ASP.NET Core - 配置系統之配置提供程式

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3. 配置提供程式 上面提到，通過 IConfigurationBuilder 的實現類對象，我們可以自由地往配置系統中添加不同的配置提供程式，從而獲取不同來源的配置信息。.NET Core 中，微軟提供了以下這些內置的配置提供程式： 文件配置提供程式 環境變數配置提供程式 命令行配置提供程式 Az ...


3. 配置提供程式

上面提到，通過 IConfigurationBuilder 的實現類對象，我們可以自由地往配置系統中添加不同的配置提供程式，從而獲取不同來源的配置信息。.NET Core 中，微軟提供了以下這些內置的配置提供程式：

  • 文件配置提供程式
  • 環境變數配置提供程式
  • 命令行配置提供程式
  • Azure應用配置提供程式
  • Azure Key Vault 配置提供程式
  • Key-per-file配置提供程式
  • 記憶體配置提供程式
  • 應用機密（機密管理器）
  • 自定義配置提供程式

這裡稍微介紹一下常用的幾個。

3.1 文件配置提供程式

顧名思義，這個就是我們熟悉的配置載入方式，從配置文件中載入配置信息。配置文件多種多樣，.NET Core框架內置支持Json、xml、ini三種格式的文件提供程式：

  • JSON配置提供程式（JsonConfigurationProvider）
  • XML配置提供程式（XmlConfigurationProvider）
  • INI配置提供程式（IniConfigurationProvider）

以上這些配置提供程式，均繼承於抽象基類 FileConfigurationProvider，當一個提供程式中發現重覆的鍵時，提供程式會引發 FormatException，所有類型的文件提供程式都是這樣的機制。

另外，所有文件配置提供程式都支持提供兩個配置參數：

  • optional：bool類型，指示該文件是否是可選的。如果該參數為false，但是指定的文件又不存在，則會報錯。
  • reloadOnChange：bool類型，指示該文件發生更改時，是否要重新載入配置。

3.1.1 JSON配置提供程式

JSON配置提供程式被封裝在 Microsoft.Extensions.Configuration.Json Nuget包中，若通過 ConfigurationBuilder 自行構建配置系統需要先安裝該依賴包。它通過 JsonConfigurationProvider 在運行時從 Json 文件中載入配置。

使用方式非常簡單，通過 IConfigurationBuilder 的實現類對象調用 AddJsonFile 擴展方法指定Json配置文件的路徑即可。以下代碼可用於控制台程式中創建主機並設置配置系統：

using Microsoft.Extensions.Configuration;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;

using var host = Host.CreateDefaultBuilder(args)
    .ConfigureAppConfiguration((context, config) =>
    {
        // 清除原有的配置提供程式
        config.Sources.Clear();

        var env = context.HostingEnvironment;
        // 添加 json 配置文件
        config.AddJsonFile("appsettings.json",true, true)
            .AddJsonFile($"appsetting.{env.EnvironmentName}.json", true, true);
    })
    .Build();

var configuration = host.Services.GetService<IConfiguration>();

Console.WriteLine($"Settings:Provider: {configuration.GetValue<string>("Settings:Provider")}");

host.Run();

appsetting.json 配置文件中的內容如下：

{
  "Settings": {
    "Provider": "JsonProvider",
    "version": {
      "subKey1": "value",
      "subKey2": 1
    },
    "items": [ "item1", "item2", "item3" ]
  }
}

控制台程式運行之後輸出如下：

image

這樣有一點要註意的是，對於我們手動添加的配置文件需要設置一下文件屬性，讓其在項目生成的時候能夠正常生成到運行目錄，確保應用可以正常獲取到該文件：

image

3.1.2 XML配置提供程式

XML配置提供程式被封裝在 Microsoft.Extensions.Configuration.Xml Nuget包中，通過 XmlConfigurationProvider 類在運行時從 XML 文件載入配置。

