从零开始实现ASP.NET Core MVC的插件式开发(三)

标题：从零开始实现ASP.NET Core MVC的插件式开发(三) - 如何在运行时启用组件
作者：Lamond Lu
地址：https://www.cnblogs.com/lwqlun/p/11260750.html
源代码：https://github.com/lamondlu/DynamicPlugins

前情回顾

• 从零开始实现ASP.NET Core MVC的插件式开发(一) - 使用Application Part动态加载控制器和视图
• 从零开始实现ASP.NET Core MVC的插件式开发(二) - 如何创建项目模板

在前面两篇中，我为大家演示了如何使用Application Part动态加载控制器和视图，以及如何创建插件模板来简化操作。
在上一篇写完之后，我突然想到了一个问题，如果像前两篇所设计那个来构建一个插件式系统，会有一个很严重的问题，即

当你添加一个插件之后，整个程序不能立刻启用该插件，只有当重启整个ASP.NET Core应用之后，才能正确的加载插件。因为所有插件的加载都是在程序启动时ConfigureService方法中配置的。

这种方式的插件系统会很难用，我们期望的效果是在运行时动态启用和禁用插件，那么有没有什么解决方案呢？答案是肯定的。下面呢，我将一步一步说明一下自己的思路、编码中遇到的问题，以及这些问题的解决方案。

为了完成这个功能，我走了许多弯路，当前这个方案可能不是最好的，但是确实是一个可行的方案，如果大家有更好的方案，我们可以一起讨论一下。

在Action中激活组件

当遇到这个问题的时候，我的第一思路就是将ApplicationPartManager加载插件库的代码移动到某个Action中。于是我就在主站点中创建了一个PluginsController， 并在启用添加了一个名为Enable的Action方法。

public class PluginsController : Controller
{
	public IActionResult Enable()
	{
    	var assembly = Assembly.LoadFile(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + "DemoPlugin1\DemoPlugin1.dll");
    	var viewAssembly = Assembly.LoadFile(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + "DemoPlugin1\DemoPlugin1.Views.dll");
     	var viewAssemblyPart = new CompiledRazorAssemblyPart(viewAssembly);

    	var controllerAssemblyPart = new AssemblyPart(assembly);
    	_partManager.ApplicationParts.Add(controllerAssemblyPart);
    	_partManager.ApplicationParts.Add(viewAssemblyPart);

    	return Content("Enabled");
    }
}

修改代码之后，运行程序，这里我们首先调用/Plugins/Enable来尝试激活组件，激活之后，我们再次调用/Plugin1/HelloWorld

这里会发现程序返回了404， 即控制器和视图没有正确的激活。

这里你可能有疑问，为什么会激活失败呢？

这里的原因是，只有当ASP.NET Core应用启动时，才会去ApplicationPart管理器中加载控制器与视图的程序集，所以虽然新的控制器程序集在运行时被添加到了ApplicationPart管理器中，但是ASP.NET Core不会自动进行更新操作，所以这里我们需要寻找一种方式能够让ASP.NET Core重新加载控制器的方法。

通过查询各种资料，我最终找到了一个切入点，在ASP.NET Core 2.2中有一个类是ActionDescriptorCollectionProvider，它的子类DefaultActionDescriptorCollectionProvider是用来配置Controller和Action的。

源代码：

    internal class DefaultActionDescriptorCollectionProvider : ActionDescriptorCollectionProvider
    {
        private readonly IActionDescriptorProvider[] _actionDescriptorProviders;
        private readonly IActionDescriptorChangeProvider[] _actionDescriptorChangeProviders;
        private readonly object _lock;
        private ActionDescriptorCollection _collection;
        private IChangeToken _changeToken;
        private CancellationTokenSource _cancellationTokenSource;
        private int _version = 0;

        public DefaultActionDescriptorCollectionProvider(
            IEnumerable<IActionDescriptorProvider> actionDescriptorProviders,
            IEnumerable<IActionDescriptorChangeProvider> actionDescriptorChangeProviders)
        {
            ...
            ChangeToken.OnChange(
                GetCompositeChangeToken,
                UpdateCollection);
        }
       
        public override ActionDescriptorCollection ActionDescriptors
        {
            get
            {
                Initialize();

                return _collection;
            }
        }

        ...

        private IChangeToken GetCompositeChangeToken()
        {
            if (_actionDescriptorChangeProviders.Length == 1)
            {
                return _actionDescriptorChangeProviders[0].GetChangeToken();
            }

            var changeTokens = new IChangeToken[_actionDescriptorChangeProviders.Length];
            for (var i = 0; i < _actionDescriptorChangeProviders.Length; i++)
            {
                changeTokens[i] = _actionDescriptorChangeProviders[i].GetChangeToken();
            }

            return new CompositeChangeToken(changeTokens);
        }

        ...

