ASP.NET Core – 配置系统之配置提供程序

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3. 配置提供程序

上面提到，通过 IConfigurationBuilder 的实现类对象，我们可以自由地往配置系统中添加不同的配置提供程序，从而获取不同来源的配置信息。.NET Core 中，微软提供了以下这些内置的配置提供程序：

  • 文件配置提供程序
  • 环境变量配置提供程序
  • 命令行配置提供程序
  • Azure应用配置提供程序
  • Azure Key Vault 配置提供程序
  • Key-per-file配置提供程序
  • 内存配置提供程序
  • 应用机密（机密管理器）
  • 自定义配置提供程序

这里稍微介绍一下常用的几个。

3.1 文件配置提供程序

顾名思义，这个就是我们熟悉的配置加载方式，从配置文件中加载配置信息。配置文件多种多样，.NET Core框架内置支持Json、xml、ini三种格式的文件提供程序：

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

以上这些配置提供程序，均继承于抽象基类 FileConfigurationProvider，当一个提供程序中发现重复的键时，提供程序会引发 FormatException，所有类型的文件提供程序都是这样的机制。

另外，所有文件配置提供程序都支持提供两个配置参数：

  • optional：bool类型，指示该文件是否是可选的。如果该参数为false，但是指定的文件又不存在，则会报错。
  • reloadOnChange：bool类型，指示该文件发生更改时，是否要重新加载配置。

3.1.1 JSON配置提供程序

JSON配置提供程序被封装在 Microsoft.Extensions.Configuration.Json Nuget包中，若通过 ConfigurationBuilder 自行构建配置系统需要先安装该依赖包。它通过 JsonConfigurationProvider 在运行时从 Json 文件中加载配置。

使用方式非常简单，通过 IConfigurationBuilder 的实现类对象调用 AddJsonFile 扩展方法指定Json配置文件的路径即可。以下代码可用于控制台程序中创建主机并设置配置系统：

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序
        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();

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

host.Run();

appsetting.json 配置文件中的内容如下：

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

控制台程序运行之后输出如下：

这样有一点要注意的是，对于我们手动添加的配置文件需要设置一下文件属性，让其在项目生成的时候能够正常生成到运行目录，确保应用可以正常获取到该文件：

3.1.2 XML配置提供程序

XML配置提供程序被封装在 Microsoft.Extensions.Configuration.Xml Nuget包中，通过 XmlConfigurationProvider 类在运行时从 XML 文件加载配置。

使用方式也很简单，与 JSON 配置提供程序类似，通过 AddXmlFile 扩展方法指定配置文件路径。

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序
        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();

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

host.Run();

xml配置文件内容如下：



	
		XmlProvider
		
			value
			1
		
		item1
		item2
		item3

运行程序控制台输出如下：

这里有一个和版本有关的点，对Xml文件中使用同一元素名称的重复元素，一般也就是数组，.NET 6及之后的xml配置提供程序会自动为其编制索引，不再需要显式指定name属性。如果是 .NET 6 以下的版本则需要这样了：



	
		XmlProvider
		
			value
			1
		
		item1
		item2
		item3
	


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

另外xml文件中的属性也可用于提供值：

获取属性的值可用以下配置键：

key:attribute
section:key:attribute

3.1.3 INI配置提供程序

INI 配置提供程序被封装在 Microsoft.Extensions.Configuration.Ini Nuget包，通过 IniConfigurationProvider 类在运行时从 INI 文件加载配置。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序
        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();

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

host.Run();

ini配置文件内容如下：

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

运行应用，控制台输出如下：

3.2 环境变量配置提供程序

环境变量配置提供程序被封装在 Microsoft.Extensions.Configuration.EnvironmentVariables， 通过 EnvironmentVariablesConfigurationProvider 在运行时从环境变量中以键值对的方式加载配置。

环境变量一般情况下是配置在机器上的，而不同的操作系统对环境变量的设置要求有所不同，当环境变量存在多层的时候，层级之间的分隔有些支持通过 : 号进行分隔，有些不支持，双下划线（）是全平台支持的，所以设置环境变量的时候要使用双下划线（）来代替冒号（:）。