使用方式也很簡單，與 JSON 配置提供程式類似，通過 AddXmlFile 擴展方法指定配置文件路徑。

using Microsoft.Extensions.Configuration;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;

using var host = Host.CreateDefaultBuilder(args)
    .ConfigureAppConfiguration((context, config) =>
    {
        // 清除原有的配置提供程式
        config.Sources.Clear();

        var env = context.HostingEnvironment;
        //// 添加 json 配置文件
        //config.AddJsonFile("appsettings.json",true, true)
        //    .AddJsonFile($"appsetting.{env.EnvironmentName}.json", true, true);

        config.AddXmlFile("appsettings.xml", true, true);
    })
    .Build();

var configuration = host.Services.GetService<IConfiguration>();

Console.WriteLine($"Settings:Provider: {configuration.GetValue<string>("Settings:Provider")}");
Console.WriteLine($"Settings:items[1]: {configuration.GetValue<string>("Settings:items:1")}");

host.Run();

xml配置文件內容如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
	<Settings>
		<Provider>XmlProvider</Provider>
		<version>
			<subKey1>value</subKey1>
			<subKey2>1</subKey2>
		</version>
		<items>item1</items>
		<items>item2</items>
		<items>item3</items>
	</Settings>
</configuration>

運行程式控制台輸出如下：

image

這裡有一個和版本有關的點，對Xml文件中使用同一元素名稱的重覆元素，一般也就是數組，.NET 6及之後的xml配置提供程式會自動為其編製索引，不再需要顯式指定name屬性。如果是 .NET 6 以下的版本則需要這樣了：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8" ?>
<configuration>
	<Settings>
		<Provider>XmlProvider</Provider>
		<version>
			<subKey1>value</subKey1>
			<subKey2>1</subKey2>
		</version>
		<items name="itemkey1">item1</items>
		<items name="itemkey2">item2</items>
		<items name="itemkey3">item3</items>
	</Settings>
</configuration>

Console.WriteLine($"Settings:items[1]: {configuration.GetValue<string>("Settings:items:itemkey2")}");

另外xml文件中的屬性也可用於提供值：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration>
  <key attribute="value" />
  <section>
    <key attribute="value" />
  </section>
</configuration>

獲取屬性的值可用以下配置鍵：

key:attribute
section:key:attribute

3.1.3 INI配置提供程式

INI 配置提供程式被封裝在 Microsoft.Extensions.Configuration.Ini Nuget包，通過 IniConfigurationProvider 類在運行時從 INI 文件載入配置。使用方式如下：

using Microsoft.Extensions.Configuration;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;

using var host = Host.CreateDefaultBuilder(args)
    .ConfigureAppConfiguration((context, config) =>
    {
        // 清除原有的配置提供程式
        config.Sources.Clear();

        var env = context.HostingEnvironment;
        //// 添加 json 配置文件
        //config.AddJsonFile("appsettings.json",true, true)
        //    .AddJsonFile($"appsetting.{env.EnvironmentName}.json", true, true);

        //config.AddXmlFile("appsettings.xml", true, true);

        config.AddIniFile("appsettings.ini", true, true);
    })
    .Build();

var configuration = host.Services.GetService<IConfiguration>();

Console.WriteLine($"Settings:Provider: {configuration.GetValue<string>("Settings:Provider")}");
Console.WriteLine($"Settings:items[1]: {configuration.GetValue<string>("Settings:items:1")}");

host.Run();

ini配置文件內容如下：

[Settings]
Provider="IniProvider"
version:subKey1="value"
version:subKey2=1
items:0="item1"
items:1="item2"
items:3="item3"

運行應用，控制台輸出如下：
image

3.2 環境變數配置提供程式

環境變數配置提供程式被封裝在 Microsoft.Extensions.Configuration.EnvironmentVariables， 通過 EnvironmentVariablesConfigurationProvider 在運行時從環境變數中以鍵值對的方式載入配置。

環境變數一般情況下是配置在機器上的，而不同的操作系統對環境變數的設置要求有所不同，當環境變數存在多層的時候，層級之間的分隔有些支持通過 : 號進行分隔，有些不支持，雙下劃線（）是全平臺支持的，所以設置環境變數的時候要使用雙下劃線（）來代替冒號（:）。

