在採用了依賴註入的應用中，我們總是直接利用DI容器直接獲取所需的服務實例，換句話說，DI容器起到了一個服務提供者的角色，它能夠根據我們提供的服務描述信息提供一個可用的服務對象。ASP.NET Core中的DI容器體現為一個實現了IServiceProvider介面的對象。

一、ServiceProvider與ServiceDescriptor

我一直覺得優秀的設計首先應該是簡單的設計，至少是看起來簡單的設計，這就是我們所謂的大道至簡。作為一個服務的提供者，ASP.NET Core中的DI容器最終體現為一個IServiceProvider介面，我們將所有實現了該介面的類型及其實例統稱為ServiceProvider。如下麵的代碼片段所示，該介面簡單至極，它僅僅提供了唯一個GetService方法，該方法根據提供的服務類型為你提供對應的服務實例。

   1: public interface IServiceProvider

   2: {

   3:     object GetService(Type serviceType);

   4: }

ASP.NET Core內部真正使用的是一個實現了IServiceProvider介面的內部類型（該類型的名稱為“ServiceProvider”），我們不能直接創建該對象，只能間接地通過調用IServiceCollection介面的擴展方法BuildServiceProvider得到它。IServiceCollection介面定義在“Microsoft.Extensions.DependencyInjection”命名空間下，如果沒有特別說明，本系列文章涉及到的與ASP.NET Core依賴註入相關的類型均採用此命名空間。 如下麵的代碼片段所示，IServiceCollection介面實際上代表一個元素為ServiceDescriptor對象的集合，它直接繼承了另一個介面IList<ServiceDescriptor>，而ServiceCollection類實現了該介面。

   1: public static class ServiceCollectionExtensions

   2: {

   3:     public static IServiceProvider BuildServiceProvider(this IServiceCollection services);

   4: }

   5:  

   6: public interface IServiceCollection : IList<ServiceDescriptor>

   7: {}

   8:  

   9: Public class ServiceCollection: IServiceCollection

  10: {

  11:     //省略成員

  12: }

體現為DI容器的ServiceProvider之所以能夠根據我們給定的服務類型（一般是一個介面類型）提供一個能夠開箱即用的服務實例，是因為我們預先註冊了相應的服務描述信息，這些指導ServiceProvider正確實施服務提供操作的服務描述體現為如下一個ServiceDescriptor類型。

   1: public class ServiceDescriptor

   2: {

   3:     public ServiceDescriptor(Type serviceType, object instance);

   4:     public ServiceDescriptor(Type serviceType, Func<IServiceProvider, object> factory, ServiceLifetime lifetime);

   5:     public ServiceDescriptor(Type serviceType, Type implementationType, ServiceLifetime lifetime);

   6:  

   7:     public Type                                ServiceType {  get; }

   8:     public ServiceLifetime                     Lifetime {  get; }

   9:  

  10:     public Type                                ImplementationType {  get; }

  11:     public object                              ImplementationInstance {  get; }

  12:     public Func<IServiceProvider, object>      ImplementationFactory {  get; }      

  13: }

ServiceDescriptor的ServiceType屬性代表提供服務的生命類型，由於標準化的服務一般會定義成介面，所以在絕大部分情況下體現為一個介面類型。類型為ServiceLifetime的屬性Lifetime體現了ServiceProvider針對服務實例生命周期的控制方式。如下麵的代碼片段所示，ServiceLifetime是一個美劇類型，定義其中的三個選項（Singleton、Scoped和Transient）體現三種對服務對象生命周期的控制形式，我們將在本節後續部分對此作專門的介紹。

   1: public enum ServiceLifetime

   2: {

   3:     Singleton,

   4:     Scoped,

   5:     Transient

   6: }

對於ServiceDescriptor的其他三個屬性來說，它們實際上是輔助ServiceProvider完成具體的服務實例提供操。ImplementationType屬性代表被提供服務實例的真實類型，屬性ImplementationInstance則直接代表被提供的服務實例，ImplementationFactory則提供了一個創建服務實例的委托對象。ASP.NET Core與依賴註入相關的幾個核心類型具有如圖10所示的關係。

由於ASP.NET Core中的ServiceProvider是根據一個代表ServiceDescriptor集合的IServiceCollection對象創建的，當我們調用其GetService方法的時候，它會根據我們提供的服務類型找到對應的ServiceDecriptor對象。如果該ServiceDecriptor對象的ImplementationInstance屬性返回一個具體的對象，該對象將直接用作被提供的服務實例。如果ServiceDecriptor對象的ImplementationFactory返回一個具體的委托，該委托對象將直接用作創建服務實例的工廠。

如果這兩個屬性均為Null，ServiceProvider才會根據ImplementationType屬性返回的類型調用相應的構造函數創建被提供的服務實例。至於我們在上面一節中提到的三種依賴註入方式，ServiceProvider僅僅支持構造器註入，屬性註入和方法註入的支持並未提供。

二、服務的註冊與提供

ASP.NET Core針對依賴註入的編程主要體現在兩個方面：其一，創建一個ServiceCollection對象並將服務註冊信息以ServiceDescriptor對象的形式添加其中；其二，針對ServiceCollection對象創建對應的ServiceProvider並利用它提供我們需要的服務實例。

