一张图理清ASP.NET Core启动流程

作者：『圣杰』
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ASP.NET Core知多少系列：总体介绍及目录

1. 引言

对于ASP.NET Core应用程序来说，我们要记住非常重要的一点是：其本质上是一个独立的控制台应用，它并不是必需在IIS内部托管且并不需要IIS来启动运行（而这正是ASP.NET Core跨平台的基石）。ASP.NET Core应用程序拥有一个内置的Self-Hosted（自托管）的Web Server（Web服务器），用来处理外部请求。

不管是托管还是自托管，都离不开Host（宿主）。在ASP.NET Core应用中通过配置并启动一个Host来完成应用程序的启动和其生命周期的管理（如下图所示）。而Host的主要的职责就是Web Server的配置和Pilpeline（请求处理管道）的构建。

这张图描述了一个总体的启动流程，从上图中我们知道ASP.NET Core应用程序的启动主要包含三个步骤：

1. CreateDefaultBuilder()：创建IWebHostBuilder
2. Build()：IWebHostBuilder负责创建IWebHost
3. Run()：启动IWebHost

所以，ASP.NET Core应用的启动本质上是启动作为宿主的WebHost对象。
其主要涉及到两个关键对象IWebHostBuilder和IWebHost，它们的内部实现是ASP.NET Core应用的核心所在。下面我们就结合源码并梳理调用堆栈来一探究竟！

2. 宿主构造器：IWebHostBuilder

在启动IWebHost宿主之前，我们需要完成对IWebHost的创建和配置。而这一项工作需要借助IWebHostBuilder对象来完成的，ASP.NET Core中提供了默认实现WebHostBuilder。而WebHostBuilder是由WebHost的同名工具类（Microsoft.AspNetCore命名空间下）中的CreateDefaultBuilder方法创建的。

从上图中我们可以看出CreateDefaultBuilder()方法主要干了六件大事：

1. UseKestrel：使用Kestrel作为Web server。
2. UseContentRoot：指定Web host使用的content root（内容根目录），比如Views。默认为当前应用程序根目录。
3. ConfigureAppConfiguration：设置当前应用程序配置。主要是读取 appsettinggs.json 配置文件、开发环境中配置的UserSecrets、添加环境变量和命令行参数 。
4. ConfigureLogging：读取配置文件中的Logging节点，配置日志系统。
5. UseIISIntegration：使用IISIntegration 中间件。
6. UseDefaultServiceProvider：设置默认的依赖注入容器。

创建完毕WebHostBuilder后，通过调用UseStartup()来指定启动类，来为后续服务的注册及中间件的注册提供入口。

3. 宿主：IWebHost

在ASP.Net Core中定义了IWebHost用来表示Web应用的宿主，并提供了一个默认实现WebHost。宿主的创建是通过调用IWebHostBuilder的Build()方法来完成的。那该方法主要做了哪些事情呢，我们来看下面这张【ASP.NET Core启动流程调用堆栈】中的黄色边框部分：

其核心主要在于WebHost的创建，又可以划分为三个部分：

1. 构建依赖注入容器，初始通用服务的注册：BuildCommonService();
2. 实例化WebHost：var host = new WebHost(...);
3. 初始化WebHost，也就是构建由中间件组成的请求处理管道：host.Initialize();

3.1. 注册初始通用服务

BuildBuildCommonService方法主要做了两件事：

1. 查找HostingStartupAttribute特性以应用其他程序集中的启动配置
2. 注册通用服务
3. 若配置了启动程序集，则发现并以IStartup类型注入到IOC容器中

3.2. 创建IWebHost

public IWebHost Build()
{
    //省略部分代码
var host = new WebHost(
    applicationServices,
    hostingServiceProvider,
    _options,
    _config,
    hostingStartupErrors);
}

host.Initialize();

return host;

}

3.3. 构建请求处理管道

请求管道的构建，主要是中间件之间的衔接处理。

而请求处理管道的构建，又包含三个主要部分：

1. 注册Startup中绑定的服务；
2. 配置IServer；
3. 构建管道

请求管道的构建主要是借助于IApplicationBuilder，相关类图如下：

4. 启动WebHost

WebHost的启动主要分为两步：

1. 再次确认请求管道正确创建
2. 启动Server以监听请求
3. 启动 HostedService

4.1. 确认请求管道的创建

从图中可以看出，第一步调用Initialize()方法主要是取保请求管道的正确创建。其内部主要是对BuildApplication()方法的调用，与我们上面所讲WebHost的构建环节具有相同的调用堆栈。而最终返回的正是由中间件衔接而成的RequestDelegate类型代表的请求管道。

4.2. 启动Server

我们先来看下类图：

从类图中我们可以看出IServer接口主要定义了一个只读的特性集合属性、一个启动和停止的方法声明。在创建宿主构造器IWebHostBuilder时我们通过调用UseKestrel()方法指定了使用KestrelServer作为默认的IServer实现。其方法申明中接收了一个IHttpApplication application的参数，从命名来看，它代表一个Http应用程序，我们来看下具体的接口定义：

其主要定义了三个方法，第一个方法用来创建请求上下文；第二个方法用来处理请求；第三个方法用来释放上下文。而至于请求上下文，是用来携带请求和返回响应的核心参数，其贯穿与整个请求处理管道之中。ASP.NET Core中提供了默认的实现HostingApplication，其构造函数接收一个RequestDelegate _application（也就是链接中间件形成的处理管道）用来处理请求。

var httpContextFactory = _applicationServices.GetRequiredService();
var hostingApp = new HostingApplication(_application, _logger, diagnosticSource, httpContextFactory);

4.3. 启动IHostedService

IHostedService接口用来定义后台任务，通过实现该接口并注册到Ioc容器中，它会随着ASP.NET Core 程序启动而启动，终止而终止。

5. 总结

结合源码，通过对ASP.NET Core运行调用堆栈的梳理，其启动流程的总体脉络一目了然，并且了解到主要的几个关键对象：

1. 负责创建IWebHost的宿主构造器IWebHostBuilder
2. 代表宿主的IWebHost接口
3. 用于构建请求管道的IApplicationBuilder
4. 中间件衔接而成的RequestDelegate
5. 代表Web Server的IServer接口
6. 贯穿请求处理管道的请求上下文HttpContext
7. 可以用来注册后台服务的IHostedService接口

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