一文说通Dotnet Core的后台任务
这是一文说通系列的第二篇，里面有些内容会用到第一篇中间件的部分概念。如果需要，可以参看第一篇：一文说通Dotnet Core的中间件
一、前言
后台任务在一些特殊的应用场合，有相当的需求。
比方，我们需要实现一个定时任务、或周期性的任务、或非API输出的业务响应、或不允许并发的业务处理，像提现、支付回调等，都需要用到后台任务。
通常，我们在实现后台任务时，有两种选择：WebAPI和Console。
下面，我们会用实际的代码，来理清这两种工程模式下，后台任务的开发方式。
为了防止不提供原网址的转载，特在这里加上原文链接：https://www.cnblogs.com/tiger-wang/p/13081020.html
二、开发环境&基础工程
这个Demo的开发环境是：Mac + VS Code + Dotnet Core 3.1.2。
$ dotnet --info
.NET Core SDK (reflecting any global.json):
Version: 3.1.201
Commit: b1768b4ae7
Runtime Environment:
OS Name: Mac OS X
OS Version: 10.15
OS Platform: Darwin
RID: osx.10.15-x64
Base Path: /usr/local/share/dotnet/sdk/3.1.201/
Host (useful for support):
Version: 3.1.3
Commit: 4a9f85e9f8
.NET Core SDKs installed:
3.1.201 [/usr/local/share/dotnet/sdk]
.NET Core runtimes installed:
Microsoft.AspNetCore.App 3.1.3 [/usr/local/share/dotnet/shared/Microsoft.AspNetCore.App]
Microsoft.NETCore.App 3.1.3 [/usr/local/share/dotnet/shared/Microsoft.NETCore.App]
首先，在这个环境下建立工程：
- 创建Solution
% dotnet new sln -o demo
The template "Solution File" was created successfully.
- 这次，我们用Webapi创建工程
% cd demo
% dotnet new webapi -o webapidemo
The template "ASP.NET Core Web API" was created successfully.
Processing post-creation actions...
Running 'dotnet restore' on webapidemo/webapidemo.csproj...
Restore completed in 179.13 ms for demo/demo.csproj.
Restore succeeded.
% dotnet new console -o consoledemo
The template "Console Application" was created successfully.
Processing post-creation actions...
Running 'dotnet restore' on consoledemo/consoledemo.csproj...
Determining projects to restore...
Restored consoledemo/consoledemo.csproj (in 143 ms).
Restore succeeded.
- 把工程加到Solution中
% dotnet sln add webapidemo/webapidemo.csproj
% dotnet sln add consoledemo/consoledemo.csproj
基础工程搭建完成。
三、在WebAPI下实现一个后台任务
WebAPI下后台任务需要作为托管服务来实现，而托管服务，需要实现IHostedService接口。
首先，我们需要引入一个库：
% cd webapidemo
% dotnet add package Microsoft.Extensions.Hosting
引入后，我们就有了IHostedService。
下面，我们来做一个IHostedService的派生托管类：
namespace webapidemo
{
public class DemoService : IHostedService
{
public DemoService()
{
}
public Task StartAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
throw new NotImplementedException();
}
public Task StopAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
throw new NotImplementedException();
}
}
}
IHostedService需要实现两个方法：StartAsync和StopAsync。其中：
StartAsync： 用于启动后台任务；
StopAsync：主机Host正常关闭时触发。
如果派生类中有任何非托管资源，那还可以引入IDisposable，并通过实现Dispose来清理非托管资源。
这个类生成后，我们将这个类注入到ConfigureServices中，以使这个类在Startup.Configure调用之前被调用：
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
services.AddControllers();
services.AddHostedService<DemoService>();
}
下面，我们用一个定时器的后台任务，来加深理解：
namespace webapidemo
{
public class TimerService : IHostedService, IDisposable
{
/* 下面这两个参数是演示需要，非必须 */
private readonly ILogger _logger;
private int executionCount = 0;
