ASP.NET Core 中的選項模式

作者：Rick Anderson。

選項模式會使用類別來提供相關設定群組的強型別存取。 當組態設定依案例隔離到不同的類別時，應用程式會遵守兩個重要的軟體工程準則：

• 封裝：
  • 相依於組態設定的類別只會相依於其使用的組態設定。
• 關注點分離：
  • 應用程式不同部分的設定不會彼此相依或結合。

選項也提供驗證設定資料的機制。 如需詳細資訊，請參閱選項驗證一節。

本文提供 ASP.NET Core 中的選項模式相關資訊。 如需在主控台應用程式中使用選項模式的詳細資訊，請參閱 .NET 中的選項模式。

繫結階層式設定

讀取相關設定值的慣用方式是使用選項模式 (部分機器翻譯)。 例如，為讀取下列設定值：

  "Position": {
    "Title": "Editor",
    "Name": "Joe Smith"
  }

建立下列 PositionOptions 類別：

public class PositionOptions
{
    public const string Position = "Position";

    public string Title { get; set; } = String.Empty;
    public string Name { get; set; } = String.Empty;
}

選項類別：

• 必須是非抽象的。
• 具有繫結了組態中對應項目的類型的公開讀寫屬性。
• 具有其繫結至組態中相符項目的讀寫屬性。
• 沒有繫結它的欄位。 在上述程式碼中，Position 未繫結： 會使用 Position 欄位，因此當您將類別繫結到設定提供者時，不需要以硬式編碼方式將字串 "Position" 放在應用程式中。

下列程式碼範例：

• 呼叫 ConfigurationBinder.Bind 以將 PositionOptions 類別繫結到 Position 區段。
• 顯示 Position 設定資料。

public class Test22Model : PageModel
{
    private readonly IConfiguration Configuration;

    public Test22Model(IConfiguration configuration)
    {
        Configuration = configuration;
    }

    public ContentResult OnGet()
    {
        var positionOptions = new PositionOptions();
        Configuration.GetSection(PositionOptions.Position).Bind(positionOptions);

        return Content($"Title: {positionOptions.Title} \n" +
                       $"Name: {positionOptions.Name}");
    }
}

在上述程式碼中，根據預設值，會讀取在應用程式啟動之後對 JSON 設定檔所做的變更。

ConfigurationBinder.Get<T> 會繫結並傳回指定的型別。 ConfigurationBinder.Get<T> 可能比使用 ConfigurationBinder.Bind 還方便。 下列程式碼會示範如何搭配 PositionOptions 類別使用 ConfigurationBinder.Get<T>。

public class Test21Model : PageModel
{
    private readonly IConfiguration Configuration;
    public PositionOptions? positionOptions { get; private set; }

    public Test21Model(IConfiguration configuration)
    {
        Configuration = configuration;
    }

    public ContentResult OnGet()
    {            
        positionOptions = Configuration.GetSection(PositionOptions.Position)
                                                     .Get<PositionOptions>();

        return Content($"Title: {positionOptions.Title} \n" +
                       $"Name: {positionOptions.Name}");
    }
}

在上述程式碼中，根據預設值，會讀取在應用程式啟動之後對 JSON 設定檔所做的變更。

繫結也允許抽象類別的具體化。 請考慮下列使用抽象類別 SomethingWithAName 的程式碼：

namespace ConfigSample.Options;

public abstract class SomethingWithAName
{
    public abstract string? Name { get; set; }
}

public class NameTitleOptions(int age) : SomethingWithAName
{
    public const string NameTitle = "NameTitle";

    public override string? Name { get; set; }
    public string Title { get; set; } = string.Empty;

    public int Age { get; set; } = age;
}

下列程式碼會顯示 NameTitleOptions 設定值：

public class Test33Model : PageModel
{
    private readonly IConfiguration Configuration;

    public Test33Model(IConfiguration configuration)
    {
        Configuration = configuration;
    }

    public ContentResult OnGet()
    {
        var nameTitleOptions = new NameTitleOptions(22);
        Configuration.GetSection(NameTitleOptions.NameTitle).Bind(nameTitleOptions);

        return Content($"Title: {nameTitleOptions.Title} \n" +
                       $"Name: {nameTitleOptions.Name}  \n" +
                       $"Age: {nameTitleOptions.Age}"
                       );
    }
}

呼叫 Bind 不像呼叫 Get<> 來得嚴格：

• Bind 允許抽象的具體化。
• Get<> 必須建立執行個體本身。

選項模式

使用選項模式的替代方式是繫結 Position 區段並將其新增至相依性插入服務容器。 在下列程式碼中，PositionOptions 會使用 Configure 新增到服務容器，並繫結到設定：

using ConfigSample.Options;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddRazorPages();

builder.Services.Configure<PositionOptions>(
    builder.Configuration.GetSection(PositionOptions.Position));

var app = builder.Build();