        private void UpdateCollection()
        {
            lock (_lock)
            {
                var context = new ActionDescriptorProviderContext();

                for (var i = 0; i < _actionDescriptorProviders.Length; i++)
                {
                    _actionDescriptorProviders[i].OnProvidersExecuting(context);
                }

                for (var i = _actionDescriptorProviders.Length - 1; i >= 0; i--)
                {
                    _actionDescriptorProviders[i].OnProvidersExecuted(context);
                }
                
                var oldCancellationTokenSource = _cancellationTokenSource;
           
                _collection = new ActionDescriptorCollection(
                    new ReadOnlyCollection<ActionDescriptor>(context.Results),
                    _version++);

                _cancellationTokenSource = new CancellationTokenSource();
                _changeToken = new CancellationChangeToken(_cancellationTokenSource.Token);

                oldCancellationTokenSource?.Cancel();
            }
        }
    }

• 这里ActionDescriptors属性中记录了当ASP.NET Core程序启动后，匹配到的所有Controller/Action集合。
• UpdateCollection方法使用来更新ActionDescriptors集合的。
• 在构造函数中设计了一个触发器，ChangeToken.OnChange(GetCompositeChangeToken,UpdateCollection)。这里程序会监听一个Token对象，当这个Token对象发生变化时，就自动触发UpdateCollection方法。
• 这里Token是由一组IActionDescriptorChangeProvider接口对象组合而成的。

所以这里我们就可以通过自定义一个IActionDescriptorChangeProvider接口对象，并在组件激活方法Enable中修改这个接口Token的方式，使DefaultActionDescriptorCollectionProvider中的CompositeChangeToken发生变化，从而实现控制器的重新装载。

使用IActionDescriptorChangeProvider在运行时激活控制器

这里我们首先创建一个MyActionDescriptorChangeProvider类，并让它实现IActionDescriptorChangeProvider接口

	public class MyActionDescriptorChangeProvider : IActionDescriptorChangeProvider
    {
        public static MyActionDescriptorChangeProvider Instance { get; } = new MyActionDescriptorChangeProvider();

        public CancellationTokenSource TokenSource { get; private set; }

        public bool HasChanged { get; set; }

        public IChangeToken GetChangeToken()
        {
            TokenSource = new CancellationTokenSource();
            return new CancellationChangeToken(TokenSource.Token);
        }
    }

然后我们需要在Startup.cs的ConfigureServices方法中，将MyActionDescriptorChangeProvider.Instance属性以单例的方式注册到依赖注入容器中。

	public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        ...

        services.AddSingleton<IActionDescriptorChangeProvider>(MyActionDescriptorChangeProvider.Instance);
        services.AddSingleton(MyActionDescriptorChangeProvider.Instance);
        
        ...
    }

最后我们在Enable方法中通过两行代码来修改当前MyActionDescriptorChangeProvider对象的Token。

    public class PluginsController : Controller
    {
        public IActionResult Enable()
        {
            var assembly = Assembly.LoadFile(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + "DemoPlugin1\DemoPlugin1.dll");
            var viewAssembly = Assembly.LoadFile(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + "DemoPlugin1\DemoPlugin1.Views.dll");
            var viewAssemblyPart = new CompiledRazorAssemblyPart(viewAssembly);

            var controllerAssemblyPart = new AssemblyPart(assembly);
            _partManager.ApplicationParts.Add(controllerAssemblyPart);
            _partManager.ApplicationParts.Add(viewAssemblyPart);
            
            MyActionDescriptorChangeProvider.Instance.HasChanged = true;
            MyActionDescriptorChangeProvider.Instance.TokenSource.Cancel();

            return Content("Enabled");
        }
    }

修改代码之后重新运行程序，这里我们依然首先调用/Plugins/Enable，然后再次调用/Plugin1/Helloworld, 这时候你会发现Action被触发了，只是没有找到对应的Views。

如何解决插件的预编译Razor视图不能重新加载的问题？

通过以上的方式，我们终于获得了在运行时加载插件控制器程序集的能力，但是插件的预编译Razor视图程序集没有被正确加载，这就说明IActionDescriptorChangeProvider只会触发控制器的重新加载，不会触发预编译Razor视图的重新加载。ASP.NET Core只会在整个应用启动时，才会加载插件的预编译Razor程序集，所以我们并没有获得在运行时重新加载预编译Razor视图的能力。

针对这一点，我也查阅了好多资料，最终也没有一个可行的解决方案，也许使用ASP.NET Core 3.0的Razor Runtime Compilation可以实现，但是在ASP.NET Core 2.2版本，我们还没有获得这种能力。

