.Net Core中的配置Configuration使用以及源码解析

在以前的.Net Framework程序中，我们的很多配置都会写到App.config或者Web.config,然后通过系统提供的System.Configuration.ConfigurationManager去获取相应的配置，但是在.Net Core 我们有了新的配置获取方式，并且不只是支持config文件，默认实现了ini,xml,json等一系列文件类型的获取方式，并且他们的获取方式是统一的，它做到了不同的配置源，统一的获取方式。

使用IConfiguration来获取配置信息

新建一个Asp.Net Core MVC 应用，这里你也可以建控制台应用，只是网站应用方便演示，两者没有区别。唯一不同的地方是网站已经为我们创建了ConfigurationBuilder对象，并且注入到了容器中，同时也添加了一些默认的配置。

在项目里添加一个config01.json文件，内容如下：

{
  "EnableCache": true,
  "Email": {
    "From": "from@email.com",
    "To": "to@email.com"
  },
  "Type": {
    "Assembly": {
      "Namespace": {
        "FullName": "CoreConfiguration.Controllers.HomeController"
      }
    }
  }
}

接着在Programm.cs文件中找到CreateWebHostBuilder方法，修改如下：

        public static IWebHostBuilder CreateWebHostBuilder(string[] args) =>
            WebHost.CreateDefaultBuilder(args)
            .ConfigureAppConfiguration((hostingContext, configBuilder) =>
            {     
                configBuilder.AddJsonFile("config01.json");
            })
            .UseStartup<Startup>();
    

然后可以在任意一个地方通过依赖注入的方式获取到IConfiguration这个对象，通过这个对象就可以获取对应的配置，例如：

    public class HomeController : Controller
    {
        IConfiguration _configuration;
        public HomeController(IConfiguration configuration)
        {
            _configuration = configuration;
        }

        public IActionResult Start()
        {
            ViewBag.Item1 = _configuration["EnableCache"];
            ViewBag.Item2 = _configuration["Email"];

            IConfigurationSection emailConfiguration = _configuration.GetSection("Email");
            ViewBag.Item3 = emailConfiguration["To"];
            ViewBag.Item4 = emailConfiguration["From"];

            ViewBag.Item5 = _configuration["Email:To"];// why is ":" ?
            ViewBag.Item6 = _configuration["Email:From"];

            IConfigurationSection emailToConfiguration = emailConfiguration.GetSection("To");
            ViewBag.Item7 = emailToConfiguration.Value;//Same with emailConfiguration["To"]

            ViewBag.Item8 = _configuration.GetSection("Type").GetSection("Assembly").GetSection("Namespace")["FullName"];

            return View();
        }
}

最终得到的结果如下:

在这个使用的例子中，我们可以看到，对于简单的值可以直接以键值对的方式获取，而复杂的值，则会返回null，这似乎不太合理，但这是和它解析文件后存储内容的方式有关，后续会详细解释。

如果我们想要获取这种层级的值有两种方式：1.先通过GetSection方法获取对应的子节点，再去获取。2.直接在传递键（key）的时候，进行组合并且以分号(:)隔开，这样也是可以直接获得的。

另外我们可以看到在调用GetSection返回的是IConfigurationSection对象，而不是IConfiguration，实际上IConfigurationSection是继承于IConfiguration，所以我们一样可以在IConfigurationSection直接获取值。另外我们在HomeController里注入进来的那个配置对象，其实是一个IConfigurationRoot，当然它也是继承于IConfiguration，所以他们三者之间UML图，如下：

对于定义在IConfiguration里的几个成员，自不必说，大家都能理解。而在IConfigurationSection中，Path代表了当前子节点路径，Key代表了当前子节点的名称，而value就是当前子节点代表的值，如下两个例子，会让大家更容易理解几个成员的意思：

var section1 = _configuration.GetSection("Type").GetSection("Assembly").GetSection("Namespace");

section1:

• Key:  Namespace
• Path: Type:Assembly:Namespace
• Value: null

var section2 = _configuration.GetSection("Type").GetSection("Assembly").GetSection("Namespace").GetSection("FullName");

section2:

• Key: FullName
• Path: Type:Assembly:Namespace:FullName
• Value: CoreConfiguration.Controllers.HomeController

而IConfigurationRoot里，只多了一个IConfigurationProvider的枚举，而这个IConfigurationProvider对象，就是实际存储数据的地方，后续会详细解释。

讲到这里，大家对配置的获取，应该有了一个基本的认识。但是应该会有一个疑问，比如在例子中，我们能不能直接获取整个Email相关的配置并且映射成一个类对象，而不是像上面一样一个一个的获取？毫无疑问，肯定是可以的。

