[聚合文章] ASP.NET MVC 插件化开发简化方案

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c# 2017-08-16 3 阅读
原文链接: https://segmentfault.com/a/1190000010694926

Web 管理系统可以庞大到不可想像的地方，如果想就在一个 Asp.Net MVC 项目中完成开发，这个工程将会变得非常庞大，协作起来也会比较困难。为了解决这个问题，Asp.Net MVC 引入了 Areas 的概念，将模块划分到 Area 中去——然而 Area 仍然是主项目的一部分，多人协作的时候仍然很容易造成 .csproj 项目文件的冲突。

对于这类系统，比较好的解决办法是采用 SOA 的方式，把一个大的 Web 系统划分成若干微服务，通过一个含授权中心的 Web 集散框架组织起来。不过这里我要讲的是另一种方法，插件化的开发方案。

完整的插件化开发会涉及到插件管理的方方面面，甚至还包括插件的热插拔处理——当然这些都是可以做到的——但今天我要说的是一个简化方案，只是将业务模块当作插件在单独的项目中开发，而后在发布的时候仍然以 Area 的形式集成到主 Web 项目当中。严格的说，这并不是插件化，而只是模块化，但它是插件化的第一步。

第 1 个实验

第一个实验的目的是为了把 Area 剥离出来作为单独的项目开发。所以先使用同样版本的 .NET Framework 的 Asp.Net MVC Framework 创建两个项目，这里我们选用了

  • .NET Framework 4.6
  • Microsoft.AspNet.Mvc 5.2.3

建立两个 MVC 项目，分别名为 PluginWebApp 和 Plugin1。

PluginWebApp 项目

这个项目作为 Web 主项目，现在暂时不改它。但要检查一下 Global.asax.cs 中，Application_Start 事件中有这么一句：

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

这是在注册所有 Area。虽然现在 PluginWebApp 并没有建 Area，但是这句话对于我们来说是必不可少的。

Plugin1 项目

这是作为插件的项目，我们把它当作一个 Area 来开发。所以先添加 Area。

操作：在“解决方案资源管理器”中“Plugin1”项目中点击右键，选择“添加→区域(A)”，输入 Plugin1 为作 Area 名称

这样，Plugin1 项目中就存在一个 Areas 目录以及其目录 Plugin1，再把这个项目中除 Areas 目录、packages.config 和 Web.config 之外的所有其它目录和文件删除，之后整个项目看起来就像这样：

注意项目中存在一个 Plugin1AreaRegistration.cs 文件，在向 Web 应用中注册 Area 的时候需要它。

现在在 Controllers 目录下面添加控制器 TestController，相应的在 Views 下面添加 Test/Index.cshtml 视图文件。内容都不重要，只要能识别出来就行，所以在 Test/Index.cshtml 中修改 <h2> 中的内容为

<h2>Testing Page Index</h2>

准备运行

AreaRegistration.RegisterAllAreas() 会在加载的 Assembly 中查找所有 Area 定义(AreaRegistration 的子类)，完成 Area 的注册。所以我们可以干两件事情来安装 Plugin

  • 把 Plugin1 项目的编译结果 Plugin1.dll 拷贝到 PluginWebApp 的 bin 目录下
  • 在 PluginWebApp 项目下创建 Areas 目录，下建 Plugin1 目录，再把 Plugin1 项目的 ~/Areas/Plugin1/Views 目录拷贝过来

猜测做了这些操作之后，应该可以运行 PluginWebApp，输入正常的 url 路径之后可以访问到 Plugin1 的 Test 页面。

运行，并在浏览器中输入 http://localhost:5760/plugin1/test (这里的端口号是由 VS 自动分配的，请注意修改)——结果还不错

解耦

第一个实验成功，实事证明猜想没有问题。但于对开发来说，就有问题了。插件动态库放在 PluginWebApp/bin 中，与 PluginWebApp 的编译结果混在一起了，这在以后发布、更新的时候可能造成麻烦。而且既然是插件，似乎应该独立一点，如果 Plugin1 发布的所有东西都只在 PluginWebApp/Areas/Plugin1 目录下就好了。

基于这个设想，PluginWebApp/Areas/Plugin1 目录应该会是这样一个结构：

Plugin1
  |---bin
  `---Views

当然，把 Plugin1.dll 拷贝到 bin 目录中去很容易，但还得让 Asp.Net 加载它。于是尝试在 Application_Start 中写了几句代码来加载

// 先不考虑任意插件的问题，只加载 Plugin1 作为实验
var dll = Sever.MapPath("~/Areas/Plugin/bin/Plugin1.dll");
Assembly.LoadFile(dll);

加载是加载了，但是 http://localhost:5760/plugin1/test 打不开，失败！

使用 BuildManager 和 PreApplicationStartMethodAttribute

上网查资料之后得知需要使用 BuildManager.AddReferencedAssembly() 将加载的 Assembly 添加到引用集合中，而这个事情似乎必须在 Application_Start 之前完成。

文档里说应该在 Application_PreStartInit 阶段，不过我准备使用 PreApplicationStartMethodAttribute 来完成。为此，在 PluginWebApp 项目的 App_Start 下添加了一个 PluginInitializer 类来干这个事情：