为了越过这个难点，最终我还是选择了放弃预编译Razor视图，改用原始的Razor视图。

因为在ASP.NET Core启动时，我们可以在Startup.cs的ConfigureServices方法中配置Razor视图引擎检索视图的规则。

这里我们可以把每个插件组织成ASP.NET Core MVC中一个Area, Area的名称即插件的名称， 这样我们就可以将为Razor视图引擎的添加一个检索视图的规则，代码如下

	services.Configure<RazorViewEngineOptions>(o =>
    {
    	o.AreaViewLocationFormats.Add("/Modules/{2}/{1}/Views/{0}" + RazorViewEngine.ViewExtension);
    });

这里{2}代表Area名称, {1}代表Controller名称, {0}代表Action名称。

这里Modules是我重新创建的一个目录，后续所有的插件都会放置在这个目录中。

同样的，我们还需要在Configure方法中为Area注册路由。

	app.UseMvc(routes =>
    {
    	routes.MapRoute(
    	name: "default",
    	template: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");

		routes.MapRoute(
		name: "default",
		template: "Modules/{area}/{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
	});

因为我们已经不需要使用Razor的预编译视图，所以Enable方法我们的最终代码如下

    public IActionResult Enable()
    {
        var assembly = Assembly.LoadFile(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + "Modules\DemoPlugin1\DemoPlugin1.dll");

        var controllerAssemblyPart = new AssemblyPart(assembly);
        _partManager.ApplicationParts.Add(controllerAssemblyPart);

        MyActionDescriptorChangeProvider.Instance.HasChanged = true;
        MyActionDescriptorChangeProvider.Instance.TokenSource.Cancel();

        return Content("Enabled");
    }

以上就是针对主站点的修改，下面我们再来修改一下插件项目。

首先我们需要将整个项目的Sdk类型改为由之前的Microsoft.Net.Sdk.Razor改为Microsoft.Net.Sdk.Web， 由于之前我们使用了预编译的Razor视图，所以我们使用了Microsoft.Net.Sdk.Razor，它会将视图编译为一个dll文件。但是现在我们需要使用原始的Razor视图，所以我们需要将其改为Microsoft.Net.Sdk.Web， 使用这个Sdk, 最终的Views文件夹中的文件会以原始的形式发布出来。

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk.Web">

  <PropertyGroup>
    <TargetFramework>netcoreapp2.2</TargetFramework>
  </PropertyGroup>

  <PropertyGroup Condition="'$(Configuration)|$(Platform)'=='Debug|AnyCPU'">
    <OutputPath></OutputPath>
  </PropertyGroup>

  <ItemGroup>
    <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.App" Version="2.2.0" />
    <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.Razor" Version="2.2.0" />
    <PackageReference Include="Microsoft.AspNetCore.Razor.Design" Version="2.2.0" />
  </ItemGroup>

  <ItemGroup>
    <ProjectReference Include="..DynamicPlugins.CoreDynamicPlugins.Core.csproj" />
  </ItemGroup>



</Project>

最后我们需要在Plugin1Controller上添加Area配置, 并将编译之后的程序集以及Views目录放置到主站点项目的Modules目录中

	[Area("DemoPlugin1")]
    public class Plugin1Controller : Controller
    {
        public IActionResult HelloWorld()
        {
            return View();
        }
    }

最终主站点项目目录结构

The files tree is:
=================

  |__ DynamicPlugins.Core.dll
  |__ DynamicPlugins.Core.pdb
  |__ DynamicPluginsDemoSite.deps.json
  |__ DynamicPluginsDemoSite.dll
  |__ DynamicPluginsDemoSite.pdb
  |__ DynamicPluginsDemoSite.runtimeconfig.dev.json
  |__ DynamicPluginsDemoSite.runtimeconfig.json
  |__ DynamicPluginsDemoSite.Views.dll
  |__ DynamicPluginsDemoSite.Views.pdb
  |__ Modules
    |__ DemoPlugin1
      |__ DemoPlugin1.dll
      |__ Views
        |__ Plugin1
          |__ HelloWorld.cshtml
        |__ _ViewStart.cshtml

现在我们重新启动项目，重新按照之前的顺序，先激活插件，再访问新的插件路由/Modules/DemoPlugin1/plugin1/helloworld， 页面正常显示了。

总结

本篇中，我为大家演示了如何在运行时启用一个插件，这里我们借助IActionDescriptorChangeProvider, 让ASP.NET Core在运行时重新加载了控制器，虽然不支持预编译Razor视图的加载，但是我们通过配置原始Razor视图加载的目录规则，同样实现了动态读取视图的功能。

下一篇我将继续将这个项目重构，编写业务模型，并尝试编写插件的安装以及升降级版本的代码。