ASP.NET Core 配置源：实时生效

在之前的文章 ASP.NET Core 自定义配置源和 ASP.NET Core etcd 配置源中主要是介绍如何实现自定义的配置源，但不论内置的和自定义的配置源，都会面临如何使配置修改后实时生效的问题（修改配置后在不重启服务的情况下能马上生效）。在 ASP.NET Core etcd 配置源的最后部分其实有用到 IOptionsSnapshot Options 快照的方式获取到最新配置，但其实这里依然不是实时数据，所以本文将继续深入介绍配置使用方式及内部处理机制。（以下测试代码基于 ASP.NET Core 3.1）。

Configuration 模式

在 ASP.NET Core Web API 应用程序中 IConfiguration 服务默认已以单例模式注入到 services 中，含以下 ConfigurationProvider 中的配置信息，同时对 appsettings.json 和 appsettings.Development.json 已设置 reloadOnChange 为 true，即文件内容有变化将自动更新到 IConfiguration 的对象中：

代码如下：

public class TestController : ControllerBase
{private readonly IConfiguration _configuration;public TestController(IConfiguration configuration){_configuration = configuration;}[HttpGet]public string Get(){return _configuration["Name"];}
}

在不重启服务的情况下修改 Name 的值，重新调用接口将会马上获取到最新值，所以通过从 IConfiguration 中获取配置可以做到实时生效，这主要是因为在 JsonConfigurationProvider 的实现中当设置 reloadOnChange 为 true，则会监控文件的变化，一旦有变则重新加载当前 Provider 的配置信息，整个原理和 ASP.NET Core etcd 配置源的实现类似，JsonConfigurationProvider 源码^[1] 。

Options 模式

Options 模式 也是比较常用的一种配置使用方式，通过将某个 Section 的配置信息以对象的方式注入到服务中，在程序中使用将更加方便与形象，在 Options 模式 主要有 3 种使用方式，分别是：IOptions、IOptionsSnapshot、IOptionsMonitor。

使用方式及表现

首先在 appsettings.json 中添加如下配置：

{..."UserOption": {"Name": "beck"}
}

然后在 startup.cs 的 ConfigureServices 注册配置服务：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{services.Configure<UserOption>(Configuration.GetSection("UserOption"));services.AddControllers();
}

使用方式如下：

public class TestController : ControllerBase
{private readonly IOptions<UserOption> _options;public TestController(IOptions<UserOption> options){_options = options;}[HttpGet]public void Get(){Console.WriteLine(_options.Value.Name);Thread.Sleep(5000); // 等待过程中，手动修改配置文件Console.WriteLine(_options.Value.Name);}
}

分布使用 IOptions、IOptionsSnapshot、IOptionsMonitor(需改为 _options.CurrentValue) 进行测试，每种测试对配置文件中 Name 的值进行调整，具体表现结果如下：

IOptions：本次请求内修改不会生效，重新请求也不会生效，需重启服务；
IOptionsSnapshot：本次请求内修改不会生效，重新请求生效；
IOptionsMonitor：实时生效；

处理机制分析

基于以上表现结果，我们接下来通过 Options 源码^[2] 来分析其本质原因。

首先在服务启动阶段 HostBuilder 的 Build 方法中调用 services.AddOptions() 进行 Options 相关服务的注册，代码如下：

public static IServiceCollection AddOptions(this IServiceCollection services)
{if (services == null){throw new ArgumentNullException(nameof(services));}services.TryAdd(ServiceDescriptor.Singleton(typeof(IOptions<>), typeof(OptionsManager<>)));services.TryAdd(ServiceDescriptor.Scoped(typeof(IOptionsSnapshot<>), typeof(OptionsManager<>)));services.TryAdd(ServiceDescriptor.Singleton(typeof(IOptionsMonitor<>), typeof(OptionsMonitor<>)));services.TryAdd(ServiceDescriptor.Transient(typeof(IOptionsFactory<>), typeof(OptionsFactory<>)));services.TryAdd(ServiceDescriptor.Singleton(typeof(IOptionsMonitorCache<>), typeof(OptionsCache<>)));return services;
}

从代码中可以明显的看出 IOptions、IOptionsSnapshot 对应的实现都是OptionsManager，IOptions 的生命周期是 Singleton 模式，IOptionsSnapshot 的生命周期是 Scoped 模式，所以这个就比较好解释为什么 IOptions 方式下配置调整后需要重启才能生效，而 IOptionsSnapshot 是每次请求内不变，重新请求会变化的原因了。

