注冊的服務器和中間件共同構成了ASP.NET Core用於處理請求的管道， 這樣一個管道是在我們啟動作為應用宿主的WebHost時構建出來的。要深刻了解這個管道是如何被構建出來的，我們就必須對WebHost和它的創建者WebHostBuilder這個重要的對象具有深刻的理解。[本文已經同步到《ASP.NET Core框架揭秘》之中]
目錄
一、WebHost
WebHostOptions
構建管道的三個步驟
二、WebHostBuilder
WebHost的創建
幾個常用的擴展方法
顧名思義，WebHost被作為Web應用的宿主，應用的啟動和關閉都是通過啟動或者關閉對應WebHost的方式來實現的。這裡所說的WebHost是對所有實現了IWebHost接口的所有類型及其對應對象的統稱。IWebHost接口具有如下三個基本成員，其中Start方法用於啟動宿主程序。我們編程中通常會調用它的一個擴展方法Run來啟動WebHost，實際上背後調用的其實還是這個Start方法。當WebHost啟動之後，注冊的服務器變開始了針對請求的監聽，所以WebHost需要具有與服務器相關的一些特性，這些特性就保存在通過屬性ServerFeatures返回的特性集合中。
1: public interface IWebHost : IDisposable
2: { 3: void Start();
4: IFeatureCollection ServerFeatures { get; } 5: IServiceProvider Services { get; }6: }
我們多次提到ASP.NET Core管道在構建和進行請求處理過程中廣泛使用到了依賴注入。依賴注入只要體現在：ASP.NET Core框架以及應用程序會根據需要注冊一系列的服務，這些服務會在WebHost啟動的時候被用來創建一個ServiceProvider對象，管道在進行請求處理過程所需的任何服務對象都可以從這個ServiceProvider對象中獲取。IWebHost接口的Services屬性返回的就是這麼一個ServiceProvider對象。
具有如下定義的WebHost類是對IWebHost接口的默認實現，我們默認使用的WebHost就是這麼一個對象。一般來說，WebHost是通過對應的WebHostBuilder創建的，當後者通過調用構造函數創建一個WebHost對象的時候，需要提供四個參數，它們分別是直接注冊到WebHostBuilder上面的服務（appServices）和由此創建的ServiceProvider（hostingServiceProvider），針對WebHost的選項設置（options）和配置（config）。
1: public class WebHost : IWebHost
2: { 3: public IFeatureCollection ServerFeatures { get; } 4: public IServiceProvider Services { get; }5:
6: public WebHost(
7: IServiceCollection appServices,
8: IServiceProvider hostingServiceProvider,
9: WebHostOptions options,
10: IConfiguration config);
11:
12: public void Dispose();
13: public void Start();
14: }
顧名思義，一個WebHostOptions對象為構建的WebHost對象提供一些預定義的選項設置。這些選項設置很重要，它們決定由WebHost構建的管道進行內容加載以及異常處理等方面的行為。至於它具體攜帶著哪些選項設置，我們只需要看看這個類型具有怎樣的屬性成員。
1: public class WebHostOptions
2: { 3: public string ApplicationName { get; set; } 4: public bool DetailedErrors { get; set; } 5: public bool CaptureStartupErrors { get; set; } 6: public string Environment { get; set; } 7: public string StartupAssembly { get; set; } 8: public string WebRoot { get; set; } 9: public string ContentRootPath { get; set; }10:
11: public WebHostOptions()
12: public WebHostOptions(IConfiguration configuration)
13: }
如下面的代碼片段所示，WebHostOptions具有七個屬性成員。這些屬性都是可讀可寫的，我們可以調用默認無參構造函數創建一個空的WebHostOptions對象，通過手工為這些屬性賦值的方式來設置對應的選項。除此之外，我們可以將這些選項設置定義在配置中，並利用對應的Configuration對象來創建一個WebHostOptions對象。
一般我們開啟了作為應用宿主的WebHost，由注冊的服務器和中間件構成的整個管道被構建起來，服務器開始綁定到基地址進行請求的監聽。接下來我們就來著重聊聊WebHost在開啟過程中都做了些什麼。總的來說，WebHost的整個開啟過程大體上可以分為如下三個步驟：
接下來我們按照這個步驟定義一個同名的類型來模式真實WebHost的實現邏輯。如下面的代碼片段所示，這個模擬的WebHost和真正的WebHost的構造函數具有完全一致的參數列表，我們定義了對應的字段來保存這些參數值。除此之外，我們會創建一個ApplicationLifetime對象並將其注冊到提供個ServiceCollection，在WebHost開啟和關閉之後我們會利用它發送相應的通知。
1: public class WebHost : IWebHost
2: {3: private IServiceCollection _appServices;
4: private IServiceProvider _hostingServiceProvider;