使用Binder获取整个节点的配置

使用方法可以直接看如下代码：

        public IActionResult Binder()
        {
            IConfigurationSection emailConfiguration = _configuration.GetSection("Email");
            var emailOption = emailConfiguration.Get<EmailOption>();
            ViewBag.Item1 = emailOption.From;
            ViewBag.Item2 = emailOption.To;

            //string str1 = _configuration["EnableCache"];
            //bool enableCache = bool.Parse(str1);
            bool enableCache = _configuration.GetSection("EnableCache").Get<bool>();
            ViewBag.Item3 = enableCache;

            return View();
        }

    public class EmailOption
    {
        public string From { get; set; }

        public string To { get; set; }
    }

最后输出得到的值和第一个例子别无二致：

在例子里我们调用了扩展方法：public static T Get<T>(this IConfiguration configuration);使用它，必须添加Microsoft.Extensions.Configuration.Binder这个nuget包，如果是网站程序，这个包默认已经引入进来。可以看到，这个方法是基于IConfiguration的，所以IConfigurationSection和IConfigurationRoot都可以使用它。

多数据源的支持

在我们的项目当中，可能有不止一个配置文件，甚至有不同的类型的配置文件，那么我们只要依次添加这些配置就行了。假如我们的项目中还有如下两个配置文件：

config02.ini

LogType=Log4Net

[Email]
Body=BodyIni
Subject=Subject

config03.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<config>
  <RetryCount>10</RetryCount>
  <Email>
    <Body>BodyXml</Body>
    <BodyType>Html</BodyType>
  </Email>
</config>

同时我们也需要一些基于内存数据的配置，那么在Programm.cs修改如下代码：

public static IWebHostBuilder CreateWebHostBuilder(string[] args) =>
            WebHost.CreateDefaultBuilder(args)
            .ConfigureAppConfiguration((hostingContext, config) =>
            {

                  config.AddInMemoryCollection(new Dictionary<string, string>() {
                        { "LogLevel","Debug"},
                        { "Email:UseSSL","true"}
                  });

                  config.AddJsonFile("config01.json");

                config.AddIniFile("config02.ini");
                config.AddXmlFile("config03.xml");

            })
            .UseStartup<Startup>();
    }

添加如下方法：

        public IActionResult MultiSource()
        {
            IConfigurationSection emailConfiguration = _configuration.GetSection("Email");
            MultiEmailOption multiEmailOption = emailConfiguration.Get<MultiEmailOption>();

            //InMemory
            ViewBag.Item1 = _configuration["LogLevel"];
            ViewBag.Item2 = emailConfiguration["UseSSL"];

            //Xml
            ViewBag.Item3 = _configuration["RetryCount"];
            ViewBag.Item4 = emailConfiguration["BodyType"];

            //Ini
            ViewBag.Item5 = _configuration["LogType"];
            ViewBag.Item6 = emailConfiguration["Subject"];

            ViewBag.Item7 = Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(multiEmailOption);
            return View();
        }

    public class MultiEmailOption : EmailOption
    {
        public string Body { get; set; }

        public bool UseSSL { get; set; }

        public string Subject { get; set; }

        public string BodyType { get; set; }
    }

最后输出的结果如下：

我们可以看到来源于不同的Source的配置，最终可以被整合成到同一个对象，这得益于所有不同的文件最终都会被解析成相同结构的数据源。

另外，最终取到的Email.Body的值为BodyXml，虽然在ini文件中也定义了该属性的值，但是框架会按添加数据源的逆序依次匹配数据源里的数据。利用这一特性可以实现不同环境的不同配置。

可监控的数据源

以前的.Net Framework程序，不论是桌面还是网站，修改配置源以后都必须重启程序才能生效。但是在.Net Core中，在添加参数时，指定reloadOnChange参数就可以在不重启应用的情况下获取新的配置，但是启用这个特性有性能损耗，如非必要，不用添加此参数以启用监控。对Json类型的配置文件，在添加时，如此调用就可以启用监控：

config.AddJsonFile("config04.json",true,true);

