Asp.Net MVC 插件化開發(fā)簡化方案

Web 管理系統(tǒng)可以龐大到不可想像的地方，如果想就在一個 Asp.Net MVC 項(xiàng)目中完成開發(fā)，這個工程將會變得非常龐大，協(xié)作起來也會比較困難。為了解決這個問題，Asp.Net MVC 引入了 Areas 的概念，將模塊劃分到 Area 中去——然而 Area 仍然是主項(xiàng)目的一部分，多人協(xié)作的時候仍然很容易造成 .csproj 項(xiàng)目文件的沖突。

對于這類系統(tǒng)，比較好的解決辦法是采用 SOA 的方式，把一個大的 Web 系統(tǒng)劃分成若干微服務(wù)，通過一個含授權(quán)中心的 Web 集散框架組織起來。不過這里我要講的是另一種方法，插件化的開發(fā)方案。

完整的插件化開發(fā)會涉及到插件管理的方方面面，甚至還包括插件的熱插拔處理——當(dāng)然這些都是可以做到的——但今天我要說的是一個簡化方案，只是將業(yè)務(wù)模塊當(dāng)作插件在單獨(dú)的項(xiàng)目中開發(fā)，而后在發(fā)布的時候仍然以 Area 的形式集成到主 Web 項(xiàng)目當(dāng)中。嚴(yán)格的說，這并不是插件化，而只是模塊化，但它是插件化的第一步。

第 1 個實(shí)驗(yàn)

第一個實(shí)驗(yàn)的目的是為了把 Area 剝離出來作為單獨(dú)的項(xiàng)目開發(fā)。所以先使用同樣版本的 .NET Framework 的 Asp.Net MVC Framework 創(chuàng)建兩個項(xiàng)目，這里我們選用了

• .NET Framework 4.6

• Microsoft.AspNet.Mvc 5.2.3

建立兩個 MVC 項(xiàng)目，分別名為 PluginWebApp 和 Plugin1。

PluginWebApp 項(xiàng)目

這個項(xiàng)目作為 Web 主項(xiàng)目，現(xiàn)在暫時不改它。但要檢查一下 Global.asax.cs 中，Application_Start 事件中有這么一句：

protected void Application_Start()
{
    AreaRegistration.RegisterAllAreas();
    // ....
}

這是在注冊所有 Area。雖然現(xiàn)在 PluginWebApp 并沒有建 Area，但是這句話對于我們來說是必不可少的。

Plugin1 項(xiàng)目

這是作為插件的項(xiàng)目，我們把它當(dāng)作一個 Area 來開發(fā)。所以先添加 Area。

操作：在“解決方案資源管理器”中“Plugin1”項(xiàng)目中點(diǎn)擊右鍵，選擇“添加→區(qū)域(A)”，輸入 Plugin1 為作 Area 名稱

這樣，Plugin1 項(xiàng)目中就存在一個 Areas 目錄以及其目錄 Plugin1，再把這個項(xiàng)目中除 Areas 目錄、packages.config 和 Web.config 之外的所有其它目錄和文件刪除，之后整個項(xiàng)目看起來就像這樣：

注意項(xiàng)目中存在一個 Plugin1AreaRegistration.cs 文件，在向 Web 應(yīng)用中注冊 Area 的時候需要它。

現(xiàn)在在 Controllers 目錄下面添加控制器 TestController，相應(yīng)的在 Views 下面添加 Test/Index.cshtml 視圖文件。內(nèi)容都不重要，只要能識別出來就行，所以在 Test/Index.cshtml 中修改 <h3> 中的內(nèi)容為

<h3>Testing Page Index</h3>

準(zhǔn)備運(yùn)行

AreaRegistration.RegisterAllAreas() 會在加載的 Assembly 中查找所有 Area 定義(AreaRegistration 的子類)，完成 Area 的注冊。所以我們可以干兩件事情來安裝 Plugin

• 把 Plugin1 項(xiàng)目的編譯結(jié)果 Plugin1.dll 拷貝到 PluginWebApp 的 bin 目錄下

• 在 PluginWebApp 項(xiàng)目下創(chuàng)建 Areas 目錄，下建 Plugin1 目錄，再把 Plugin1 項(xiàng)目的 ~/Areas/Plugin1/Views 目錄拷貝過來

猜測做了這些操作之后，應(yīng)該可以運(yùn)行 PluginWebApp，輸入正常的 url 路徑之后可以訪問到 Plugin1 的 Test 頁面。

運(yùn)行，并在瀏覽器中輸入 http://localhost:5760/plugin1/test (這里的端口號是由 VS 自動分配的，請注意修改)——結(jié)果還不錯

