title: 實戰Asp.Net Core：DI生命周期
date: 2018-11-30 21:54:52
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1、前言

Asp.Net Core 默認支持 DI（依賴註入） 軟件設計模式，那使用 DI 的過程中，我們勢必會接觸到對象的生命周期，那麽幾種不同的對象生命周期到底是怎麽樣的呢？我們拿代碼說話。

關於 DI 與 IOC：

個人理解：IOC（控制反轉） 是目的（降低代碼、服務間的耦合），而 DI 是達到該目的的一種手段（具體辦法）。

2、DI生命周期

DI的生命周期，根據框架、庫的不同，會略有差異。此處，我們就以微軟的DI擴展為例，來說下DI中常用的幾種生命周期。

首先，我們想象一個這樣一個場景。假設我們有寄快遞的需求，那麽我們會致電快遞公司：“我們要寄快遞，派一個快遞員過來收貨”。接著，快遞公司會如何做呢？

1. 一直派遣同一個快遞員來收貨。
2. 第一周派遣快遞員A、第二周派遣快遞員B收貨。
3. 每次都派遣一個新的快遞員收貨。

這對應到生命周期就是：

1. 單例（Singleton），單一實例，每次使用都是該實例。
2. 作用域實例（Scoped），在一個作用域（比如單次請求）內是同一個實例，不同的作用域實例不同。
3. 瞬時實例（Transient），每次使用都創建新的實例。

快遞公司也就是我們在DI中常說的容器（Container）了。

2.1、驗證準備

首先，我們需要三個Services（Service1\Service2\Service3）內容一致，如下：

// Service1.cs，Service2、Service3除類名以外，內容一致
public class Service1
{
    private int value = 0;

    public int GetValue()
    {
        this.value++;
        return this.value;
    }
}

然後，我們需要一個業務類，再一次註入這三個Service，內容如下：

// DefaultBusiness.cs 
public class DefaultBusiness
{
    private readonly Service1 s1;
    private readonly Service2 s2;
    private readonly Service3 s3;

    public DefaultBusiness(Service1 s1, Service2 s2, Service3 s3)
    {
        this.s1 = s1;
        this.s2 = s2;
        this.s3 = s3;
    }

    public int GetS1Value()
    {
        return this.s1.GetValue();
    }

    public int GetS2Value()
    {
        return this.s2.GetValue();
    }

    public int GetS3Value()
    {
        return this.s3.GetValue();
    }
}
 

最後，還需要在Startup.cs進行註入

// Startup.cs
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
  // 單例模式
  services.AddSingleton<Service1>();
  // 作用域模式
  services.AddScoped<Service2>();
  // 瞬時模式
  services.AddTransient<Service3>();
  // 為了保證結果，將Business類註冊為瞬時模式，每次註入都是全新的。
  services.AddTransient<Business.DefaultBusiness>();
}

2.2、驗證單例（Singleton）

對於單例來說，我們期望，在整個程序啟動期間，都是同一個實例，所以，我們只需要在Service中，增加一個局部變量，做累加就可以驗證。

// DefaultController.cs
[Route("singleton")]
public IActionResult SingletonTest()
{
    this.defaultBiz.GetS1Value();
    return Json(new
    {
        s1 = s1.GetValue()
    });
}

然後我們訪問 http://localhost:5000/singleton 多次，輸入如下：

// 第一次
{ s1: 2 }
// 第二次
{ s1: 4 }
// 第三次
{ s1: 6 }

可以發現，每請求一次，value都會增加2。分析下怎麽來的呢？

1. 首先是執行 defaultBiz.GetValue() 中，根據內部代碼，此處會對註入的實例，value + 1。
2. 之後，Json()中的，s1 = s1.GetValue()，此處再一次增加了1。
3. 綜上，一次請求，s1 中的value值會增加2，由於是單例模式，在整個服務運行期間，都是一個實例，所以，每次請求都會累加2。