/* 这个是定时器 */
private Timer _timer;
public TimerService(ILogger<TimerService> logger)
{
_logger = logger;
}
public void Dispose()
{
_timer?.Dispose();
}
private void DoWork(object state)
{
var count = Interlocked.Increment(ref executionCount);
_logger.LogInformation($"Service proccessing {count}");
}
public Task StartAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
_logger.LogInformation("Service starting");
_timer = new Timer(DoWork, null, TimeSpan.Zero, TimeSpan.FromSeconds(5));
return Task.CompletedTask;
}
public Task StopAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
_logger.LogInformation("Service stopping");
_timer?.Change(Timeout.Infinite, 0);
return Task.CompletedTask;
}
}
}
注入到ConfigureServices中：
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
services.AddControllers();
services.AddHostedService<TimerService>();
}
就OK了。代码比较简单，就不解释了。
四、WebAPI后台任务的依赖注入变形
上一节的示例，是一个简单的形态。
下面，我们按照标准的依赖注入，实现一下这个定时器。
依赖注入的简单样式，请参见一文说通Dotnet Core的中间件。
首先，我们创建一个接口IWorkService：
namespace webapidemo
{
public interface IWorkService
{
Task DoWork();
}
}
再根据IWorkService，建立一个实体类：
namespace webapidemo
{
public class WorkService : IWorkService
{
private readonly ILogger _logger;
private Timer _timer;
private int executionCount = 0;
public WorkService(ILogger<WorkService> logger)
{
_logger = logger;
}
public async Task DoWork()
{
var count = Interlocked.Increment(ref executionCount);
_logger.LogInformation($"Service proccessing {count}");
}
}
}
这样就建好了依赖的全部内容。
下面，创建托管类：
namespace webapidemo
{
public class HostedService : IHostedService, IDisposable
{
private readonly ILogger<HostedService> _logger;
public IServiceProvider Services { get; }
private Timer _timer;
public HostedService(IServiceProvider services, ILogger<HostedService> logger)
{
Services = services;
_logger = logger;
}
public void Dispose()
{
_timer?.Dispose();
}
private void DoWork(object state)
{
_logger.LogInformation("Service working");
using (var scope = Services.CreateScope())
{
var scopedProcessingService =
scope.ServiceProvider
.GetRequiredService<IWorkService>();
scopedProcessingService.DoWork().GetAwaiter().GetResult();
}
}
public Task StartAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
_logger.LogInformation("Service starting");
_timer = new Timer(DoWork, null, TimeSpan.Zero, TimeSpan.FromSeconds(5));
return Task.CompletedTask;
}
public Task StopAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
_logger.LogInformation("Service stopping");
_timer?.Change(Timeout.Infinite, 0);
return Task.CompletedTask;
}
}
}
把托管类注入到ConfigureServices中：
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
services.AddControllers();
services.AddHostedService<HostedService>();
services.AddSingleton<IWorkService, WorkService>();
}
这样就完成了。
这种模式下，可以根据注入的内容切换应用的执行内容。不过，这种模式需要注意services.AddSingleton、services.AddScoped和services.AddTransient的区别。
