使用.NET 6开发TodoList应用(26)——实现Configuration和Option的强类型绑定

系列导航及源代码

• 使用.NET 6开发TodoList应用文章索引

需求

在上一篇文章使用.NET 6开发TodoList应用(25)——实现RefreshToken中，我们通过使用Configuration获取方法GetSection拿到写在appsettings.Development.json中JWT的相关配置字段，这样实现没有问题，但是我们有更好的选择：通过使用强类型的Configuration绑定方法，或者通过Options相关方法来实现。在本文中我们将会分别来看一下这两种方法的实现。

目标

实现配置字段的强类型绑定，分别通过Configuration绑定和Options实现。

原理与思路

要实现强类型绑定，首先我们需要定义这个配置类型。然后根据需求，选择使用Configuration绑定实现或者使用Options配置实现。二者实现的功能上有一些区别：使用Options模式提供了更多的功能，如校验、热加载，也更方便进行测试。

实现

定义配置类型

根据我们在appsettings.Development.json中的配置：

"JwtSettings": {
  "validIssuer": "TodoListApi",
  "validAudience": "https://localhost:5050",
  "expires": 5
}

在Application/Configurations中添加JwtConfiguration类如下：

• JwtConfiguration.cs

namespace TodoList.Application.Common.Configurations;

public class JwtConfiguration
{
    public string Section { get; set; } = "JwtSettings";
    public string? ValidIssuer { get; set; }
    public string? ValidAudience { get; set; }
    public string? Expires { get; set; }
}

方法1: 通过Configuration绑定实现

修改Infrastructure项目中的DependencyInjection添加认证方法的逻辑：

• DependencyInjection.cs

// 省略其他...
// 添加认证方法为JWT Token认证
var jwtConfiguration = new JwtConfiguration();
configuration.Bind(jwtConfiguration.Section, jwtConfiguration);

services
    .AddAuthentication(opt =>
    {
        opt.DefaultAuthenticateScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;
        opt.DefaultChallengeScheme = JwtBearerDefaults.AuthenticationScheme;
    })
    .AddJwtBearer(options =>
    {
        options.TokenValidationParameters = new TokenValidationParameters
        {
            ValidateIssuer = true,
            ValidateAudience = true,
            ValidateLifetime = true,
            ValidateIssuerSigningKey = true,
            // 改为使用配置类成员获取
            ValidIssuer = jwtConfiguration.ValidIssuer,
            ValidAudience = jwtConfiguration.ValidAudience,
            IssuerSigningKey = new SymmetricSecurityKey(Encoding.UTF8.GetBytes(Environment.GetEnvironmentVariable("SECRET") ?? "TodoListApiSecretKey"))
        };
    });

修改IdentityService中的逻辑，添加一个私有字段

• IdentityService.cs

// 添加JWT配置类字段
private readonly JwtConfiguration _jwtConfiguration;

// 构造函数中进行初始化
// 初始化配置对象
_jwtConfiguration = new JwtConfiguration();
configuration.Bind(_jwtConfiguration.Section, _jwtConfiguration);

并将所有之前使用json对象获取字段值的地方都修改成通过私有字段的成员变量获取：

// 省略其他...
ValidIssuer = _jwtConfiguration.ValidIssuer,
ValidAudience = _jwtConfiguration.ValidAudience

验证如下，我们还是通过获取refresh token来检查配置是否成功：

看起来没什么问题。下面我们看第二种方法，也是相对比较推荐的做法。

方法2: 通过IOptions配置实现

我们在Infrastructure/DependencyInjection.cs中添加使用IOptions的配置：

• DependencyInjection.cs

// 使用IOptions配置
services.Configure<JwtConfiguration>(configuration.GetSection("JwtSettings"));

然后通过依赖注入的方式去修改IdentityService：

• IdentityService.cs

public IdentityService(
    ILogger<IdentityService> logger,
    IConfiguration configuration,
    UserManager<ApplicationUser> userManager,
    IOptions<JwtConfiguration> jwtOptions)
{
    _logger = logger;
    _userManager = userManager;
    // 初始化配置对象
    _jwtConfiguration = jwtOptions.Value;
}