另外 IOptionsMonitor 的具体实现是 OptionsMonitor，生命周期是 Singleton 模式。同时还包含了 IOptionsFactory 和 IOptionsMonitorCache 两个服务的注册，它们也是 Options 模式 下核心部分。

这几个服务之间的关系如下：

IOptionsFactory 主要负责创建 TOptions 类型的具体对象，核心代码如下：

public class OptionsFactory<TOptions> : IOptionsFactory<TOptions> where TOptions : class, new()
{public TOptions Create(string name){var options = new TOptions();foreach (var setup in _setups){if (setup is IConfigureNamedOptions<TOptions> namedSetup){namedSetup.Configure(name, options);}else if (name == Options.DefaultName){setup.Configure(options);}}foreach (var post in _postConfigures){post.PostConfigure(name, options);}if (_validations != null){var failures = new List<string>();foreach (var validate in _validations){var result = validate.Validate(name, options);if (result.Failed){failures.Add(result.FailureMessage);}}if (failures.Count > 0){throw new OptionsValidationException(name, typeof(TOptions), failures);}}return options;}
}

其中 _setups 的来源即最开始 services.Configure 注册的配置服务，_postConfigures 的来源是以 services.PostConfigure 方式注册的配置服务（本例中未使用到），它们的区别是 PostConfigure 注册的服务将在 Configure 之后执行。_validations 是参数合法性验证集合，如果有需要，可以在服务注册时指定。

OptionsManager 同时是 IOptions 和 IOptionsSnapshot 的实现，内部通过 OptionsCache 缓存 IOptionsFactory 创建的具体 TOptions 对象，区别在于创建出的具体对象生命周期不一样，核心代码如下：

public class OptionsManager<TOptions> : IOptions<TOptions>, IOptionsSnapshot<TOptions> where TOptions : class, new()
{public TOptions Value{get{return Get(Options.DefaultName);}}public virtual TOptions Get(string name){name = name ?? Options.DefaultName;return _cache.GetOrAdd(name, () => _factory.Create(name));}
}

OptionsMonitor 是 IOptionsMonitor 的实现，内部通过 IOptionsMonitorCache 缓存 IOptionsFactory 创建的具体 TOptions 对象，同时对于采用 IConfiguration 作为数据源类型的，通过 ChangeToken.OnChange 监听变化并实时更新配置。

public class OptionsMonitor<TOptions> : IOptionsMonitor<TOptions> where TOptions : class, new()
{public OptionsMonitor(IOptionsFactory<TOptions> factory, IEnumerable<IOptionsChangeTokenSource<TOptions>> sources, IOptionsMonitorCache<TOptions> cache){foreach (var source in _sources){ChangeToken.OnChange<string>(() => source.GetChangeToken(),(name) => InvokeChanged(name),source.Name);}}private void InvokeChanged(string name){name = name ?? Options.DefaultName;_cache.TryRemove(name);var options = Get(name);if (_onChange != null){_onChange.Invoke(options, name);}}public TOptions CurrentValue{get => Get(Options.DefaultName);}public virtual TOptions Get(string name){name = name ?? Options.DefaultName;return _cache.GetOrAdd(name, () => _factory.Create(name));}
}

自实现 OptionsMonitor

Configuration 对象默认提供了 GetReloadToken 方法，所以我们也可以通过监听 Token 的变化自己实现类似 OptionsMonitor 的效果，毕竟有时候并不会选择 Configuration 模式 或 Options 模式，以下是在控制台程序中的使用，假设使用 Autofac 作为 DI 容器，SetUserOption 内将可重新注册 UserOption 对象。

private static UserOption userOption;static void Main(string[] args)
{var configurationRoot = GetRoot();ChangeToken.OnChange(() => configurationRoot.GetReloadToken(), () =>{SetUserOption(configurationRoot);Console.WriteLine(userOption.Name);});Console.WriteLine("started");Console.ReadKey();
}private static IConfigurationRoot GetRoot()
{var builder = new ConfigurationBuilder().SetBasePath(Directory.GetCurrentDirectory()).AddJsonFile("appsettings.json", true, true);return builder.Build();
}private static void SetUserOption(IConfigurationRoot configuration)
{userOption = configuration.GetSection("UserOption").Get<UserOption>();
}

参考资料

[1]

JsonConfigurationProvider 源码: https://github.com/aspnet/Configuration/blob/master/src/Config.Json/JsonConfigurationProvider.cs

[2]

Options 源码: https://github.com/aspnet/Options/tree/master/src/Microsoft.Extensions.Options