2.3、驗證作用域實例（Scoped）

// DefaultController.cs
[Route("scoped")]
public IActionResult ScopedTest()
{
    this.defaultBiz.GetS2Value();
    return Json(new
    {
        s2 = s2.GetValue()
    });
}

然後我們訪問 http://localhost:5000/scoped 多次，輸入如下：

// 第一次
{ s2: 2 }
// 第二次
{ s2: 2 }
// 第三次
{ s2: 2 }

從結果可以看出，每次請求的返回值是固定的，都為2，也就是證明了Service2中，value++執行了兩次。對於執行value++的代碼，只有 defaultBiz.GetS2Value() 和 s2 = s2.GetValue()，所以這兩處操作的是同一個實例。這也就證明了，對於 Scoped 生命周期，在作用域（可以簡單理解為單次請求，實際上並不準確，註意，此處為考慮多線程的情況）內，都是使用的同一個實例。在不同的請求之間，則是不同的實例。

2.4、驗證瞬時實例（Transient）

// DefaultController.cs
[Route("transient")]
public IActionResult TransientTest()
{
    return Json(new
    {
        s3 = s3.GetValue()
    });
}

然後我們訪問 http://localhost:5000/transient 多次，輸入如下：

// 第一次
{ s3: 1 }
// 第二次
{ s3: 1 }
// 第三次
{ s3: 1 }

從結果來看，每次請求的都是相同的返回值，s3 = 1，這說明了，兩次操作的value++,是針對的不同實例。也就是每次使用 Service1，都是全新的實例。

3、擴展（Autofac DI 類庫）

Asp.Net Core中默認的DI，相對還是比較簡單的，只有三個生命周期。對於時下比較的依賴註入庫，一般都會有更多的生命周期，有些還會有生命周期事件可以監控。

以 Autofac 為例，該類庫提供了如下一些生命周期，可以做到更精細化的控制：

1. 單次依賴（Instance Per Dependency）- 也就是Transient，每次獲取實例都是全新的。
2. 單例（Single Instance） - 也就是單例，整個服務周期都是一個實例。
3. 作用域隔離的實例（Instance Per Lifetime Scope） - 也就是一個作用域一個，示例代碼如下：

// 先創建作用域
using(var scope1 = container.BeginLifetimeScope())
{
  
  for(var i = 0; i < 100; i++)
  {
    // 在作用域內，Resolve 的都是同一個實例
    var w1 = scope1.Resolve<Worker>();
  }
}

// 創建另一個作用域
using(var scope2 = container.BeginLifetimeScope())
{
  for(var i = 0; i < 100; i++)
  {
    // 在作用域內，Resolve 的都是同一個實例，但是這個實例和 scope1 作用域中的 w1 不是同一個。
    var w2 = scope2.Resolve<Worker>();
  }
}

1. 帶標簽的作用域隔離實例（Instance Per Matching Lifetime Scope）
2. 單次請求作用域實例（Instance Per Request） - 每個請求作為一個作用域。
3. 指定Owner的作用域實例（Instance Per Owned）- 對於同一個Owner，實例保持一致
4. 線程作用域實例（Thread Scope）

更多 Autofac 生命周期相關內容，請參考：https://autofac.readthedocs.io/en/latest/lifetime/instance-scope.html

4、總結

本文主要簡單演示了 Asp.Net Core 中默認的幾種服務生命周期效果，也拋磚引玉的說了下 Autofac 中的服務生命周期。合理的利用生命周期，可以減少對象的創建，提交程序性能。但是，用錯了生命周期，則容易產生隱含的bug。在使用 DI 類庫的時候，一定要理解清楚不同的生命周期的應用場景。

本文示例代碼：https://github.com/hstarorg/HstarDemoProject/tree/master/dotnet_demo/servicelifttime-demo/ServicelifttimeDemo

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實戰Asp.Net Core：DI生命周期