的基础类型。例如ShouldNotify属性是一个布尔类型的值，我们只能将"True", "False"字符串绑定到这个值上，但是如果你在配置文件中，设置该属性的值为"THE VALUE", 当程序访问TestController时，程序就会报错

使用IStartupFilter创建一个配置验证

为了解决这个问题，我将使用IStartupFilter创建一个在应用启动时运行的简单验证步骤，以确保你的设置正确无误。

IStartupFilter接口允许你通过向依赖注入容器添加服务来间接控制中间件管道。 ASP.NET Core框架使用它来执行诸如“将IIS中间件添加到应用程序的中间件管道的开头, 或添加诊断中间件之类”的操作。

虽然IStartupFilter经常用来向管道中添加中间件，但是我们也可以不这么做。相反的，我们可以在程序启动时(服务配置完成之后，处理请求之前)，使用它来执行一些简单的代码。

这里首先我们创建一个简单的接口，强类型配置类可以通过实现这个接口来完成一些必要的验证。

public interface IValidatable
{
    void Validate();
}

下一步，我们创建一个SettingValidationStartupFilter类, 它实现了IStartupFilter接口

public class SettingValidationStartupFilter : IStartupFilter
{
    readonly IEnumerable<IValidatable> _validatableObjects;
    public SettingValidationStartupFilter(IEnumerable<IValidatable> validatableObjects)
    {
        _validatableObjects = validatableObjects;
    }

    public Action<IApplicationBuilder> Configure(Action<IApplicationBuilder> next)
    {
        foreach (var validatableObject in _validatableObjects)
        {
            validatableObject.Validate();
        }

        return next;
    }
}

在构造函数中，我们从依赖注入容器中取出了所有实现IValidatable接口的强类型配置对象，并在Configure方法中依次调用他们的Validate方法。

SettingValidationStartupFilter并没有修改任何中间件管道, Configure方法中直接返回了next对象。但是如果某个强类型配置类的验证失败，在程序启动时，就会抛出异常，从而阻止了程序。

接下来我们需要在Startup类中注册我们创建的服务SettingValidationStartupFilter

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)  
{
    services.AddTransient<IStartupFilter, SettingValidationStartupFilter>()
    // 其他配置
}

最后你需要让你的配置类实现IValidatable接口, 我们以SlackApiSettings为例，这里我们需要验证WebhoolUrl和DisplayName属性是否绑定成功，并且我们还需要验证 WebhoolUrl是否是一个合法的Url。

public class SlackApiSettings : IValidatable
{
    public string WebhookUrl { get; set; }
    public string DisplayName { get; set; }
    public bool ShouldNotify { get; set; }

    public void Validate()
    {
        if (string.IsNullOrEmpty(WebhookUrl))
        {
            throw new Exception("SlackApiSettings.WebhookUrl must not be null or empty");
        }

        if (string.IsNullOrEmpty(DisplayName))
        {
            throw new Exception("SlackApiSettings.WebhookUrl must not be null or empty");
        }

        // 如果不是合法的Url，就会抛出异常
        var uri = new Uri(WebhookUrl);
    }
}

当然我们还可以使用DataAnnotationsAttribute来实现上述验证。

public class SlackApiSettings : IValidatable
{
    [Required, Url]
    public string WebhookUrl { get; set; }
    [Required]
    public string DisplayName { get; set; }
    public bool ShouldNotify { get; set; }

    public void Validate()
    {
        Validator.ValidateObject(this, 
        	new ValidationContext(this), 
        	validateAllProperties: true);
    }
}

无论你使用哪一种方式，如果绑定出现问题，程序启动时都会抛出异常。

最后一步，我们需要将SlackApiSettings 以IValidatable接口的形式注册到依赖注入容器中，这里我们同样可以使用前文的方法解除对IOptions接口的依赖。

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)  
{
    services.AddMvc();

    services.AddTransient<IStartupFilter, SettingValidationStartupFilter>()

    services.Configure<SlackApiSettings>(Configuration.GetSection("SlackApi")); 

    services.AddSingleton(resolver => 
        resolver.GetRequiredService<IOptions<SlackApiSettings>>().Value);

    services.AddSingleton<IValidatable>(resolver => 
        resolver.GetRequiredService<IOptions<SlackApiSettings>>().Value);
}

测试结果

我们可以任选之前列举的一个错误方式来进行测试，例如，我们将WebhookUrl错误的拼写为Url。 当程序启动时，就会抛出以下异常。