各种不同的平台下怎么去添加环境变量这里就不细说了，Windows 下大家最起码都应该知道可以通过 我的电脑 -> 属性 -> 高级系统设置 去可视化的添加，命令行的方式可阅读下官方文章： ASP.NET Core 中的配置 | Microsoft Learn，Linux 平台下可以通过 export 命令临时添加，或者修改相应的配置文件 ~/.bashrc 或 /etc/profile，大家仔细查一下资料就行了。

处理在机器上直接设置环境变量外，我们开发测试的过程中也可以通过 ASP.NET Core框架下的 launchSettings.json 配置文件设置用于调试的临时环境变量。在应用启动调试时，该文件中的环境变量会替代系统的中的环境变量。

{
  "$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"
      }
    }
  }
}

环境变量配置提供程序使用也很简单，注意以下示例为了使用 launchSettings.json 中的环境变量是在 ASP.NET Core项目中测试的。

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Host.ConfigureAppConfiguration(builder =>
{
    builder.Sources.Clear();
    // 筛选前置为 Custom_ 的环境变量，将其加载为应用配置，其他的不加载
    builder.AddEnvironmentVariables("Custom_");
});

var app = builder.Build();

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

app.Run();

在添加环境变量时，通过指定参数 prefix，只读取限定前缀的环境变量。不过在读取环境变量时，会将前缀删除。如果不指定参数 prefix，那么会读取所有环境变量。

当创建默认通用主机（Host）时，默认就已经添加了前缀为 DOTNET_ 的环境变量，如果是在 ASP.NET Core 中，配置了 Web主机时，默认添加了前缀为 ASPNETCORE_ 的环境变量，而后主机加载应用配置时，再根据策略添加了其他的环境变量，如果没有传递 prefix 参数则是所有环境变量。这一块的加载机制，下面再细讲。

运行应用，控制台输出如下：

除此之外，环境变量提供程序还有一些隐藏的功能点，当没有向 AddEnvironmentVariables 传入前缀时，默认也会针对含有以下前缀的环境变量进行特殊处理：

这个功能点比较少用到，但是大家看到这个大概都会有点疑惑，具体的形式是怎么样的，下面稍微测试一下

首先在 launchSettings.json 文件中添加多一个环境变量：

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

之后在应用中打印如下两个配置：

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

输出结果如下：

也就是说，这种形式的环境变量会被自动转换为两个。

3.3 命令行配置提供程序

命令行配置提供程序被封装在 Microsoft.Extensions.Configuration.CommandLine 包中，通过CommandLineConfigurationProvider在运行时从命令行参数键值对中加载配置。

当我们通过 dotnet 命令启动一个 .NET Core 应用时，我们可以在命令后面追加一些参数，这些参数将在入口文件中被 args 变量接收到。命令行配置提供程序使用如下：

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序
        config.Sources.Clear();
        config.AddCommandLine(args);
    })
    .Build();

var configuration = host.Services.GetService();

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

host.Run();

之后通过命令行程序启动应用，并传入相应的参数：

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

命令行参数的设置有三种方式：

(1) 使用 = 号连接键值：

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

(2) 使用 / 号表示键，值跟在键后面，键值以空格分隔

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

(3) 使用 — 符号表示键，值跟在键后面，键值以空格分隔

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

如果值之中本来就有空格的，可以使用 “” 号包括。

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

AddCommandLine 扩展方法提供了重载，允许额外传入一个参数，该参数提供一个交换映射字典，针对命令行配置参数进行key映射。例如命令行传入键是 name01 ，映射后的的键为 project:name。这里有一些要注意的点：

  • 交换映射key必须以-或–开头。当使用-开头时，命令行参数书写时也要以-开头，当使用–开头时，命令行参数书写时可以以–或/开头。
  • 交换映射字典中的key不区分大小写，不能包含重复 key。如不能同时出现-n和-N，但可以同时出现 -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序
        config.Sources.Clear();

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

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

var configuration = host.Services.GetService();

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

host.Run();