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);
        }
    }
}

再次运行，成功！

搜索并加载插件

到目前为止还是直接加载的 Plugin1 插件，实际工作中应该去检查 Areas 下面的子目录，加载其 bin 目录下的动态库。所以还需要修改 PluginInitializer，让它动态搜索各插件目录的 bin/*.dll，并加载。

为此，不妨专门写一个 PluginLoader 类，因为这个类现在只由 PluginInitializer 使用，所以直接写成它的嵌套类

public static partial class PluginInitializer
{
    public sealed class PluginLoader
    {
        public void Load()
        {
            FindPluginDll(HostingEnvironment("~/Areas"))
                // 并行处理不是必须的，但在插件多的时候可能会更快
                .AsParallel()
                .ForAll(file => BuildManager.AddReferencedAssembly(Assembly.Load(file)));
        }

        // 从指定的插件根目录 (这里是 Areas) 搜索带 bin 目录的插件目录
        // 并将其中的 *.dll 找出来
        private static string[] FindPluginDll(string root)
        {
            return Directory.EnumerateDirectories(root)
                .Select(dir => Path.Combine(dir, "bin"))
                // 如果没有 bin 目录就忽略
                .Where(Directory.Exists)
                // 将 bin 目录下的所有 dll 加载到集合中
                .SelectMany(bin => Directory
                    .EnumerateFiles(bin, "*.dll", SearchOption.AllDirectories))
                .ToArray();
        }
    }
}

动态检索的问题解决了，但在实际开发中又存在另一个问题：运行 Web 之后，再次构建插件的并将插件内容 (bin 和 View) 拷贝到主项目 Areas 下面对应的插件目录中时，会因为原来的 dll 文件在使用而不能覆盖。

解决不能在 Web 运行状态下更新插件的问题

在解决这个问题就不能让 Web 直接加载插件目录中的 dll。采用 Asp.Net 的 Shadow Copy 的思想，我们可以在 App_Data 目录中创建一个 PluginCache 目录，然后在加载插件 dll 之前把所有 dll 拷贝到这个目录下来，再从这个目录加载 dll。

再来改造一下 PluginLoader：

创建目录和清空缓存都很简单，这里就不展示这两个步骤的代码了。
FindPluginDll 的代码在前面可以找到

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

    public void Load()
    {
        // 上述两个目录不存在，则创建，保证目录存在
        MakeSureFolderExists();
        // 先清空缓存，避免已废弃的插件还缓存在这里
        ClearCacheFolder();
        // 从各插件目录把 dll 拷贝到缓存目录
        CachePlugins();
        // 从缓存目录加载所有 dll        
        LoadAssemblies();
    }

    private void CachePlugins()
    {
        // 找到所有插件的 dll
        FindPluginDll(PluginFolder)
            // 并行处理
            .AsParallel()
            .ForAll(file =>
            {
                var target = Path.Combine(PluginCacheFolder, Path.GetFileName(file));
                // 拷贝到缓存目录
                File.Copy(file, target, true);
            });
    }

    private void LoadAssemblies()
    {
        // 在缓存目录中查找所有 dll
        Directory.EnumerateFiles(PluginCacheFolder, "*.dll", SearchOption.AllDirectories)
            // 并行
            .AsParallel()
            // 加载所有 assembly
            .ForAll(file => BuildManager.AddReferencedAssembly(Assembly.LoadFile(file)));
    }
}

搞定！

细节处理

解决 Controller 寻址冲突

主 Web 程序和多个插件之间如果存在同名的 Controller，就可能造成访问 URL 的时候出现 Controller 寻址冲突，为了解决这个问题，需要在注册路径的时候指定 Controller 的命名空间

主项目 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" }    // 加了这句话
    );
}

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" }); // 加了这一句
}

处理删除或拷贝 dll 文件时可能出现的异常

在作为 ForAll 的 Lambda 表达式中，每次删除文件或拷贝文件都有可能出现异常，而出现这些异常的时候，不应该中断整个处理过程，所以需要使用 try ... catch 来处理异常。正常的处理方式应该是记录日志，这里偷个懒，直接忽略(生产环境严重不推荐忽略异常)。

由于这个操作在几个地方都会用到，所以写一个 IgnoreError 来封装 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 中这样使用：

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

后记

上述内容充其量只是一个插件化开发的简化方案。不过这个方案基本上也把一个插件化框架的结构介绍清楚了。而且采用这种方式开发还有一个好处：Plugin1 本身就是一个 Web 项目，所以如果之前不删除那么多东西，并加以适当的调整，它是可以独立运行的，便于开发期调试。

当然这个框架要用于工作中还需要完善不少工作，包括：

  • 定义插件接口和抽象基类，提供初始化，注入上下文(比如应用配置等)，注册路由等接口方法。

  • 主项目或框架项目中定义插件管理器，管理插件的生命周期，实现热插拔

    • 加载、注册
    • 检查更新、新增插件等
    • 卸载插件 Assembly 并重新加载

  • 使用 Plugins 代替 Areas 目录，让插件与 Area 区分开来，这需要

    • 在插件管理器中实现 AreaRegistration.RegisterAllAreas() 的一些功能
    • 把 Plugins 目录添加到 Razor 视图搜索路径中 (需要自定义 RazorViewEngine)
  • 设计插件间的资源共享和通信机制
  • 插件管理的 UI 或 CLI

源代码

参考

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