使用上述程式碼，下列程式碼會讀取位置選項：

public class Test2Model : PageModel
{
    private readonly PositionOptions _options;

    public Test2Model(IOptions<PositionOptions> options)
    {
        _options = options.Value;
    }

    public ContentResult OnGet()
    {
        return Content($"Title: {_options.Title} \n" +
                       $"Name: {_options.Name}");
    }
}

在上述程式碼中，不會讀取在應用程式啟動之後對 JSON 設定檔所做的變更。 若要讀取在應用程式啟動之後所做的變更，請使用 IOptionsSnapshot。

選項介面

IOptions<TOptions>：

• 不支援：
  • 在應用程式啟動後讀取設定資料。
  • 具名選項
• 註冊為 Singleton 且可插入任何服務存留期。

IOptionsSnapshot<TOptions>：

• 在應該於收到每個要求時重新計算選項的案例中很實用。 如需詳細資訊，請參閱使用 IOptionsSnapshot 讀取更新的資料。
• 註冊為 Scoped，因而無法插入 Singleton 服務。
• 支援具名選項

IOptionsMonitor<TOptions>：

• 用來擷取選項並管理 TOptions 執行個體的選項通知。
• 註冊為 Singleton 且可插入任何服務存留期。
• 支援：
  • 變更通知
  • 具名選項
  • 可重新載入的設定
  • 選擇性選項無效判定 (IOptionsMonitorCache<TOptions>)

設定後案例可讓您在所有 IConfigureOptions<TOptions> 設定發生時設定或變更選項。

IOptionsFactory<TOptions> 負責建立新的選項執行個體。 它有單一 Create 方法。 預設實作會接受所有已註冊的 IConfigureOptions<TOptions> 與 IPostConfigureOptions<TOptions>，並先執行所有設定，接著執行設定後作業。 它會區別 IConfigureNamedOptions<TOptions> 和 IConfigureOptions<TOptions>，且只會呼叫適當的介面。

IOptionsMonitorCache<TOptions> 會由 IOptionsMonitor<TOptions> 用來快取 TOptions 執行個體。 IOptionsMonitorCache<TOptions> 會使監視器中的選項執行個體失效，以便重新計算值 (TryRemove)。 值可以使用 TryAdd 手動導入。 Clear 方法用於應該視需要重新建立所有具名執行個體時。

使用 IOptionsSnapshot 讀取更新的資料

使用 IOptionsSnapshot<TOptions>：

• 在要求的存留期內存取及快取選項時，會針對每個要求計算一次選項。
• 可能造成顯著的效能損失，因為這是有限範圍的服務，而且會依要求重新計算。 如需詳細資訊，請參閱此 GitHub 問題和改善組態繫結的效能。
• 當使用支援讀取更新設定值的設定提供者時，會在應用程式啟動後讀取設定的變更。

IOptionsMonitor 與 IOptionsSnapshot 之間的差異在於：

• IOptionsMonitor 是可隨時擷取目前選項值的 Singleton 服務，這一點在 Singleton 相依性方面特別有用。
• IOptionsSnapshot 是有限範圍服務，會在建構 IOptionsSnapshot<T> 物件時提供選項的快照集。 選項快照集的設計目的是要與暫時性和有限範圍的相依性搭配使用。

下列程式碼會使用 IOptionsSnapshot<TOptions>。

public class TestSnapModel : PageModel
{
    private readonly MyOptions _snapshotOptions;

    public TestSnapModel(IOptionsSnapshot<MyOptions> snapshotOptionsAccessor)
    {
        _snapshotOptions = snapshotOptionsAccessor.Value;
    }

    public ContentResult OnGet()
    {
        return Content($"Option1: {_snapshotOptions.Option1} \n" +
                       $"Option2: {_snapshotOptions.Option2}");
    }
}

下列程式碼會註冊 MyOptions 繫結的設定執行個體：

using SampleApp.Models;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddRazorPages();

builder.Services.Configure<MyOptions>(
    builder.Configuration.GetSection("MyOptions"));

var app = builder.Build();

在上述程式碼中，會讀取在應用程式啟動之後對 JSON 設定檔所做的變更。

IOptionsMonitor

下列程式碼會註冊 MyOptions 繫結的設定執行個體。

using SampleApp.Models;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddRazorPages();

builder.Services.Configure<MyOptions>(
    builder.Configuration.GetSection("MyOptions"));

var app = builder.Build();