3.4 内存配置提供程序

内存配置提供程序就比较简单了，它直接被包含在 Microsoft.Extensions.Configuration，通过MemoryConfigurationProvider在运行时从内存中的集合中加载配置。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序
        config.Sources.Clear();

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

var configuration = host.Services.GetService();

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

host.Run();![image]

3.5 配置加载顺序

上面介绍了一些常用的配置提供程序，这些配置提供程序都是通过扩展方法添加到 ConfigurationBuilder 对象中的，而从上面 ConfigurationBuilder 的源码可以看出，添加一个配置提供程序的时候其实应该是添加了一个对应的 IConfigurationSource 对象，而后在 ConfigurationBuilder 中被保存到集合中。

这就可以看出，配置系统是允许同时添加多种配置提供程序，支持多来源的配置信息同时存在的。那么当多个配置处理程序都被添加到配置系统之中，那我们从配置系统中通过配置键获取配置值的时候是怎么进行的呢，当多个配置提供程序存在相同的配置键时，我们获取到的配置值是哪个呢？

从 ConfigurationRoot 的源码中可以可以看到，当我们用索引器 API 读取配置值时，是调用了 GetConfiguration 方法

而 GetConfiguration 方法中的逻辑也很简单，只是遍历提供程序集合尝试从提供程序去获取值，需要关注的是遍历的顺序。

这里的逻辑是这样子的，倒叙进行遍历，后添加的配置处理程序先被遍历，一旦通过key从提供程序中获取到值就返回结果，不再继续遍历。所以添加配置提供程序的顺序决定相同配置键最终的值， 当多个配置处理程序存在相同键时，越后添加的配置提供程序优先级越高，从最后的一个提供程序获取到值之后就不再从其他处理程序获取。

3.6 默认配置来源

上面也有提到通过主机运行和管理应用，在通过主机运行的项目中，主机在启动的时候就已经默认添加了一些配置提供程序，所以我们创建了一个 ASP.NET Core 模板项目之后就可以获取到 appsettings.json 等配置文件中的配置信息。下面介绍一下默认添加的配置提供程序。

在 Host.CreateDefaultBuilder(String[]) 方法或者 WebApplication.CreateBuilder(args) 方法执行的时候，会按照以下顺序添加应用的配置提供程序：

(1) 内存配置提供程序
(2) Chained 配置提供程序(添加现有的主机配置)
(3) JSON 配置提供程序 (添加 appsettings.json 配置文件)
(4) JSON 配置提供程序 (添加 appsettings.{Environment}.json 配置文件)
(5) 机密管理器（仅Windows）
(6) 环境变量配置提供程序 (未限定前缀)
(7) 命令行配置提供程序

配置分主机配置和应用配置，主机启动时应用仍未启动，主机启动过程中的配置就是主机配置。上面第一个Chained 配置提供程序就是承接过来的主机配置。而主机配置是按照以下顺序加载的：

(1) 环境变量配置提供程序(以 DOTNET_ 为前缀的环境变量)
(2) 命令行配置提供程序 (命令行参数)
(3) 环境变量配置提供程序(以 ASPNETCORE_ 为前缀的环境变量，如果是Web主机的话)

所以最终的应用配置加载顺序应该是下面这样：

(1) 内存配置提供程序
(2) 环境变量配置提供程序(以 DOTNET_ 为前缀的环境变量)
(3) 命令行配置提供程序 (命令行参数)
(4) 环境变量配置提供程序(以 ASPNETCORE_ 为前缀的环境变量，如果是Web主机的话)
(5) JSON 配置提供程序 (添加 appsettings.json 配置文件)
(6) JSON 配置提供程序 (添加 appsettings.{Environment}.json 配置文件)
(7) 机密管理器（仅Windows）
(8) 环境变量配置提供程序 (未限定前缀)
(9) 命令行配置提供程序 (命令行参数)

按照越后面添加的提供程序优先的方式，最终应用配置会覆盖主机配置，并且最优先是最后添加的命令行配置提供程序，我们可以通过以下方式打印配置系统中所有的配置提供程序，进行验证：

