.NET Core 3.0源码理解Configuration
（给DotNet加星标，提升.Net技能）
转自：艾心 cnblogs.com/edison0621/p/10854215.html
Configuration总体介绍
微软在.NET Core里设计出了全新的配置体系，并以非常灵活、可扩展的方式实现。从其源码来看，其运行机制大致是，根据其Source，创建一个Builder实例，并会向其添加Provider，在我们使用配置信息的时候，会从内存中获取相应的Provider实例。
.NET Core采用了统一的调用方式来加载不同类型的配置信息，并通过统一的抽象接口IConfigurationSource对配置源进行管理，这也是刚刚所说的灵活。
而其扩展性就是我们可以自己自定义新的Provider实例，而不会改变其原来的调用方式。接下来的文章将会基于Consul，扩展一个新的Provider实例。
在ASP.NET Core 中，我们的应用配置是基于IConfigurationProvider的键值对。 我们先看一下思维导图：
基于上图，我们可以看到主要有键值对源有多种，分别是：
环境变量
命令行参数
各种形式的配置文件
内存对象
用户自定义扩展源
核心对象
在介绍.NET Core配置功能之前，先简要说明一下Microsoft.Extensions.Configuration.Abstractions，该组件抽象了.NET Core的配置功能，并对自定义扩展制定了新的标准。以下介绍的四个核心对象全部来自于该组件。
IConfiguration
该接口表示一组键/值应用程序配置属性，应用程序使用配置时的入口对象，
.NET Core对其有多种扩展，其派生类包括位于统一类库的IConfigurationSection，以及Microsoft.Extensions.Configuration类库中的ConfigurationRoot、ConfigurationSection、IConfigurationRoot。
我们可以通过DI获取IConfiguration实例。
它主要有以下三个方法：
GetChildren()：获取直接子配置子节
GetReloadToken()：返回一个IChangeToken，可用于确定何时重新加载配置
GetSection(String)：获取指定键的子节点
我们来看一下源码：
/// <summary>
/// Represents a set of key/value application configuration properties.
/// </summary>
public interface IConfiguration
{
/// <summary>
/// Gets or sets a configuration value.
/// </summary>
/// <param name="key">The configuration key.</param>
/// <returns>The configuration value.</returns>
string this[string key] { get; set; }
/// <summary>
/// Gets a configuration sub-section with the specified key.
/// </summary>
/// <param name="key">The key of the configuration section.</param>
/// <returns>The <see cref="IConfigurationSection"/>.</returns>
/// <remarks>
/// This method will never return <c>null</c>. If no matching sub-section is found with the specified key,
/// an empty <see cref="IConfigurationSection"/> will be returned.
/// </remarks>
IConfigurationSection GetSection(string key);
/// <summary>
/// Gets the immediate descendant configuration sub-sections.
/// </summary>
/// <returns>The configuration sub-sections.</returns>
IEnumerable<IConfigurationSection> GetChildren();
/// <summary>
/// Returns a <see cref="IChangeToken"/> that can be used to observe when this configuration is reloaded.
/// </summary>
/// <returns>A <see cref="IChangeToken"/>.</returns>
IChangeToken GetReloadToken();
}通常我们要求配置文件要有足够的灵活性，尤其是我们所扩展的配置信息存放在了其他服务器，当修改的时候我们很需要一套监控功能，以及时灵活的应对配置信息的修改。现在.NET Core为我们提供了这样一个功能，我们只需要自定义少量代码即可完成配置信息的同步。
这个方法就是GetReloadToken()，其返回值是IChangeToken。此处对配置信息的同步只做一个引子，后面的文章会详细说明。
由于ConfigurationRoot、ConfigurationSection聚集于IConfiguration接口，此处也对这两个类进行讨论，方便我们对.NET Core的配置功能有个更加形象的印象。这两个接口，本质上就是.NET Core关于配置信息的读取方式。
XML是使用比较广泛的一种数据结构，我们在配置XML时，一般会使用根节点、父节点、子节点之类的术语，此处也一样。
ConfigurationRoot是配置的根节点，也实现了IConfigurationRoot，此接口只有一个方法，其主要功能就是实现对配置信息的重新加载，另外还包括一个IConfigurationProvider类型的集合属性。
其源码如下
/// <summary>
/// Represents the root of an <see cref="IConfiguration"/> hierarchy.