下列範例會使用 IOptionsMonitor<TOptions>：

public class TestMonitorModel : PageModel
{
    private readonly IOptionsMonitor<MyOptions> _optionsDelegate;

    public TestMonitorModel(IOptionsMonitor<MyOptions> optionsDelegate )
    {
        _optionsDelegate = optionsDelegate;
    }

    public ContentResult OnGet()
    {
        return Content($"Option1: {_optionsDelegate.CurrentValue.Option1} \n" +
                       $"Option2: {_optionsDelegate.CurrentValue.Option2}");
    }
}

在上述程式碼中，根據預設值，會讀取在應用程式啟動之後對 JSON 設定檔所做的變更。

使用 IConfigureNamedOptions 的具名選項支援

具名選項：

• 當多個設定區段繫結至相同的屬性時會很有用。
• 會區分大小寫。

請考量下列 appsettings.json 檔案：

{
  "TopItem": {
    "Month": {
      "Name": "Green Widget",
      "Model": "GW46"
    },
    "Year": {
      "Name": "Orange Gadget",
      "Model": "OG35"
    }
  }
}

不要建立兩個類別來繫結 TopItem:Month 和 TopItem:Year，而是為各個區段使用以下類別：

public class TopItemSettings
{
    public const string Month = "Month";
    public const string Year = "Year";

    public string Name { get; set; } = string.Empty;
    public string Model { get; set; } = string.Empty;
}

下列程式碼會設定具名選項：

using SampleApp.Models;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddRazorPages();

builder.Services.Configure<TopItemSettings>(TopItemSettings.Month,
    builder.Configuration.GetSection("TopItem:Month"));
builder.Services.Configure<TopItemSettings>(TopItemSettings.Year,
    builder.Configuration.GetSection("TopItem:Year"));

var app = builder.Build();

下列程式碼會顯示具名選項：

public class TestNOModel : PageModel
{
    private readonly TopItemSettings _monthTopItem;
    private readonly TopItemSettings _yearTopItem;

    public TestNOModel(IOptionsSnapshot<TopItemSettings> namedOptionsAccessor)
    {
        _monthTopItem = namedOptionsAccessor.Get(TopItemSettings.Month);
        _yearTopItem = namedOptionsAccessor.Get(TopItemSettings.Year);
    }

    public ContentResult OnGet()
    {
        return Content($"Month:Name {_monthTopItem.Name} \n" +
                       $"Month:Model {_monthTopItem.Model} \n\n" +
                       $"Year:Name {_yearTopItem.Name} \n" +
                       $"Year:Model {_yearTopItem.Model} \n"   );
    }
}

所有選項都是具名執行個體。 IConfigureOptions<TOptions> 執行個體會視為以 Options.DefaultName 執行個體為目標，也就是 string.Empty。 IConfigureNamedOptions<TOptions> 也會實作 IConfigureOptions<TOptions>。 IOptionsFactory<TOptions> 的預設實作有邏輯可以適當地使用每個項目。 null 具名選項用來以所有具名執行個體為目標，而不是特定的具名執行個體。 ConfigureAll 和 PostConfigureAll 都使用了這個慣例。

OptionsBuilder API

OptionsBuilder<TOptions> 會用於設定 TOptions 執行個體。 因為 OptionsBuilder 僅為初始 AddOptions<TOptions>(string optionsName) 呼叫的單一參數，而不是出現在所有後續呼叫的參數，所以其可簡化建立具名選項的程序。 選項驗證及接受服務依存性的 ConfigureOptions 多載，只可透過 OptionsBuilder 使用。

選項驗證一節所使用的是 OptionsBuilder。

如需新增自訂存放庫 的資訊，請參閱 使用 AddOptions 來設定自訂存放庫。

使用 DI 服務來設定選項

服務可以透過相依性插入存取，並且以兩種方式設定選項：

• 將組態委派傳遞至 OptionsBuilder<TOptions> 上的 Configure。 OptionsBuilder<TOptions> 提供 Configure 的多載，可讓您最多使用五個服務來設定選項：

  builder.Services.AddOptions<MyOptions>("optionalName")
      .Configure<Service1, Service2, Service3, Service4, Service5>(
          (o, s, s2, s3, s4, s5) => 
              o.Property = DoSomethingWith(s, s2, s3, s4, s5));
  

• 建立一個能實作 IConfigureOptions<TOptions> 或 IConfigureNamedOptions<TOptions> 的類型，並將該類型註冊為服務。

我們建議您將設定委派傳遞到 Configure，因為建立服務更複雜。 建立一個類型，相當於在呼叫 Configure 時架構所進行的動作。 呼叫 Configure 會註冊暫時性泛型 IConfigureNamedOptions<TOptions>，其具有會接受所指定泛型服務類型的建構函式。