5: private WebHostOptions _options;
6: private IConfiguration _config;
7: private ApplicationLifetime _applicationLifetime;
8:
9: public WebHost(IServiceCollection appServices, IServiceProvider hostingServiceProvider, WebHostOptions options, IConfiguration config)
10: {11: _appServices = appServices;
12: _hostingServiceProvider = hostingServiceProvider;
13: _options = options;
14: _config = config;
15: _applicationLifetime = new ApplicationLifetime();
16: appServices.AddSingleton<IApplicationLifetime>(_applicationLifetime);
17: }
18: …
19: }
20:
我們接下來看WebHost除Start方法之外的其他成員的定義。只讀屬性Services返回一個ServiceProvider對象，我們將在完成所有服務注冊工作之後利用ServiceCollection對象創建這個對象，所以只要實現具有相關的服務注冊，我們就能夠利用它得到對應的服務對象。只讀屬性ServerFeatures返回服務器的特性集合，而服務器本身則直接利用上述這個ServiceProvider獲得。當MyWebHost對象因Dispose方法的調用而被回收之後，我們會對ServiceProvider實施回收 工作。在實施回收的前後，我們利用ApplicationLifetime發送相應的信號。
1: public class WebHost : IWebHost
2: { 3: private ApplicationLifetime _applicationLifetime;
4: public IServiceProvider Services { get; private set; }5: public IFeatureCollection ServerFeatures
6: { 7: get { return this.Services.GetRequiredService<IServer>()?.Features; }8: }
9: public void Dispose()
10: {11: _applicationLifetime.StopApplication();
12: (this.Services as IDisposable)?.Dispose();
13: _applicationLifetime.NotifyStopped();
14: }
15: }
16:
真正開啟WebHost的實現體現在如下所示的代碼片段中。我們直接利用WebHostBuilder提供ServiceProvider獲取一個Startup對象，並調用其ConfigureServices方法完成服務的注冊，作為參數的ServiceCollection對象也是由WebHostBuilder提供的。當所有的服務注冊工作完成之後，我們利用最新的ServiceCollection對象創建一個ServiceProvider對象，並利用此對象對Services屬性進行賦值。在後續管道構建過程，以及管道在處理請求過程中所使用的服務均是從這個ServiceProvider中提取的。
1: public class WebHost : IWebHost
2: {3: private IServiceCollection _appServices;
4: private IServiceProvider _hostingServiceProvider;
5: private WebHostOptions _options;
6: private IConfiguration _config;
7: private ApplicationLifetime _applicationLifetime;
8:
9: public void Start()
10: {11: //注冊服務
12: IStartup startup = _hostingServiceProvider.GetRequiredService<IStartup>();
13: this.Services = startup.ConfigureServices(_appServices);
14:
15: //注冊中間件
16: Action<IApplicationBuilder> configure = startup.Configure;
17: configure = this.Services.GetServices<IStartupFilter>().Reverse().Aggregate(configure, (next, current) => current.Configure(next));
18: IApplicationBuilder appBuilder = this.Services.GetRequiredService<IApplicationBuilder>();
19: configure(appBuilder);
20:
21: //為服務器設置監聽地址
22: IServer server = this.Services.GetRequiredService<IServer>();
23: IServerAddressesFeature addressesFeature = server.Features.Get<IServerAddressesFeature>();
24: if (null != addressesFeature && !addressesFeature.Addresses.Any())
25: {26: string addresses = _config["urls"] ?? "http://localhost:5000";
