开发现代化的.NetCore控制台程序：(1)项目介绍以及依赖注入/配置/日志等使用细节 - 曦远 | DealiAxy

前言

最近需要开发小工具的场景有点多，上次我用 go 语言开发了一个 hive 导出工具，体验还不错，只是 go 语言的语法实在是喜欢不起来，这次继续试试用 C# 来开发小工具。

这次小工具的功能很简单，数据库数据迁移，不过这不重要，主要是记录一下更适合 .Net Core 宝宝体质的控制台小工具开发过程😃

本文中，我为「现代化的控制台应用的开发体验」做了个定义：能像 Web 应用那样很优雅地整合各种组件，恰好 .NetCore 提供的工具可以实现。我使用了 Microsoft.Extensions.* 系列的组件，包括依赖注入、配置、日志，再补充一下环境变量读取、调试等功能的第三方组件。

本文的小工具非常简单，面向非专业用户，不需要会命令行知识，所以所有功能采用配置文件的方式来控制，如果要开发传统的 CLI 工具，可以使用 System.CommandLine 这个库。

依赖

本项目使用到的依赖如下

<ItemGroup>
  <PackageReference Include="dotenv.net" Version="3.1.3" />
  <PackageReference Include="Dumpify" Version="0.6.0" />
  <PackageReference Include="FreeSql" Version="3.2.802" />
  <PackageReference Include="FreeSql.Provider.Dameng" Version="3.2.802" />
  <PackageReference Include="Microsoft.Extensions.Configuration" Version="7.0.0" />
  <PackageReference Include="Microsoft.Extensions.Configuration.Binder" Version="7.0.4" />
  <PackageReference Include="Microsoft.Extensions.Configuration.EnvironmentVariables" Version="7.0.0" />
  <PackageReference Include="Microsoft.Extensions.Configuration.Json" Version="7.0.0" />
  <PackageReference Include="Microsoft.Extensions.DependencyInjection" Version="7.0.0" />
  <PackageReference Include="Microsoft.Extensions.Logging" Version="7.0.0" />
  <PackageReference Include="Microsoft.Extensions.Logging.Console" Version="7.0.0" />
  <PackageReference Include="Microsoft.Extensions.Options" Version="7.0.1" />
  <PackageReference Include="Serilog" Version="3.0.1" />
  <PackageReference Include="Serilog.Extensions.Logging" Version="7.0.0" />
  <PackageReference Include="Serilog.Extensions.Logging.File" Version="3.0.0" />
</ItemGroup>

虽然是个控制台小工具，但为了更丝滑的开发体验，我搭建了一个简单的项目骨架。

配置

我一开始想要使用的是 dotenv

在写 python 和 go 的时候大量使用 dotenv ，感觉很方便

dotenv

C# 里使用也很简单，安装 dotenv.net 这个库

执行 DotEnv.Load(); 就可以把 .env 文件里的配置读取到环境变量里面

之后就是直接从环境变量中加载就行，比如 Environment.GetEnvironmentVariable() 方法

Microsoft.Extensions.Configuration

用过 AspNetCore 的同学对这个组件应该不陌生

本来我是打算使用 dotenv 来做配置，不过最后还是使用 json 文件搭配这个配置组件，原因无他，就是这个组件方便好用。

安装了相关的依赖之后，执行以下代码初始化

var configBuilder = new ConfigurationBuilder();
configBuilder.AddEnvironmentVariables();
configBuilder.SetBasePath(Environment.CurrentDirectory);
configBuilder.AddJsonFile("appsettings.json", optional: false, reloadOnChange: false);
var config = configBuilder.Build();

这样就得到了 IConfigurationRoot 对象

编写配置文件

熟悉的 appsettings.json ，对于写 AspNetCore 的人来说：DNA，动了！

{
  "Logging": {
    "LogLevel": {
      "Default": "Debug"
    }
  },
  "ConnectionStrings": {
    "Default": "server=host;port=1234;user=user;password=pwd;database=db;poolsize=5"
  },
  "DmTableMigration": {
    "Schema": "schema",
    "DbLink": "link_test",
    "Fake": true,
    "ExcludeTables": ["table1", "table2"]
  }
}

定义强类型配置实体

为了更好的开发体验，我们使用强类型配置

新建 AppSettings.cs

public class AppSettings {
  public string Schema { get; set; }
  public string DbLink { get; set; }
  public bool Fake { get; set; }
  public List<string> ExcludeTables { get; set; } = new();
}