解耦

第一個實(shí)驗(yàn)成功，實(shí)事證明猜想沒有問題。但于對開發(fā)來說，就有問題了。插件動態(tài)庫放在 PluginWebApp/bin 中，與 PluginWebApp 的編譯結(jié)果混在一起了，這在以后發(fā)布、更新的時候可能造成麻煩。而且既然是插件，似乎應(yīng)該獨(dú)立一點(diǎn)，如果 Plugin1 發(fā)布的所有東西都只在 PluginWebApp/Areas/Plugin1 目錄下就好了。

基于這個設(shè)想，PluginWebApp/Areas/Plugin1 目錄應(yīng)該會是這樣一個結(jié)構(gòu)：

Plugin1
  |---bin
  `---Views

當(dāng)然，把 Plugin1.dll 拷貝到 bin 目錄中去很容易，但還得讓 Asp.Net 加載它。于是嘗試在 Application_Start 中寫了幾句代碼來加載

// 先不考慮任意插件的問題，只加載 Plugin1 作為實(shí)驗(yàn)var dll = Sever.MapPath("~/Areas/Plugin/bin/Plugin1.dll");
Assembly.LoadFile(dll);

加載是加載了，但是 http://localhost:5760/plugin1/test 打不開，失??！

使用 BuildManager 和 PreApplicationStartMethodAttribute

上網(wǎng)查資料之后得知需要使用 BuildManager.AddReferencedAssembly() 將加載的 Assembly 添加到引用集合中，而這個事情似乎必須在 Application_Start 之前完成。

文檔里說應(yīng)該在 Application_PreStartInit 階段，不過我準(zhǔn)備使用 PreApplicationStartMethodAttribute 來完成。為此，在 PluginWebApp 項(xiàng)目的 App_Start 下添加了一個 PluginInitializer 類來干這個事情：

using System.Web;
using System.Web.Hosting;
using System.Web.Compilation;

[assembly: PreApplicationStartMethod(typeof(PluginWebApp.PluginInitializer), "Initialize")]
namespace PluginWebApp
{
    public static partial class PluginInitializer
    {
        public static void Initialize()
        {
            var dll = HostingEnvironment("~/Areas/Plugin1/bin/Plugin1.dll");
            var assembly = Assembly.LoadFile(dll);
            BuildManager.AddReferencedAssembly(assembly);
        }
    }
}

再次運(yùn)行，成功！

搜索并加載插件

到目前為止還是直接加載的 Plugin1 插件，實(shí)際工作中應(yīng)該去檢查 Areas 下面的子目錄，加載其 bin 目錄下的動態(tài)庫。所以還需要修改 PluginInitializer，讓它動態(tài)搜索各插件目錄的 bin/*.dll，并加載。

為此，不妨專門寫一個 PluginLoader 類，因?yàn)檫@個類現(xiàn)在只由 PluginInitializer 使用，所以直接寫成它的嵌套類

public static partial class PluginInitializer
{
    public sealed class PluginLoader
    {
        public void Load()
        {
            FindPluginDll(HostingEnvironment("~/Areas"))
                // 并行處理不是必須的，但在插件多的時候可能會更快
                .AsParallel()
                .ForAll(file => BuildManager.AddReferencedAssembly(Assembly.Load(file)));
        }

        // 從指定的插件根目錄 (這里是 Areas) 搜索帶 bin 目錄的插件目錄
        // 并將其中的 *.dll 找出來
        private static string[] FindPluginDll(string root)
        {
            return Directory.EnumerateDirectories(root)
                .Select(dir => Path.Combine(dir, "bin"))
                // 如果沒有 bin 目錄就忽略
                .Where(Directory.Exists)
                // 將 bin 目錄下的所有 dll 加載到集合中
                .SelectMany(bin => Directory
                    .EnumerateFiles(bin, "*.dll", SearchOption.AllDirectories))
                .ToArray();
        }
    }
}

動態(tài)檢索的問題解決了，但在實(shí)際開發(fā)中又存在另一個問題：運(yùn)行 Web 之后，再次構(gòu)建插件的并將插件內(nèi)容 (bin 和 View) 拷貝到主項(xiàng)目 Areas 下面對應(yīng)的插件目錄中時，會因?yàn)樵瓉淼?dll 文件在使用而不能覆蓋。

解決不能在 Web 運(yùn)行狀態(tài)下更新插件的問題

在解決這個問題就不能讓 Web 直接加載插件目錄中的 dll。采用 Asp.Net 的 Shadow Copy 的思想，我們可以在 App_Data 目錄中創(chuàng)建一個 PluginCache 目錄，然后在加載插件 dll 之前把所有 dll 拷貝到這個目錄下來，再從這個目錄加載 dll。