/// </summary>
public interface IConfigurationRoot : IConfiguration
{
/// <summary>
/// Force the configuration values to be reloaded from the underlying <see cref="IConfigurationProvider"/>s.
/// </summary>
void Reload();
/// <summary>
/// The <see cref="IConfigurationProvider"/>s for this configuration.
/// </summary>
IEnumerable<IConfigurationProvider> Providers { get; }
}下面是ConfigurationRoot关于Reload()方法的实现
/// <summary>
/// Force the configuration values to be reloaded from the underlying sources.
/// </summary>
public void Reload()
{
foreach (var provider in _providers)
{
provider.Load();
}
RaiseChanged();
}通过源码我们知道，如果调用了Reload()方法，所有类型的Provider都会重新加载。
前面有ConfigurationRoot表示配置的根节点，那么ConfigurationSection则表示非跟节点，毕竟父节点、子节点都是相对，所以此处使用非根节点。
ConfigurationSection继承于IConfigurationSection，该接口只有三个只读属性，分别表示配置信息的Key、Value以及路径信息，需要指出的是，此处的路径信息主要指从根节点到当前节点的路径，以表示当前节点的位置，类似于A:B:C可以表示节点C的位置，其中A、B、C都是ConfigurationSection的Key。
以下是ConfigurationSection的源码
/// <summary>
/// Represents a section of application configuration values.
/// </summary>
public interface IConfigurationSection : IConfiguration
{
/// <summary>
/// Gets the key this section occupies in its parent.
/// </summary>
string Key { get; }
/// <summary>
/// Gets the full path to this section within the <see cref="IConfiguration"/>.
/// </summary>
string Path { get; }
/// <summary>
/// Gets or sets the section value.
/// </summary>
string Value { get; set; }
}IConfigurationBuilder
该接口主要用于创建IConfigurationProvider，其派生类包括Microsoft.Extensions.Configuration.ConfigurationBuilder。其成员包括
两个只读属性：
Properties：获取可用于在IConfigurationBuilder之间共享数据的键/值集合
Sources：该属性用于缓存不同的配置源，以用于相对应的Provider的创建
两个方法：
Add(IConfigurationSource source)：新增IConfigurationSource，并添加到属性中Sources中
Build()：该方法遍历Sources属性，并调用IConfigurationSource的Build()方法，通过获取Provider集合，最终创建IConfigurationRoot对象
ConfigurationBuilder源码如下
/// <summary>
/// Used to build key/value based configuration settings for use in an application.
/// </summary>
public class ConfigurationBuilder : IConfigurationBuilder
{
/// <summary>
/// Returns the sources used to obtain configuration values.
/// </summary>
public IList<IConfigurationSource> Sources { get; } = new List<IConfigurationSource>();
/// <summary>
/// Gets a key/value collection that can be used to share data between the <see cref="IConfigurationBuilder"/>
/// and the registered <see cref="IConfigurationProvider"/>s.
/// </summary>
public IDictionary<string, object> Properties { get; } = new Dictionary<string, object>();
/// <summary>
/// Adds a new configuration source.
/// </summary>
/// <param name="source">The configuration source to add.</param>
/// <returns>The same <see cref="IConfigurationBuilder"/>.</returns>
public IConfigurationBuilder Add(IConfigurationSource source)
{
if (source == null)
{
throw new ArgumentNullException(nameof(source));
}
Sources.Add(source);
return this;
}
/// <summary>
/// Builds an <see cref="IConfiguration"/> with keys and values from the set of providers registered in
/// <see cref="Sources"/>.