注册 Options

这里使用了 Microsoft.Extensions.Configuration.Binder 库实现了配置绑定，搭配使用 IOptionsMonitor<T> 或者 IOptionsSnapshot<T> 进行配置注入的时候，可以实现配置热更新。

services.AddOptions().Configure<AppSettings>(e => config.GetSection("DmTableMigration").Bind(e));

在上面的初始化配置时 configBuilder.AddJsonFile("appsettings.json", optional: false, reloadOnChange: false); ，可以把 reloadOnChange 设置为 true ，即可实现配置文件修改时自动加载。

如果不需要热更新的话，可以简化注册方式

services.Configure<AppSettings>("DmTableMigration");

这样就是程序启动的时候读取配置，后面配置修改也不会生效，注入的时候只能使用 IOptions<T>

注入配置

注入的时候这样写

private readonly AppSettings _settings = options.Value;

ctor(IOptions<AppSettings> options) {
  _settings = options.Value;
}

ctor 代表构造方法

日志

日志是程序必不可少的一部分

我使用了 Microsoft.Extensions.Logging 日志框架，这个框架官方的 Provider 没有可以写入文件的，所以我又搭配 Serilog 来记录日志到文件。其实也可以自己实现一个写入文件的 Provider ，等有时间我来搞一下。

PS：.NetCore 平台推荐的日志组件有 NLog 和 Serilog，我觉得 Serilog 更方便，NLog 非要写什么 xml 配置，让我想起了在 spring 里被 xml 支配的恐惧，拒绝 ×

Serilog配置

直接在程序里配置就行了

Log.Logger = new LoggerConfiguration()
  .MinimumLevel.Information()
  .WriteTo.File("logs/migration-logs.log")
  .CreateLogger();

Logging配置

同时输出日志到控制台和 Serilog

Serilog 又配置了日志写入文件

services.AddLogging(builder => {
  builder.AddConfiguration(config.GetSection("Logging"));
  builder.AddConsole();
  builder.AddSerilog(dispose: true);
});

依赖注入

使用 Microsoft.Extensions.DependencyInjection 实现依赖注入

AutoFac 也是一种选择，据说功能更多，我还没用过，接下来找时间体验一下。

注册服务

var services = new ServiceCollection();
services.AddLogging(builder => {
    builder.AddConfiguration(config.GetSection("Logging"));
    builder.AddConsole();
    builder.AddSerilog(dispose: true);
});
services.AddSingleton(fsql);
services.AddOptions().Configure<AppSettings>(e => config.GetSection("DmTableMigration").Bind(e));
services.AddScoped<MigrationService>();

使用服务

在 IoC 容器里注册的服务可以拿出来使用，参考以下代码。

await using (var sp = services.BuildServiceProvider()) {
    var migrationService = sp.GetRequiredService<MigrationService>();
    migrationService.Run();
}

服务有不同的生命周期，比如 scope 类型的服务，可以使用以下代码创建一个 scope ，在里面进行注入。

await using (var sp = services.BuildServiceProvider()) {
    using (var scope = sp.CreateScope()) {
        var spScope = scope.ServiceProvider;
        var service = spScope.GetRequiredService<MigrationService>();
    }
}

其他关于依赖注入的使用方法可以参考官方文档。

调试小工具

这里还要推荐 Dumpify 这个调试小工具

使用非常方便，安装 nuget 包之后，在任何对象后面加个 .Dump() 就可以输出它的结构了。

这个小工具我目前用着觉得很不错~

编译 & 发布

对于这种简单的小工具我习惯把发布配置写在项目配置里

对于这个小工具，我的发布方案是：包含运行时的 SingleFile + partial Trimmed

实测打包出来是 22MB 左右，再使用 zip 压缩，最终大小是 9MB ，尺寸控制还算不错了。

编辑 .csproj 文件，配置如下

<PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>net8.0</TargetFramework>
    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
    <Nullable>enable</Nullable>
    <PublishSingleFile>true</PublishSingleFile>
    <PublishTrimmed>true</PublishTrimmed>
    <TrimMode>partial</TrimMode>
    <PublishRelease>true</PublishRelease>
</PropertyGroup>

在 Trim 的时候我也遇到了一点小问题，默认的 TrimMode 是 full ，最大程度缩减发布的程序尺寸，这个时候编译出来大概是 17MB 的样子，不过配置绑定和 JSON 序列化的时候遇到了问题，所以我切换到了 partial 模式，之后程序运行良好。