在進行服務註冊的時候，我們可以直接調用相應的構造函數創建ServiceDescriptor對象並將其添加到ServiceCollection對象之中。除此之外，IServiceCollection介面還具有如下三組擴展方法將這兩個步驟合二為一。從下麵給出的代碼片段我們不難看出這三組擴展方法分別針對上面我們提及的三種針對服務實例的生命周期控制方式，泛型參數TService代表服務的聲明類型，即ServiceDescriptor的ServiceType屬性，至於ServiceDescriptor的其他屬性，則通過方法相應的參數來提供。

   1: public static class ServiceCollectionExtensions

   2: {

   3:     public static IServiceCollection AddScoped<TService>(this IServiceCollection services) where TService: class;

   4:    //其他AddScoped<TService>重載

   5:  

   6:     public static IServiceCollection AddSingleton<TService>(this IServiceCollection services) where TService: class;

   7:    //其他AddSingleton<TService>重載

   8:  

   9:     public static IServiceCollection AddTransient<TService>(this IServiceCollection services) where TService: class;

  10:     //其他AddTransient<TService>重載

  11: }

對於用作DI容器的ServiceProvider對象來說，我們可以直接調用它的GetService方法根據指定的服務類型獲得想用的服務實例。除此之外，服務的提供還可以通過IServiceProvider介面相應的構造函數來完成。如下麵的代碼片段所示，擴展方法GetService<T>以泛型參數的形式指定服務的聲明類型。至於另外兩個擴展方法GetRequiredService和GetRequiredService<T>，如果ServiceProvider不能提供一個具體的服務實例，一個InvalidOperationException異常會被拋出來並提示相應的服務註冊信息不足。

   1: public static class ServiceProviderExtensions

   2: { 

   3:     public static T GetService<T>(this IServiceProvider provider);

   4:     public static object GetRequiredService(this IServiceProvider provider, Type serviceType);

   5:     public static T GetRequiredService<T>(this IServiceProvider provider);

   6: }

實例演示：利用ServiceProvider來提供服務

接下來採用實例演示的方式來介紹如何利用ServiceCollection進行服務註冊，以及如何利用ServiceCollection創建對應的ServiceProvider來提供我們需要的服務實例。我們在一個控制台應用中定義四個服務介面（IFoo、IBar、IBaz和IGux）以及分別實現它們的四個服務類（Foo、Bar、Baz和Gux）如下麵的代碼片段所示，IGux具有三個只讀屬性（Foo、Bar和Baz）均為介面類型，併在構造函數中進行初始化。

   1: public interface IFoo {}

   2: public interface IBar {}

   3: public interface IBaz {}

   4: public interface IGux

   5: {

   6:     IFoo Foo { get; }

   7:     IBar Bar { get; }

   8:     IBaz Baz { get; }

   9: }

  10:  

  11: public class Foo : IFoo {}

  12: public class Bar : IBar {}

  13: public class Baz : IBaz {}

  14: public class Gux : IGux

  15: {

  16:     public IFoo Foo { get; private set; }

  17:     public IBar Bar { get; private set; }

  18:     public IBaz Baz { get; private set; }

  19:  

  20:     public Gux(IFoo foo, IBar bar, IBaz baz)

  21:     {

  22:         this.Foo = foo;

  23:         this.Bar = bar;

  24:         this.Baz = baz;

  25:     }

  26: }    

現在我們在作為程式入口的Main方法中創建了一個ServiceCollection對象，並採用不同的方式完成了針對四個服務介面的註冊。具體來說，對於正對服務介面IFoo和IGux的ServiceDescriptor來說，我們指定了代表服務真實類型的ImplementationType屬性，而對於針對服務介面IBar和IBaz的ServiceDescriptor來說，我們初始化的則是分別代表服務實例和服務工廠的ImplementationInstance個ImplementationFactory屬性。由於我們調用的是AddSingleton方法，所以四個ServiceDescriptor的Lifetime屬性均為Singleton。

   1: class Program

   2: {

   3:     static void Main(string[] args)

   4:     {

   5:         IServiceCollection services = new ServiceCollection()

   6:             .AddSingleton<IFoo, Foo>()

   7:             .AddSingleton<IBar>(new Bar())

   8:             .AddSingleton<IBaz>(_ => new Baz())

   9:             .AddSingleton<IGux, Gux>();

  10:  

  11:         IServiceProvider serviceProvider = services.BuildServiceProvider();

  12:         Console.WriteLine("serviceProvider.GetService<IFoo>(): {0}",serviceProvider.GetService<IFoo>());

  13:         Console.WriteLine("serviceProvider.GetService<IBar>(): {0}", serviceProvider.GetService<IBar>());

  14:         Console.WriteLine("serviceProvider.GetService<IBaz>(): {0}", serviceProvider.GetService<IBaz>());

  15:         Console.WriteLine("serviceProvider.GetService<IGux>(): {0}", serviceProvider.GetService<IGux>());

  16:     }

  17: }

接下來我們調用ServiceCollection對象的擴展方法BuildServiceProvider得到對應的ServiceProvider對象，然後調用其擴展方法GetService<T>分別獲得針對四個介面的服務實例對象並將類型名稱其輸出到控制臺上。運行該程式之後，我們會在控制臺上得到如下的輸出結果，由此印證ServiceProvider為我們提供了我們期望的服務實例。

   1: serviceProvider.GetService<IFoo>(): Foo