再來改造一下 PluginLoader：

創(chuàng)建目錄和清空緩存都很簡單，這里就不展示這兩個步驟的代碼了。
FindPluginDll 的代碼在前面可以找到

public sealed class PluginLoader
{
    string PluginFolder { get; } = HostingEnvironment.MapPath("~/Areas");
    string PluginCacheFolder { get; } = HostingEnvironment.MapPath("~/App_Data/PluginCache");

    public void Load()
    {
        // 上述兩個目錄不存在，則創(chuàng)建，保證目錄存在
        MakeSureFolderExists();
        // 先清空緩存，避免已廢棄的插件還緩存在這里
        ClearCacheFolder();
        // 從各插件目錄把 dll 拷貝到緩存目錄
        CachePlugins();
        // 從緩存目錄加載所有 dll        
        LoadAssemblies();
    }

    private void CachePlugins()
    {
        // 找到所有插件的 dll
        FindPluginDll(PluginFolder)
            // 并行處理
            .AsParallel()
            .ForAll(file =>
            {
                var target = Path.Combine(PluginCacheFolder, Path.GetFileName(file));
                // 拷貝到緩存目錄
                File.Copy(file, target, true);
            });
    }

    private void LoadAssemblies()
    {
        // 在緩存目錄中查找所有 dll
        Directory.EnumerateFiles(PluginCacheFolder, "*.dll", SearchOption.AllDirectories)
            // 并行
            .AsParallel()
            // 加載所有 assembly
            .ForAll(file => BuildManager.AddReferencedAssembly(Assembly.LoadFile(file)));
    }
}

搞定！

細(xì)節(jié)處理

解決 Controller 尋址沖突

主 Web 程序和多個插件之間如果存在同名的 Controller，就可能造成訪問 URL 的時候出現(xiàn) Controller 尋址沖突，為了解決這個問題，需要在注冊路徑的時候指定 Controller 的命名空間

主項(xiàng)目 PluginWebApp 的 App_Start/RouteConfig.cs

public static void RegisterRoutes(RouteCollection routes)
{
    routes.IgnoreRoute("{resource}.axd/{*pathInfo}");

    routes.MapRoute(
        name: "Default",
        url: "{controller}/{action}/{id}",
        defaults: new { controller = "Home", action = "Index", id = UrlParameter.Optional },
        namespaces: new[] { "PluginWebApp.Controllers" }    // 加了這句話
    );
}

插件的 Plugin1AreaRegistration.cs

public override void RegisterArea(AreaRegistrationContext context)
{
    context
        .MapRoute(
            "Plugin1_default",
            "Plugin1/{controller}/{action}/{id}",
            new { controller = "Home", action = "Index", id = UrlParameter.Optional },
            new[] { "Plugin1.Areas.Plugin1.Controllers" }); // 加了這一句
}

處理刪除或拷貝 dll 文件時可能出現(xiàn)的異常

在作為 ForAll 的 Lambda 表達(dá)式中，每次刪除文件或拷貝文件都有可能出現(xiàn)異常，而出現(xiàn)這些異常的時候，不應(yīng)該中斷整個處理過程，所以需要使用 try ... catch 來處理異常。正常的處理方式應(yīng)該是記錄日志，這里偷個懶，直接忽略(生產(chǎn)環(huán)境嚴(yán)重不推薦忽略異常)。

由于這個操作在幾個地方都會用到，所以寫一個 IgnoreError 來封裝 Lambda：

private static Action<T> IgnoreError<T>(Action<T> action)
{
    return arg =>
    {
        try
        {
            action(arg);
        }
        catch
        {
            // ignore exceptions,
            // should log the error in production environment
        }
    };
}

然后在 ForAll 中這樣使用：

    .ForAll(IgnoreError<string>(file => DealWithFile(file)));

后記

上述內(nèi)容充其量只是一個插件化開發(fā)的簡化方案。不過這個方案基本上也把一個插件化框架的結(jié)構(gòu)介紹清楚了。而且采用這種方式開發(fā)還有一個好處：Plugin1 本身就是一個 Web 項(xiàng)目，所以如果之前不刪除那么多東西，并加以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，它是可以獨(dú)立運(yùn)行的，便于開發(fā)期調(diào)試。

當(dāng)然這個框架要用于工作中還需要完善不少工作，包括：

• 定義插件接口和抽象基類，提供初始化，注入上下文(比如應(yīng)用配置等)，注冊路由等接口方法。

• 主項(xiàng)目或框架項(xiàng)目中定義插件管理器，管理插件的生命周期，實(shí)現(xiàn)熱插拔

  • 加載、注冊

  • 檢查更新、新增插件等

  • 卸載插件 Assembly 并重新加載

• 使用 Plugins 代替 Areas 目錄，讓插件與 Area 區(qū)分開來，這需要

  • 在插件管理器中實(shí)現(xiàn) AreaRegistration.RegisterAllAreas() 的一些功能

  • 把 Plugins 目錄添加到 Razor 視圖搜索路徑中 (需要自定義 RazorViewEngine)

• 設(shè)計插件間的資源共享和通信機(jī)制

• 插件管理的 UI 或 CLI

源代碼

• on Gitee.com

參考

• ASP.NET 插件化機(jī)制

• ASP.NET MVC 4 插件化架構(gòu)簡單實(shí)現(xiàn)-實(shí)例篇

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