各種不同的平臺下怎麼去添加環境變數這裡就不細說了，Windows 下大家最起碼都應該知道可以通過 我的電腦 -> 屬性 -> 高級系統設置 去可視化的添加，命令行的方式可閱讀下官方文章： ASP.NET Core 中的配置 | Microsoft Learn，Linux 平臺下可以通過 export 命令臨時添加，或者修改相應的配置文件 ~/.bashrc 或 /etc/profile，大家仔細查一下資料就行了。

處理在機器上直接設置環境變數外，我們開發測試的過程中也可以通過 ASP.NET Core框架下的 launchSettings.json 配置文件設置用於調試的臨時環境變數。在應用啟動調試時，該文件中的環境變數會替代系統的中的環境變數。

{
  "$schema": "https://json.schemastore.org/launchsettings.json",
  "profiles": {
    "ConfigurationSample": {
      "commandName": "Project",
      "dotnetRunMessages": true,
      "launchBrowser": true,
      "launchUrl": "swagger",
      "applicationUrl": "http://localhost:5004",
      "environmentVariables": {
        "ASPNETCORE_ENVIRONMENT": "Development",
        "Custom_settings__Provider": "EnvironmentVariablesProvider",
        "Custom_settings__version__subKey1": "value",
        "Custom_settings__items__0": "item1",
        "Custom_settings__items__1": "item2",
        "Custom_settings__items__2": "item3"
      }
    }
  }
}

環境變數配置提供程式使用也很簡單，註意以下示例為了使用 launchSettings.json 中的環境變數是在 ASP.NET Core項目中測試的。

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Host.ConfigureAppConfiguration(builder =>
{
    builder.Sources.Clear();
    // 篩選前置為 Custom_ 的環境變數，將其載入為應用配置，其他的不載入
    builder.AddEnvironmentVariables("Custom_");
});

var app = builder.Build();

Console.WriteLine($"Settings:Provider: {app.Configuration.GetValue<string>("Settings:Provider")}");
Console.WriteLine($"Settings:items[1]: {app.Configuration.GetValue<string>("Settings:items:1")}");

app.Run();

在添加環境變數時，通過指定參數 prefix，只讀取限定首碼的環境變數。不過在讀取環境變數時，會將首碼刪除。如果不指定參數 prefix，那麼會讀取所有環境變數。

當創建預設通用主機（Host）時，預設就已經添加了首碼為 DOTNET_ 的環境變數，如果是在 ASP.NET Core 中，配置了 Web主機時，預設添加了首碼為 ASPNETCORE_ 的環境變數，而後主機載入應用配置時，再根據策略添加了其他的環境變數，如果沒有傳遞 prefix 參數則是所有環境變數。這一塊的載入機制，下麵再細講。

運行應用，控制台輸出如下：
image

除此之外，環境變數提供程式還有一些隱藏的功能點，當沒有向 AddEnvironmentVariables 傳入首碼時，預設也會針對含有以下首碼的環境變數進行特殊處理：

image

這個功能點比較少用到，但是大家看到這個大概都會有點疑惑，具體的形式是怎麼樣的，下麵稍微測試一下

首先在 launchSettings.json 文件中添加多一個環境變數：

"MYSQLCONNSTR_Default": "Server=myServerAddress;Database=myDataBase;Uid=myUsername;Pwd=myPassword;"

之後在應用中列印如下兩個配置：

Console.WriteLine($"ConnectionStrings:Default: { app.Configuration.GetValue<string>("ConnectionStrings:Default") }");
Console.WriteLine($"ConnectionStrings:Default_Provider: { app.Configuration.GetValue<string>("ConnectionStrings:Default_ProviderName") }");

輸出結果如下：
image

也就是說，這種形式的環境變數會被自動轉換為兩個。

3.3 命令行配置提供程式

命令行配置提供程式被封裝在 Microsoft.Extensions.Configuration.CommandLine 包中，通過CommandLineConfigurationProvider在運行時從命令行參數鍵值對中載入配置。