/// </summary>
/// <returns>An <see cref="IConfigurationRoot"/> with keys and values from the registered providers.</returns>
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);
}
}此处令人感慨颇多，我们最终调用 ConfigurationRoot 的构造函数，究其原因是Provider提供了统一的数据访问方式，不管是基于何种类型的Provider，我们都可以调用其Load()方法加载配置项。此外，IConfigurationBuilder本身有很多的扩展方法来注册数据源，比如AddJsonFile()扩展方法。我们来看一下，我们常见的写法，
var builder = new ConfigurationBuilder()
.SetBasePath(env.ContentRootPath)
.AddJsonFile("appsettings1.json", false, true)
.AddJsonFile("appsettings2.json", false, true);
Configuration = builder.Build();IConfigurationSource
该接口表示应用程序配置的键值对。
其派生类包括Microsoft.Extensions.Configuration.ChainedConfigurationSource、Microsoft.Extensions.Configuration.Memory.MemoryConfigurationSource。另外该派生类还会在文件类配置场景下依赖Microsoft.Extensions.Configuration.FileExtensions组件。
它是所有配置源的抽象表示，包括JSON、XML、INI、环境变量等等。通过上文我们也知道了，IConfigurationBuilder会注册多个IConfigurationSource实例。它只有一个方法，就是Build()方法，并返回IConfigurationProvider，由此可见，IConfigurationProvider的创建依赖于IConfigurationSource，这也是一一对应的关系。所有不同的源最终都会转化成统一的键值对表示。
以下为
/// <summary>
/// Represents a source of configuration key/values for an application.
/// </summary>
public interface IConfigurationSource
{
/// <summary>
/// Builds the <see cref="IConfigurationProvider"/> for this source.
/// </summary>
/// <param name="builder">The <see cref="IConfigurationBuilder"/>.</param>
/// <returns>An <see cref="IConfigurationProvider"/></returns>
IConfigurationProvider Build(IConfigurationBuilder builder);
}以下是MemoryConfigurationSource的源码
/// <summary>
/// Represents in-memory data as an <see cref="IConfigurationSource"/>.
/// </summary>
public class MemoryConfigurationSource : IConfigurationSource
{
/// <summary>
/// The initial key value configuration pairs.
/// </summary>
public IEnumerable<KeyValuePair<string, string>> InitialData { get; set; }
/// <summary>
/// Builds the <see cref="MemoryConfigurationProvider"/> for this source.
/// </summary>
/// <param name="builder">The <see cref="IConfigurationBuilder"/>.</param>
/// <returns>A <see cref="MemoryConfigurationProvider"/></returns>
public IConfigurationProvider Build(IConfigurationBuilder builder)
{
return new MemoryConfigurationProvider(this);
}
}IConfigurationProvider
通过上文的介绍，我们可以知道IConfigurationProvider是统一的对外接口，对用户提供配置的查询、重新加载等功能。
其派生类包括Microsoft.Extensions.Configuration.ConfigurationProvider、Microsoft.Extensions.Configuration.ChainedConfigurationProvider、Microsoft.Extensions.Configuration.Memory.MemoryConfigurationProvider。另外该派生类还会在文件类配置场景下依赖Microsoft.Extensions.Configuration.FileExtensions组件。
以下是Microsoft.Extensions.Configuration.ConfigurationProvider的源码：
/// <summary>
/// Base helper class for implementing an <see cref="IConfigurationProvider"/>
/// </summary>
public abstract class ConfigurationProvider : IConfigurationProvider
{
private ConfigurationReloadToken _reloadToken = new ConfigurationReloadToken();
/// <summary>
/// Initializes a new <see cref="IConfigurationProvider"/>
/// </summary>
protected ConfigurationProvider()
{
Data = new Dictionary<string, string>(StringComparer.OrdinalIgnoreCase);
}
/// <summary>
/// The configuration key value pairs for this provider.