27: foreach (string address in addresses.Split(';')) 28: {29: addressesFeature.Addresses.Add(address);
30: }
31: }
32:
33: //啟動服務器
34: RequestDelegate application = appBuilder.Build();
35: ILogger logger = this.Services.GetRequiredService <ILogger<MyWebHost>>();
36: DiagnosticSource diagnosticSource = this.Services.GetRequiredService<DiagnosticSource>();
37: IHttpContextFactory httpContextFactory = this.Services.GetRequiredService<IHttpContextFactory>();
38: server.Start(new HostingApplication(application, logger, diagnosticSource, httpContextFactory));
39:
40: //對外發送通知
41: _applicationLifetime.NotifyStarted();
42: }
43: }
44:
當服務注冊結束並成功創建出ServiceProvider之後，接下來的工作就是注冊中間件了。通過上面的介紹我們知道，中間件的注冊既可以利用Startup來完成，也可以利用注冊的StartupFilter來實現，為此我們利用最新構建的ServiceProvider獲取所有注冊的StartupFilter，並結合之前提取的Startup對象創建了一個用於注冊中間的委托鏈（最終體現為一個Action<IApplicationBuilder>對象）。我們最終執行這個委托鏈完成了對所有中間件的注冊，執行過程中作為參數的ApplicationBuilder對象同樣是通過ServiceProvider提取出來的。
再此之後，我們利用ServiceProvider提取出注冊在WebHostBuiler上的服務器。如果服務器的監聽地址尚未指定，我們在開啟服務器之前必須指定。通過前面對服務器的介紹，我們知道監聽地址保存在服務器的一個名為ServerAddressesFeature的特性中，而用戶設置的監聽地址則保存在配置中，對應的Key為“urls”，所以我們將從配置中提取的地址列表添加到ServerAddressesFeature特性中。如果監聽地址不曾配置，我們會為之指定一個默認的地址，即“http://localhost:5000”。
一切就緒的服務器通過調用Start方法開啟，該方法接收一個HttpApplication對象作為參數。通過前面的介紹我們知道這個HttpApplication對象可以視為對所有注冊中間件和應用的封裝，服務器將接收到的請求傳遞給它作後續處理。我們默認創建的HttpApplication是一個HostingApplication對象，而構建過程中需要提供四個對象，它們分別是代表中間件鏈表的RequestDelegate對象，用於日志記錄和診斷的Logger和DiagnosticSource，以及用來創建HTTP上下文的HttpContextFactory，除了第一個通過調用ApplicationBuilder的Build方法創建之外，其余的都是通過ServiceProvider提取的。在服務器被成功開啟之後，我們利用ApplicationLifetime對外發送應用啟動的通知。
顧名思義,WebHostBuilder就是WebHost的創建者，所謂的WebHostBuilder是對所有實現了IWebHostBuilder接口的類型以及對應對象的統稱。如下面的代碼片段所示，IWebHostBuilder接口除了用來創建WebHost的核心方法Build之外，還具有其他一些額外的方法。
1: public interface IWebHostBuilder
2: {3: IWebHost Build();
4: IWebHostBuilder ConfigureServices(Action<IServiceCollection> configureServices);
5: IWebHostBuilder UseLoggerFactory(ILoggerFactory loggerFactory);
6: IWebHostBuilder ConfigureLogging(Action<ILoggerFactory> configureLogging);
7: string GetSetting(string key);
8: IWebHostBuilder UseSetting(string key, string value);
9: }
ConfigureServices方法讓我們可以直接將我們所需的服務注冊到WebHostBuilder上面。ASP.NET Core具有兩種注冊服務的途徑，一種是將服務注冊實現在啟動類的ConfigureServices方法中，另一種服務注冊的方式就是調用這個方法。對於前者，服務實際上是在開啟WebHost的時候調用Startup對象的ConfigureServices進行注冊的；至於後者，注冊的服務將直接提供給創建的WebHost。UseLoggerFactory 和ConfigureLogging方法與日志記錄有關，前者幫助我們設置一個默認的LoggerFactory，後者則對LoggerFactory進行相關設置，最重要的設置就是添加相應的LoggerProvider。GetSetting和UseSetting以鍵值對的形式獲取和設置一些配置。
ASP.NET Core定義了一個名為WebHostBuilder的類型作為對IWebHostBuilder接口的默認實現，我們同樣采用定義模擬類型的形式來說明WebHostBuilder創建WebHost的實現原理。我們將這個模擬類型命名為，如下的代碼片段展示了除Build方法之外的所有成員的定義。
1: public class WebHostBuilder : IWebHostBuilder
2: {3: private List<Action<ILoggerFactory>> _configureLoggingDelegates = new List<Action<ILoggerFactory>>();