其他的不需要再进行修改。下面来验证一下效果，验证方法和刚才一致：

可以看到依然是没有问题的。

一点扩展

扩展1: 关于配置热加载

综合我们刚才提到的和所演示的可以看到，我们并没有演示关于配置热加载的功能，如果在程序的运行过程中，我们希望配置文件的改动能够直接反映到应用中，不需要重启应用，可以预想到这个功能还是很重要的。

这个功能是通过IOptionsSnapshot或者IOptionsMonitor来实现的，我们所需要做的就是在依赖注入的时候使用IOptionsSnapshot<JwtConfiguration>或者IOptionsMonitor<JwtConfiguration>代替我们之前使用的IOptions<JwtConfiguration>。在替换的过程中之需要注意以下两点即可：

1. IOptionsSnapshot本身是注册为ScopedService，所以不能注入到SingletonService中使用；
2. IOptionsMonitor本身注册为了SingletonService，所以可以注入到SingletonService中使用，但是在取值的时候不是使用Value而是使用CurrentValue。

我们使用IOptionsMonitor来举例子验证，只需要修改IdentityService中构造函数的注入部分：

• IdentityService.cs

public IdentityService(
    ILogger<IdentityService> logger,
    UserManager<ApplicationUser> userManager,
    IOptionsMonitor<JwtConfiguration> jwtOptions)
{
    _logger = logger;
    _userManager = userManager;
    // 使用IOptionsMonitor加载配置
    _jwtConfiguration = jwtOptions.CurrentValue;
}

重新运行项目，我们先直接请求Token：

解析出的payload如下，过期时间是之前设置的5分钟后：

在不重启应用的情况下，我们去修改appsettings.Development.json中关于过期时间的配置，将过期时间设置为10分钟：

"JwtSettings": {
  "validIssuer": "TodoListApi",
  "validAudience": "https://localhost:5050",
  "expires": 10
}

再次执行获取Token的请求，查看Header里的Date字段值：

并把token解析：

这个过期时间已经变成10分钟后了，大家可以自己动手试一下。

扩展2: 关于相同类型的多个配置Section处理

有一种情况是在appsettings.Development.json中我们可能会做这样的配置：

"JwtSettings": {
  "validIssuer": "TodoListApi",
  "validAudience": "https://localhost:5050",
  "expires": 5
},
"JwtApiV2Settings": {
  "validIssuer": "TodoListApiV2",
  "validAudience": "https://localhost:5050",
  "expires": 10
}

面对这种情况，我们可以在进行IOptions配置时指定配置名称，像这样：

// 使用IOptions配置
services.Configure<JwtConfiguration>("JwtSettings", configuration.GetSection("JwtSettings"));
services.Configure<JwtConfiguration>("JwtApiV2Settings", configuration.GetSection("JwtApiV2Settings"));

而在需要注入使用的地方也指定对应要进行配置的名称即可：

// 使用IOptionsMonitor加载配置
_jwtConfiguration = jwtOptions.Get("JwtApiV2Settings");

这样就可以正确地使用相应的配置了，就不再继续演示了。

总结

关于三种IOptions的对比见下表：

类型	依赖注入类型	是否支持配置热加载	配置加载更新时机	是否支持名称配置
IOptions<T>	Singleton注入	否	只在程序运行开始时绑定一次，以后每次获取的都是相同值	否
IOptionsSnapshot<T>	Scoped注入	是	每次请求时都会重新加载配置	是
IOptionsMonitor<T>	Singleton注入	是	配置的值被缓存起来了，当原始配置发生变化时立即发生更新	是

在本文中我们介绍了如何使用强类型绑定配置项，以及如何实现配置的热加载。对于没有涉及到的诸如配置项的校验等内容（可以通过Annotation实现校验）可以参考官方文档：Options validation

参考资料

1. Options validation