五、Console下的后台任务
Console应用本身就是后台运行，所以区别于WebAPI，它不需要托管运行，也不需要Microsoft.Extensions.Hosting库。
我们要做的，就是让程序运行，就OK。
下面是一个简单的Console模板：
namespace consoledemo
{
class Program
{
private static AutoResetEvent _exitEvent;
static async Task Main(string[] args)
{
/* 确保程序只有一个实例在运行 */
bool isRuned;
Mutex mutex = new Mutex(true, "OnlyRunOneInstance", out isRuned);
if (!isRuned)
return;
await DoWork();
/* 后台等待 */
_exitEvent = new AutoResetEvent(false);
_exitEvent.WaitOne();
}
private static async Task DoWork()
{
throw new NotImplementedException();
}
}
}
这个模板有两个关键的内容：
- 单实例运行：通常后台任务，只需要有一个实例运行。所以，第一个小段，是解决单实例运行的。多次启动时，除了第一个实例外，其它的实例会自动退出；
- 后台等待：看过很多人写的，在这儿做后台等待时，用了一个无限的循环。类似于下面的：
while(true)
{
Thread.Sleep(1000);
}
这种方式也没什么太大的问题。不过，这段代码总是要消耗CPU的计算量，虽然很少，但做为后台任务，或者说Service，毕竟是一种消耗，而且看着不够高大上。
当然如果我们需要中断，我们也可以把这个模板改成这样：
namespace consoledemo
{
class Program
{
private static AutoResetEvent _exitEvent;
static async Task Main(string[] args)
{
bool isRuned;
Mutex mutex = new Mutex(true, "OnlyRunOneInstance", out isRuned);
if (!isRuned)
return;
_exitEvent = new AutoResetEvent(false);
await DoWork(_exitEvent);
_exitEvent.WaitOne();
}
private static async Task DoWork(AutoResetEvent _exitEvent)
{
/* Your Code Here */
_exitEvent.Set();
}
}
}
这样就可以根据需要，来实现中断程序并退出。
六、Console应用的其它运行方式
上一节介绍的Console，其实是一个应用程序。
在实际应用中，Console程序跑在Linux服务器上，我们可能会有一些其它的要求：
- 定时运行
Linux上有一个Service，叫cron，是一个用来定时执行程序的服务。
这个服务的设定，需要另一个命令：crontab，位置在/usr/bin下。
具体命令格式这儿不做解释，网上随便查。
- 运行到后台
命令后边加个&字符即可：
$ ./command &
- 运行为Service
需要持续运行的应用，如果以Console的形态存在，则设置为Service是最好的方式。
Linux下，设置一个应用为Service很简单，就这么简单三步：
第一步：在/etc/systemd/system下面，创建一个service文件，例如command.service：
[Unit]
# Service的描述，随便写
Description=Command
[Service]
RestartSec=2s
Type=simple
# 执行应用的默认用户。应用如果没有特殊要求，最好别用root运行
User=your_user_name
Group=your_group_name
# 应用的目录，绝对路径
WorkingDirectory=your_app_folder
# 应用的启动路径
ExecStart=your_app_folder/your_app
Restart=always
[Install]
WantedBy=multi-user.target
差不多就这么个格式。参数的详细说明可以去网上查，实际除了设置，就是运行了一个脚本。
第二步：把这个command.service加上运行权限：
# chmod +x ./command.service
第三步：注册为Service：
# systemctl enable command.service
完成。
为了配合应用，还需要记住两个命令：启动和关闭Service
# #启动Service
# systemctl start command.service
# #关闭Service
# systemctl stop command.service
七、写在后边的话
今天这个文章，是因为前两天，一个兄弟跑过来问我关于数据总线的实现方式，而想到的一个点。
很多时候，大家在写代码的时候，会有一种固有的思想：写WebAPI，就想在这个框架中把所有的内容都实现了。这其实不算是一个很好的想法。WebAPI，在业务层面，就应该只是实现简单的处理请求，返回结果的工作，而后台任务跟这个内容截然不同，通常它只做处理，不做返回 --- 事实上也不太好返回，要么客户端等待时间太长，要么客户端已经断掉了。换句话说，用WebAPI实现总线，绝不是一个好的方式。
不过，Console运行为Service，倒是一个总线应用的绝好方式。如果需要按序执行，可以配合MQ服务器，例如RabbitMQ，来实现消息的按序处理。
再说代码。很多需求，本来可以用很简单的方式实现。模式这个东西，用来面试，用来讲课，都是很好的内容，但实际开发中，如果有更简单更有效的方式，用起来！Coding的工作是实现，而不是秀技术。当然，能否找到简单有效的方式，这个可能跟实际的技术面有关系。但这并不是一个不能跨越的坎。
多看，多想，每天成长一点点！
今天的代码，在：https://github.com/humornif/Demo-Code/tree/master/0012/demo
（全文完）
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