4: private List<Action<IServiceCollection>> _configureServicesDelegates = new List<Action<IServiceCollection>>();
5: private ILoggerFactory _loggerFactory = new LoggerFactory();
6: private IConfiguration _config = new ConfigurationBuilder().AddEnvironmentVariables("ASPNETCORE_").Build();7:
8: public IWebHostBuilder ConfigureLogging(Action<ILoggerFactory> configureLogging)
9: {10: _configureLoggingDelegates.Add(configureLogging);
11: return this;
12: }
13:
14: public IWebHostBuilder ConfigureServices(Action<IServiceCollection> configureServices)
15: {16: _configureServicesDelegates.Add(configureServices);
17: return this;
18: }
19:
20: public string GetSetting(string key)
21: {22: return _config[key];
23: }
24:
25: public IWebHostBuilder UseLoggerFactory(ILoggerFactory loggerFactory)
26: {27: _loggerFactory = loggerFactory;
28: return this;
29: }
30:
31: public IWebHostBuilder UseSetting(string key, string value)
32: {33: _config[key] = value;
34: return this;
35: }
36: ...
37: }
38:
如上面的代碼片段所示，我們創建了一個Configuration類型的字段（_config）來體現應用默認使用的配置，它默認采用環境變量（用於過濾環境變量的前綴為“ASPNETCORE_”）作為配置源，GetSetting和UseSetting方法操作的均為這個對象。另一個字段_loggerFactory表示默認使用的LoggerFactory，UseLoggerFactory方法指定的LoggerFactory用來對這個字段進行賦值。ConfigureLogging和ConfigureServices方法具有類似的定義，調用它們提供的委托對象都保存在一個集合之中，以待後用。
我們實現WebHostBuilder的核心方法Build來創建一個WebHost對象。通過上面的定義我們知道一個WebHostBuilder能夠最終運行起來需要從ServiceProvider提供很多必需的服務，而這些服務最初都必需通過WebHostBuilder來注冊，所以Build方法除了調用構造函數創建並返回一個WebHost對象之外，余下的工作就是注冊這些必需的服務。我們可以簡單列一列那些服務是必需的，如下所示的是一個不完全列表。
如下所示的定義在WebHostBuilder中的Build方法的定義。在這個方法中，我們按照上述這些系統服務以及用戶服務（通過調用ConfigureServices方法注冊的服務）的注冊之後，創建並返回了一個WebHost對象。
1: public class WebHostBuilder : IWebHostBuilder
2: {3: private List<Action<ILoggerFactory>> _configureLoggingDelegates = new List<Action<ILoggerFactory>>();
4: private List<Action<IServiceCollection>> _configureServicesDelegates = new List<Action<IServiceCollection>>();
5: private ILoggerFactory _loggerFactory = new LoggerFactory();
6: private IConfiguration _config = new ConfigurationBuilder().AddInMemoryCollection().Build();
7:
8: public IWebHost Build()
9: {10: //根據配置創建WebHostOptions
11: WebHostOptions options = new WebHostOptions(_config);
12:
13: //注冊服務IStartup
14: IServiceCollection services = new ServiceCollection();
15: if (!string.IsNullOrEmpty(options.StartupAssembly))
16: {17: Type startupType = StartupLoader.FindStartupType(options.StartupAssembly, options.Environment);
18: if (typeof(IStartup).GetTypeInfo().IsAssignableFrom(startupType))
19: {20: services.AddSingleton(typeof(IStartup), startupType);
21: }
22: else
23: {24: services.AddSingleton<IStartup>(_ => new ConventionBasedStartup(StartupLoader.LoadMethods(_, startupType, options.Environment)));
25: }
26: }