當我們通過 dotnet 命令啟動一個 .NET Core 應用時，我們可以在命令後面追加一些參數，這些參數將在入口文件中被 args 變數接收到。命令行配置提供程式使用如下：

using Microsoft.Extensions.Configuration;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;

using var host = Host.CreateDefaultBuilder(args)
    .ConfigureAppConfiguration((context, config) =>
    {
        // 清除原有的配置提供程式
        config.Sources.Clear();
        config.AddCommandLine(args);
    })
    .Build();

var configuration = host.Services.GetService<IConfiguration>();

Console.WriteLine($"Settings:Provider: {configuration.GetValue<string>("Settings:Provider")}");
Console.WriteLine($"Settings:items[1]: {configuration.GetValue<string>("Settings:items:1")}");

host.Run();

之後通過命令行程式啟動應用，並傳入相應的參數：

dotnet ConfigurationSampleConsole.dll Settings:Provider=CommandLineProvider Settings:items:1=item1

image

命令行參數的設置有三種方式：

(1) 使用 = 號連接鍵值：

dotnet ConfigurationSampleConsole.dll Settings:Provider=CommandLineProvider Settings:items:0=item1 Settings:items:1=item2

(2) 使用 / 號表示鍵，值跟在鍵後面，鍵值以空格分隔

dotnet ConfigurationSampleConsole.dll /Settings:Provider CommandLineProvider /Settings:items:0 item1 /Settings:items:1 item2

(3) 使用 -- 符號表示鍵，值跟在鍵後面，鍵值以空格分隔

dotnet ConfigurationSampleConsole.dll --Settings:Provider CommandLineProvider --Settings:items:0 item1 --Settings:items:1 item2

如果值之中本來就有空格的，可以使用 "" 號包括。

dotnet ConfigurationSampleConsole.dll --Settings:Provider CommandLineProvider --Settings:items:0 item1 --Settings:items:1 "test item2"

AddCommandLine 擴展方法提供了重載，允許額外傳入一個參數，該參數提供一個交換映射字典，針對命令行配置參數進行key映射。例如命令行傳入鍵是 name01 ，映射後的的鍵為 project:name。這裡有一些要註意的點：

  • 交換映射key必須以-或--開頭。當使用-開頭時，命令行參數書寫時也要以-開頭，當使用--開頭時，命令行參數書寫時可以以--或/開頭。
  • 交換映射字典中的key不區分大小寫，不能包含重覆 key。如不能同時出現-n和-N，但可以同時出現 -n 和 --n 。
using Microsoft.Extensions.Configuration;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;

using var host = Host.CreateDefaultBuilder(args)
    .ConfigureAppConfiguration((context, config) =>
    {
        // 清除原有的配置提供程式
        config.Sources.Clear();

        var switchMappings = new Dictionary<string, string>
        {
            ["--b1"] = "Settings:Provider",
            ["-b2"] = "Settings:items"
        };

        config.AddCommandLine(args, switchMappings);
    })
    .Build();

var configuration = host.Services.GetService<IConfiguration>();

Console.WriteLine($"Settings:Provider: {configuration.GetValue<string>("Settings:Provider")}");
Console.WriteLine($"Settings:items[1]: {configuration.GetValue<string>("Settings:items:1")}");

host.Run();

image

3.4 記憶體配置提供程式

記憶體配置提供程式就比較簡單了，它直接被包含在 Microsoft.Extensions.Configuration，通過MemoryConfigurationProvider在運行時從記憶體中的集合中載入配置。使用方式如下：

using Microsoft.Extensions.Configuration;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;

using var host = Host.CreateDefaultBuilder(args)
    .ConfigureAppConfiguration((context, config) =>
    {
        // 清除原有的配置提供程式
        config.Sources.Clear();

        config.AddInMemoryCollection(new Dictionary<string, string> {
            { "Settings:Provider", "InMemoryProvider" },
            { "Settings:items:1", "MemoryItem" }
        });
    })
    .Build();

var configuration = host.Services.GetService<IConfiguration>();