手动绑定配置

参考: https://github.com/dotnet/runtime/discussions/59230

手动把配置项绑定上去，有点麻烦，但可以用

services.AddSingleton<MyConfigurationModel>(provider => {
    var c = provider
        .GetRequiredService<IConfiguration>()
        .GetRequiredSection("MyConfiguration");
    var config = new MyConfigurationModel
        c["Url"] ?? "https://default",
        c["UserName"] ?? ""
    );
    config.Validate();  // member method to validate parameters
    return config;
});

PS：太麻烦了，还是不折腾了。

关于 AOT

至于最近很火的 .Net8 AOT 方案，我也有试过，但并不理想，首先这个小工具是基于依赖注入框架构建的，AOT天生就对依赖注入这种基于反射的技术不太友好，所以在试用 AOT 的时候我就发现了第一步的配置加载就不太行了。

接着解决了配置加载的问题（手动绑定）之后，我又遇到了 JSON 序列化问题，这个也是基于反射实现的，也不好搞。

我不太想在小工具的开发上花太多时间，所以没有深入研究，不过接下来 AOT 似乎是一个小的热门趋势，也许我会找时间探索一下。

对了，如果要发布 AOT 的话，只需要做以下配置

<PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>net8.0</TargetFramework>
    <ImplicitUsings>enable</ImplicitUsings>
    <Nullable>enable</Nullable>
    <PublishAot>true</PublishAot>
</PropertyGroup>

更多配置请查看参考资料中的 MSBuild 配置

AOT 以及 Trimmed 模式下的 JSON 序列化

AOT 模式无法使用反射，所以不能简单的使用 JSON 序列化，需要使用 JsonTypeInfo 或者 JsonSerializerOptions 方式。

序列化的对象是这个结果类

public class MigrationResult {
    public DateTime DateTime { get; set; } = System.DateTime.Now;
    public List<string> DeleteFailedTables { get; set; } = new();
    public List<string> MigrateFailedTables { get; set; } = new();
}

首先新增一个 JsonSerializerContext 的子类

[JsonSourceGenerationOptions(WriteIndented = true)]
[JsonSerializable(typeof(MigrationResult))]
internal partial class SourceGenerationContext : JsonSerializerContext {
    
}

使用 JsonTypeInfo 方式

JsonSerializer.Serialize(result, SourceGenerationContext.Default.MigrationResult)

使用 JsonSerializerContext 方式

JsonSerializer.Serialize(result, typeof(MigrationResult), SourceGenerationContext.Default)

都差不多吧，能用。

详情可以查看关于 SourceGeneration 的参考资料。

杂项

获取达梦数据库一个 Schema 下的所有表

从 all_objects 这个视图（表？）里获取。

PS：达梦这种国产数据库，坑挺多的。当然 Oracle 也一样

logger.LogInformation("获取Table列表");

var list = fsql.Ado.Query<Dictionary<string, object>>(
    $"SELECT OBJECT_NAME FROM all_objects WHERE owner='{_settings.Schema}' AND object_type='TABLE'");

var tableList = list.Select(e => e["OBJECT_NAME"].ToString() ?? "")
    .Where(e => !string.IsNullOrWhiteSpace(e))
    .Where(e => !_settings.ExcludeTables.Contains(e))
    .ToList();

logger.LogInformation("Table列表：{List}", string.Join(",", tableList));

C# 新语法 Primary Ctor

应该是这个名字吧？Primary Constructor

当 class 只有一个带参数的构造方法时，可以使用以简化代码。

原代码

public class MigrationService {
    AppSettings _settings;
    IFreeSql _fsql;
    ILogger<MigrationService> _logger;
    
    MigrationService(IFreeSql fsql, IOptions<AppSettings> options, ILogger<MigrationService> logger) {
        _settings = options.Value;
        _fsql = fsql;
        _logger = logger;
    }
}

新语法

public class MigrationService(IFreeSql fsql, IOptions<AppSettings> options, ILogger<MigrationService> logger) {
    private readonly AppSettings _settings = options.Value;
}

小结

时间和篇幅关系，本文只能简略介绍「现代化控制台应用」的开发思路，在接下来的探索过程中可能随时会有补充，我会继续在博客里的本文进行补充，如果你是在除了博客园或者StarBlog之外的其他平台看到本文，可以「查看原文」看看本文的最新版。

参考资料

MSBuild配置 - https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/core/project-sdk/msbuild-props
JSON序列化 - https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.text.json.jsonserializer.serialize
SourceGeneration - https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/standard/serialization/system-text-json/source-generation