27:
28: //注冊ILoggerFactory
29: foreach (var configureLogging in _configureLoggingDelegates)
30: {31: configureLogging(_loggerFactory);
32: }
33: services.AddSingleton<ILoggerFactory>(_loggerFactory);
34:
35: //注冊服務IApplicationBuilder，DiagnosticSource和IHttpContextFactory
36: services
37: .AddSingleton<IApplicationBuilder>(_ => new ApplicationBuilder(_))
38: .AddSingleton<DiagnosticSource>(new DiagnosticListener("Microsoft.AspNetCore"))39: .AddSingleton<IHttpContextFactory, HttpContextFactory>()
40: .AddOptions()
41: .AddLogging()
42: .AddSingleton<IHostingEnvironment, HostingEnvironment>()
43: .AddSingleton<ObjectPoolProvider, DefaultObjectPoolProvider>();
44:
45: //注冊用戶調用ConfigureServices方法設置的服務
46: foreach (var configureServices in _configureServicesDelegates)
47: {48: configureServices(services);
49: }
50:
51: //創建MyWebHost
52: return new WebHost(services, services.BuildServiceProvider(), options, _config);
53: }
54: }
55:
雖然上面提供的WebHost和WebHostBuilder僅僅是WebHost和WebHostBuilder的模擬類。為了讓讀更加易於理解，我們刻意剔除了很多細節的東西，但是兩者從實現原理角度來講是完全一致的。不僅如此，我們自定義的這兩個類型甚至可以執行運行的。
WebHostBuilder在內部使用了配置，環境變量是默認采用的配置源，它的兩個方法GetSetting和UseSetting以鍵值對的形式實現對配置項的獲取和設置。除了UseSettings方法之外，我們還可以調用WebHostBuilder如下這個擴展方法UseConfiguration來進行配置項的設置，這個方法會將保存在指定Configuration中的配置原封不動地拷貝過來，它最終調用的依舊是UseSettings方法。
1: public static class HostingAbstractionsWebHostBuilderExtensions
2: {3: public static IWebHostBuilder UseConfiguration(this IWebHostBuilder hostBuilder, IConfiguration configuration);
4: }
WebHostBuilder在創建WebHost的時候需要提供一個WebHostOptions對象，該對象最初是根據當前配置創建的。為了方便設置針對WebHostOptions的配置項，ASP.NET Core為我們定義了如下一系列的擴展方法，這些方法最終調用的也是這個UseSettings方法。
1: public static class HostingAbstractionsWebHostBuilderExtensions
2: {3: public static IWebHostBuilder CaptureStartupErrors(this IWebHostBuilder hostBuilder, bool captureStartupErrors);
4: public static IWebHostBuilder UseContentRoot(this IWebHostBuilder hostBuilder, string contentRoot);
5: public static IWebHostBuilder UseEnvironment(this IWebHostBuilder hostBuilder, string environment);
6: public static IWebHostBuilder UseStartup(this IWebHostBuilder hostBuilder, string startupAssemblyName);
7: public static IWebHostBuilder UseWebRoot(this IWebHostBuilder hostBuilder, string webRoot);
8: public static IWebHostBuilder UseUrls(this IWebHostBuilder hostBuilder, params string[] urls);
9: }
10:
雖然服務器是必需的，但是WebHostBuilder並沒有專門定義一個用於注冊服務的方法，這是因為服務器也是作為一項基本的服務進行注冊的。但是我們可以調用如下一個擴展方法UseServer實現針對服務器的注冊，至於另一個擴展方法UseUrls，我們可以調用它來為注冊的服務器設置監聽地址。
1: public static class HostingAbstractionsWebHostBuilderExtensions
2: {3: public static IWebHostBuilder UseServer(this IWebHostBuilder hostBuilder, IServer server);
4: public static IWebHostBuilder UseUrls(this IWebHostBuilder hostBuilder, params string[] urls);
5: }