Console.WriteLine($"Settings:Provider: {configuration.GetValue<string>("Settings:Provider")}");
Console.WriteLine($"Settings:items[1]: {configuration.GetValue<string>("Settings:items:1")}");

host.Run();![image]

image

3.5 配置載入順序

上面介紹了一些常用的配置提供程式，這些配置提供程式都是通過擴展方法添加到 ConfigurationBuilder 對象中的，而從上面 ConfigurationBuilder 的源碼可以看出，添加一個配置提供程式的時候其實應該是添加了一個對應的 IConfigurationSource 對象，而後在 ConfigurationBuilder 中被保存到集合中。

這就可以看出，配置系統是允許同時添加多種配置提供程式，支持多來源的配置信息同時存在的。那麼當多個配置處理程式都被添加到配置系統之中，那我們從配置系統中通過配置鍵獲取配置值的時候是怎麼進行的呢，當多個配置提供程式存在相同的配置鍵時，我們獲取到的配置值是哪個呢？

從 ConfigurationRoot 的源碼中可以可以看到，當我們用索引器 API 讀取配置值時，是調用了 GetConfiguration 方法

image

而 GetConfiguration 方法中的邏輯也很簡單，只是遍歷提供程式集合嘗試從提供程式去獲取值，需要關註的是遍歷的順序。

image

這裡的邏輯是這樣子的，倒敘進行遍歷，後添加的配置處理程式先被遍歷，一旦通過key從提供程式中獲取到值就返回結果，不再繼續遍歷。所以添加配置提供程式的順序決定相同配置鍵最終的值， 當多個配置處理程式存在相同鍵時，越後添加的配置提供程式優先順序越高，從最後的一個提供程式獲取到值之後就不再從其他處理程式獲取。

3.6 預設配置來源

上面也有提到通過主機運行和管理應用，在通過主機運行的項目中，主機在啟動的時候就已經預設添加了一些配置提供程式，所以我們創建了一個 ASP.NET Core 模板項目之後就可以獲取到 appsettings.json 等配置文件中的配置信息。下麵介紹一下預設添加的配置提供程式。

在 Host.CreateDefaultBuilder(String[]) 方法或者 WebApplication.CreateBuilder(args) 方法執行的時候，會按照以下順序添加應用的配置提供程式：

(1) 記憶體配置提供程式
(2) Chained 配置提供程式(添加現有的主機配置)
(3) JSON 配置提供程式 (添加 appsettings.json 配置文件)
(4) JSON 配置提供程式 (添加 appsettings.{Environment}.json 配置文件)
(5) 機密管理器（僅Windows）
(6) 環境變數配置提供程式 (未限定首碼)
(7) 命令行配置提供程式

配置分主機配置和應用配置，主機啟動時應用仍未啟動，主機啟動過程中的配置就是主機配置。上面第一個Chained 配置提供程式就是承接過來的主機配置。而主機配置是按照以下順序載入的：

(1) 環境變數配置提供程式(以 DOTNET_ 為首碼的環境變數)
(2) 命令行配置提供程式 (命令行參數)
(3) 環境變數配置提供程式(以 ASPNETCORE_ 為首碼的環境變數，如果是Web主機的話)

所以最終的應用配置載入順序應該是下麵這樣：

(1) 記憶體配置提供程式
(2) 環境變數配置提供程式(以 DOTNET_ 為首碼的環境變數)
(3) 命令行配置提供程式 (命令行參數)
(4) 環境變數配置提供程式(以 ASPNETCORE_ 為首碼的環境變數，如果是Web主機的話)
(5) JSON 配置提供程式 (添加 appsettings.json 配置文件)
(6) JSON 配置提供程式 (添加 appsettings.{Environment}.json 配置文件)
(7) 機密管理器（僅Windows）
(8) 環境變數配置提供程式 (未限定首碼)
(9) 命令行配置提供程式 (命令行參數)

按照越後面添加的提供程式優先的方式，最終應用配置會覆蓋主機配置，並且最優先是最後添加的命令行配置提供程式，我們可以通過以下方式列印配置系統中所有的配置提供程式，進行驗證：

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

var app = builder.Build();

var configurationRoot = (IConfigurationRoot)app.Configuration;
foreach (var provider in configurationRoot.Providers.AsEnumerable())
{
    Console.WriteLine(provider.ToString());
}

app.Run();