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();

最终控制台打印出来的结果如下：

最终控制台打印出来的结果如下：

虽然应用配置优先，会覆盖前面的主机配置，但是有一些变量会在初始化主机生成器的时候就提前进行锁定，并且之后不会受应用配置的影响：

  • 应用程序名称
  • 环境名称，例如 Development、Production 和 Staging
  • 内容根目录
  • Web 根目录
  • 是否要扫描托管启动程序集以及要扫描哪些程序集(IHostringStartup)。
  • 应用和库代码从 IHostBuilder.ConfigureAppConfiguration 回调中的 HostBuilderContext.Configuration 读取的变量。

这里提到环境名称，其实也就是软件运行的环境，最最基本的也会分为开发环境、生产环境两种。软件运行环境通过环境变量来设置，普通的.NET Core 应用环境变量key为NETCORE_ENVIRONMENT，Web应用环境变量key为ASPNETCORE_ENVIRONMENT，Web应用下如果两者同时存在，后者会覆盖前者。软件应用根据不同的环境会有不同的行为逻辑，例如上面讲到的 appsettings.{environment}.json 根据环境而不同的配置文件，例如之前的 入口文件 文章中讲到的 Startup 文件根据不同环境的分离配置方式，而我们在代码中有时也会根据环境处理不同的逻辑，这时候我们可以注入 IHostEnvironment 服务，通过它获取当前应用的运行环境，入口文件中无论是 WebApplicationBuilder 对象还是 WebApplication 对象都包含该类型的属性。

通过环境变量设置当前运行环境，其实环境变量的值只是一个字符串，我们可以设置成任意值，这是运行的，.NET Core 框架下 IHostEnvironment 也能够正常加载到相应的环境名称，但是.NET Core 默认只提供了对 Development、Production 和 Staging 三种环境的判别，以及相应的处理逻辑和扩展方法，如果是其他的自定义环境则需要开发人员自行进行相应的处理了。和 .NET Core 应用环境相关的知识点大家可以看一下官方文档： 在 ASP.NET Core 中使用多个环境 | Microsoft Learn

除了上面讲到的主机配置，其他还有一些主机配置，例如URLS，但这个是可以通过应用配置设置的，读取相应的配置值时也应用从应用配置读取。

URLS 配置Web应用启动后的访问地址，这个配置可以多个地方设置，其中命令行参数最优先，其他地方设置的应该被命令行参数覆盖。但是如果通过Kestrel 终结点方式设置了Web应用的访问地址，那Kestrel 终结点的配置将覆盖其他所有的访问地址的配置。

如在 appsettings.json 中添加以下配置：

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

那么以下几种方式设置的 URLS 都会失效：

  • UseUrls
  • 命令行上的 –urls
  • 环境变量 ASPNETCORE__URLS

也就是说，就算我们用以下命令启动应用，应用最终的访问地址还是以Kestrel终结点配置的为准：

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

Kestrel 配置与 URLS 配置不是一个参数，我们可以通过在命令行或者环境变量中设置 kestrel 中间点配置来覆盖 appsettings.json 中的，这又回到配置提供程序的优先级问题了。

set Kestrel__Endpoints__Https__Url=https://localhost:8888

dotnet run Kestrel__Endpoints__Https__Url=https://localhost:8888

在主机启动的逻辑中Kestrel具备更高的最终优先级，但是其实主机内部是先根据URLS创建了一个终结点，之后又替换为 Kestrel 配置的终结点的。通过应用启动时的控制台输出可以看出。

这种情况对于单机应用没有什么影响，但是对于使用自动服务发现的微服务架构而言就可能有问题了，可能导致注册服务注册中心的终结点是第一个，而后应用终结点又被改变，导致注册中心记录的服务终结点和实际的不一致。

这一篇的内容比较多，但是不大好拆分，整个知识点是一个整体，通过这一章的内容相信大家能够对 .NET Core 框架配置系统内部的工作原理有一个详细的了解。

参考文章：

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：
目录：ASP.NET Core 系列总结
上一篇：ASP.NET Core – 配置系统之配置添加

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