四大配置对象

在上面介绍了如何在.Net Core 中使用配置，接下来将详细介绍，这些都是如何实现的，先来看一张四大配置对象的UML图

• IConfigurationBuilder：整个配置系统的核心，包含多个IConfigurationSource，利用它们产生多个IConfigurationProvider，最终是为了得到一个IConfigurationRoot对象，并将它注入到容器中。
• IConfigurationProvider：实际包含配置信息的类，内部包含一个字符串字典，它由IConfigurationSource产生。
• IConfigurationSource：包含了一个配置源的信息，以文件为例，包含了文件名和文件路径等，并不包含实际的配置信息。如果是基于数据库的数据源，它会包含数据库连接信息，SQL等。它的目的是为了产生一个IConfigurationProvider。
• IConfigurationRoot：在获取配置信息时，直接操作的对象，内部包含一个IConfigurationProvider列表。

在实际的使用过程中，我们首先都是调用各类数据源类库提供的扩展方法往IConfigurationBuilder添加数据源IConfigurationSource，之后IConfigurationBuilder会依次调用IConfigurationSource的Build方法产生对应的IConfigurationProvider，并将他们传入到IConfigurationRoot中，最终我们会拿到IConfigurationRoot进行使用。下面来依次看一看这几个类的核心实现(以下的代码都不是全部实现，只拿出了一部分)。

ConfigurationBuilder

public class ConfigurationBuilder : IConfigurationBuilder
    {
        public IList<IConfigurationSource> Sources { get; } = new List<IConfigurationSource>();


        public IConfigurationBuilder Add(IConfigurationSource source)
        {
            if (source == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(source));
            }

            Sources.Add(source);
            return this;
        }


        public IConfigurationRoot Build()
        {
            var providers = new List<IConfigurationProvider>();
            foreach (var source in Sources)
            {
                var provider = source.Build(this);
                providers.Add(provider);
            }
            return new ConfigurationRoot(providers);
        }
    }

ConfigurationProvider

    public abstract class ConfigurationProvider : IConfigurationProvider
    {
        protected ConfigurationProvider()
        {
            Data = new Dictionary<string, string>(StringComparer.OrdinalIgnoreCase);
        }

        protected IDictionary<string, string> Data { get; set; }

        public virtual bool TryGet(string key, out string value)
            => Data.TryGetValue(key, out value);

        public virtual void Set(string key, string value)
            => Data[key] = value;

        public virtual void Load()
        { }
    }

ConfigurationProvider系统的基础实现是一个抽象类，具体的需要由对应类型的Provider去实现，其实也只是需要实现Load方法，去填充那个字符串字典。那应该如何实现这个字典呢，这个时候我们需要使用ConfigurationPath这个静态类来帮助我们生成字典里的Key。具体来说就是各层级之间用分号(:)隔开，例如：A:B:C。这个分号是以静态只读的形式定义在ConfigurationPath中，最后我们可以看看我们之前定义的config01.json文件最终生成的字典结构，如下：

ConfigurationRoot

    public class ConfigurationRoot : IConfigurationRoot
    {
        private IList<IConfigurationProvider> _providers;public ConfigurationRoot(IList<IConfigurationProvider> providers)
        {
            if (providers == null)
            {
                throw new ArgumentNullException(nameof(providers));
            }

            _providers = providers;
            foreach (var p in providers)
            {
                p.Load();
            }
        }

        public IEnumerable<IConfigurationProvider> Providers => _providers;

        public string this[string key]
        {
            get
            {
                foreach (var provider in _providers.Reverse())
                {
                    string value;

                    if (provider.TryGet(key, out value))
                    {
                        return value;
                    }
                }

                return null;
            }

            set
            {
                if (!_providers.Any())
                {
                    throw new InvalidOperationException("Error");
                }

                foreach (var provider in _providers)
                {
                    provider.Set(key, value);
                }
            }
        }
public IConfigurationSection GetSection(string key) 
            => new ConfigurationSection(this, key);

    }

在这里我们可以看到，在构建的时候会依次调用传递过来的Provider的load方法去加载数据，而在取的数据的时候，会逆序依次调用Provider的TryGet方法获取数据，如果成功就直接返回，这就是为什么后添加的数据源会覆盖之前添加的数据源。

同时在创建ConfigurationSection时候会把ConfigurationRoot传递进去，而ConfigurationSection取数据的时候也是调用ConfigurationRoot的Get方法，实际ConfigurationSection也并不包含任何实际的配置数据。

最后，对于可监控的文件源，是基于FileWatch来实现的，核心代码：

            if (Source.ReloadOnChange && Source.FileProvider != null)
            {
                ChangeToken.OnChange(
                    () => Source.FileProvider.Watch(Source.Path),
                    () => {
                        Thread.Sleep(Source.ReloadDelay);
                        Load(reload: true);
                    });
            }

示例中用到的Demo Code和UML图，以及相关的源码都在 https://github.com/zhurongbo111/AspNetCoreDemo/tree/master/01-Configuration