最終控制台列印出來的結果如下：

最終控制台列印出來的結果如下：image

雖然應用配置優先，會覆蓋前面的主機配置，但是有一些變數會在初始化主機生成器的時候就提前進行鎖定，並且之後不會受應用配置的影響：

這裡提到環境名稱，其實也就是軟體運行的環境，最最基本的也會分為開發環境、生產環境兩種。軟體運行環境通過環境變數來設置，普通的.NET Core 應用環境變數key為NETCORE_ENVIRONMENT，Web應用環境變數key為ASPNETCORE_ENVIRONMENT，Web應用下如果兩者同時存在，後者會覆蓋前者。軟體應用根據不同的環境會有不同的行為邏輯，例如上面講到的 appsettings.{environment}.json 根據環境而不同的配置文件，例如之前的 入口文件 文章中講到的 Startup 文件根據不同環境的分離配置方式，而我們在代碼中有時也會根據環境處理不同的邏輯，這時候我們可以註入 IHostEnvironment 服務，通過它獲取當前應用的運行環境，入口文件中無論是 WebApplicationBuilder 對象還是 WebApplication 對象都包含該類型的屬性。

通過環境變數設置當前運行環境，其實環境變數的值只是一個字元串，我們可以設置成任意值，這是運行的，.NET Core 框架下 IHostEnvironment 也能夠正常載入到相應的環境名稱，但是.NET Core 預設只提供了對 Development、Production 和 Staging 三種環境的判別，以及相應的處理邏輯和擴展方法，如果是其他的自定義環境則需要開發人員自行進行相應的處理了。和 .NET Core 應用環境相關的知識點大家可以看一下官方文檔： 在 ASP.NET Core 中使用多個環境 | Microsoft Learn

除了上面講到的主機配置，其他還有一些主機配置，例如URLS，但這個是可以通過應用配置設置的，讀取相應的配置值時也應用從應用配置讀取。

URLS 配置Web應用啟動後的訪問地址，這個配置可以多個地方設置，其中命令行參數最優先，其他地方設置的應該被命令行參數覆蓋。但是如果通過Kestrel 終結點方式設置了Web應用的訪問地址，那Kestrel 終結點的配置將覆蓋其他所有的訪問地址的配置。

如在 appsettings.json 中添加以下配置：

"Kestrel": {
    "Endpoints": {
      "Https": {
        "Url": "https://localhost:9999"
      }
    }
  }

那麼以下幾種方式設置的 URLS 都會失效：

  • UseUrls
  • 命令行上的 --urls
  • 環境變數 ASPNETCORE__URLS

也就是說，就算我們用以下命令啟動應用，應用最終的訪問地址還是以Kestrel終結點配置的為準：

dotnet run --urls="https://localhost:7777"

Kestrel 配置與 URLS 配置不是一個參數，我們可以通過在命令行或者環境變數中設置 kestrel 中間點配置來覆蓋 appsettings.json 中的，這又回到配置提供程式的優先順序問題了。

set Kestrel__Endpoints__Https__Url=https://localhost:8888

dotnet run Kestrel__Endpoints__Https__Url=https://localhost:8888

在主機啟動的邏輯中Kestrel具備更高的最終優先順序，但是其實主機內部是先根據URLS創建了一個終結點，之後又替換為 Kestrel 配置的終結點的。通過應用啟動時的控制台輸出可以看出。

image

這種情況對於單機應用沒有什麼影響，但是對於使用自動服務發現的微服務架構而言就可能有問題了，可能導致註冊服務註冊中心的終結點是第一個，而後應用終結點又被改變，導致註冊中心記錄的服務終結點和實際的不一致。

這一篇的內容比較多，但是不大好拆分，整個知識點是一個整體，通過這一章的內容相信大家能夠對 .NET Core 框架配置系統內部的工作原理有一個詳細的瞭解。



參考文章：

ASP.NET Core 中的配置 | Microsoft Learn
配置 - .NET | Microsoft Learn
理解ASP.NET Core - 配置(Configuration)



ASP.NET Core 系列：
目錄：ASP.NET Core 系列總結
上一篇：ASP.NET Core - 配置系統之配置添加


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