/// </summary>
protected IDictionary<string, string> Data { get; set; }
/// <summary>
/// Attempts to find a value with the given key, returns true if one is found, false otherwise.
/// </summary>
/// <param name="key">The key to lookup.</param>
/// <param name="value">The value found at key if one is found.</param>
/// <returns>True if key has a value, false otherwise.</returns>
public virtual bool TryGet(string key, out string value)
=> Data.TryGetValue(key, out value);
/// <summary>
/// Sets a value for a given key.
/// </summary>
/// <param name="key">The configuration key to set.</param>
/// <param name="value">The value to set.</param>
public virtual void Set(string key, string value)
=> Data[key] = value;
/// <summary>
/// Loads (or reloads) the data for this provider.
/// </summary>
public virtual void Load()
{ }
/// <summary>
/// Returns the list of keys that this provider has.
/// </summary>
/// <param name="earlierKeys">The earlier keys that other providers contain.</param>
/// <param name="parentPath">The path for the parent IConfiguration.</param>
/// <returns>The list of keys for this provider.</returns>
public virtual IEnumerable<string> GetChildKeys(
IEnumerable<string> earlierKeys,
string parentPath)
{
var prefix = parentPath == null ? string.Empty : parentPath + ConfigurationPath.KeyDelimiter;
return Data
.Where(kv => kv.Key.StartsWith(prefix, StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
.Select(kv => Segment(kv.Key, prefix.Length))
.Concat(earlierKeys)
.OrderBy(k => k, ConfigurationKeyComparer.Instance);
}
private static string Segment(string key, int prefixLength)
{
var indexOf = key.IndexOf(ConfigurationPath.KeyDelimiter, prefixLength, StringComparison.OrdinalIgnoreCase);
return indexOf < 0 ? key.Substring(prefixLength) : key.Substring(prefixLength, indexOf - prefixLength);
}
/// <summary>
/// Returns a <see cref="IChangeToken"/> that can be used to listen when this provider is reloaded.
/// </summary>
/// <returns></returns>
public IChangeToken GetReloadToken()
{
return _reloadToken;
}
/// <summary>
/// Triggers the reload change token and creates a new one.
/// </summary>
protected void OnReload()
{
var previousToken = Interlocked.Exchange(ref _reloadToken, new ConfigurationReloadToken());
previousToken.OnReload();
}
/// <summary>
/// Generates a string representing this provider name and relevant details.
/// </summary>
/// <returns> The configuration name. </returns>
public override string ToString() => $"{GetType().Name}";
}通过源码，我们可以知道ConfigurationProvider以字典类型缓存了多个Provider对象，有需要的时候，从内存中获取即可，配置的加载通过Load()方法实现，在ConfigurationRoot里我们介绍了其Reload，并且说明其方法是在循环调用ConfigurationProvider的Load方法，但是此处只提供了一个虚方法，其目的是要交给其他具体的Provider，比如环境变量、JSON、XML等，这些具体的Provider可以从相应的配置源中获取配置信息。
所有的子节点KEY通过GetChildKeys方法实现，其重新加载方式通过ConfigurationReloadToken实例完成。
另外需要说明一下，在ConfigurationProvider构造函数里，对字典进行了初始化，并同时设置了字典Key不受大小写限制，这是一个需要注意的细节。
Configuration组件结构
通过查看.NET配置功能的源码，所有依赖均基于Microsoft.Extensions.Configuration.Abstractions，在其上有一层实现，即Microsoft.Extensions.Configuration，其内部也多数是抽象实现，并提供了多个虚方法交给其派生组件，比如环境变量、命令行参数、各种文件型配置等，当然各种文件型配置还要依赖Microsoft.Extensions.Configuration.FileExtensions组件。
以下是.NET Core 3.0预览版里的Configuration各个组件的结构图：
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