選項驗證

選項驗證可驗證選項值。

請考量下列 appsettings.json 檔案：

{
  "MyConfig": {
    "Key1": "My Key One",
    "Key2": 10,
    "Key3": 32
  }
}

下列類別用於繫結至 "MyConfig" 設定區段並套用數個 DataAnnotations 規則：

public class MyConfigOptions
{
    public const string MyConfig = "MyConfig";

    [RegularExpression(@"^[a-zA-Z''-'\s]{1,40}$")]
    public string Key1 { get; set; }
    [Range(0, 1000,
        ErrorMessage = "Value for {0} must be between {1} and {2}.")]
    public int Key2 { get; set; }
    public int Key3 { get; set; }
}

下列程式碼範例：

• 呼叫 AddOptions 以取得繫結至 MyConfigOptions 類別的 OptionsBuilder<TOptions>。
• 使用 DataAnnotations 來呼叫 ValidateDataAnnotations 以啟用驗證。

using OptionsValidationSample.Configuration;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddControllersWithViews();

builder.Services.AddOptions<MyConfigOptions>()
            .Bind(builder.Configuration.GetSection(MyConfigOptions.MyConfig))
            .ValidateDataAnnotations();

var app = builder.Build();

ValidateDataAnnotations 擴充方法定義在 Microsoft.Extensions.Options.DataAnnotations NuGet 套件中。 對於使用 Microsoft.NET.Sdk.Web SDK 的 Web 應用程式，此套件會從共用架構隱含參考。

下列程式碼會顯示設定值或驗證錯誤：

public class HomeController : Controller
{
    private readonly ILogger<HomeController> _logger;
    private readonly IOptions<MyConfigOptions> _config;

    public HomeController(IOptions<MyConfigOptions> config,
                          ILogger<HomeController> logger)
    {
        _config = config;
        _logger = logger;

        try
        {
            var configValue = _config.Value;

        }
        catch (OptionsValidationException ex)
        {
            foreach (var failure in ex.Failures)
            {
                _logger.LogError(failure);
            }
        }
    }

    public ContentResult Index()
    {
        string msg;
        try
        {
            msg = $"Key1: {_config.Value.Key1} \n" +
                  $"Key2: {_config.Value.Key2} \n" +
                  $"Key3: {_config.Value.Key3}";
        }
        catch (OptionsValidationException optValEx)
        {
            return Content(optValEx.Message);
        }
        return Content(msg);
    }

下列程式碼會使用委派來套用更複雜的驗證規則：

using OptionsValidationSample.Configuration;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddControllersWithViews();

builder.Services.AddOptions<MyConfigOptions>()
            .Bind(builder.Configuration.GetSection(MyConfigOptions.MyConfig))
            .ValidateDataAnnotations()
        .Validate(config =>
        {
            if (config.Key2 != 0)
            {
                return config.Key3 > config.Key2;
            }

            return true;
        }, "Key3 must be > than Key2.");   // Failure message.

var app = builder.Build();

IValidateOptions<TOptions> 和 IValidatableObject

下列類別會實作 IValidateOptions<TOptions>：

public class MyConfigValidation : IValidateOptions<MyConfigOptions>
{
    public MyConfigOptions _config { get; private set; }

    public  MyConfigValidation(IConfiguration config)
    {
        _config = config.GetSection(MyConfigOptions.MyConfig)
            .Get<MyConfigOptions>();
    }

    public ValidateOptionsResult Validate(string name, MyConfigOptions options)
    {
        string? vor = null;
        var rx = new Regex(@"^[a-zA-Z''-'\s]{1,40}$");
        var match = rx.Match(options.Key1!);

        if (string.IsNullOrEmpty(match.Value))
        {
            vor = $"{options.Key1} doesn't match RegEx \n";
        }

        if ( options.Key2 < 0 || options.Key2 > 1000)
        {
            vor = $"{options.Key2} doesn't match Range 0 - 1000 \n";
        }

        if (_config.Key2 != default)
        {
            if(_config.Key3 <= _config.Key2)
            {
                vor +=  "Key3 must be > than Key2.";
            }
        }

        if (vor != null)
        {
            return ValidateOptionsResult.Fail(vor);
        }

        return ValidateOptionsResult.Success;
    }
}

IValidateOptions 可讓您將驗證碼移出 Program.cs 並移至一個類別。

使用上述程式碼時，會使用下列程式碼在 Program.cs 中啟用驗證：

using Microsoft.Extensions.Options;
using OptionsValidationSample.Configuration;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddControllersWithViews();

builder.Services.Configure<MyConfigOptions>(builder.Configuration.GetSection(
                                        MyConfigOptions.MyConfig));

builder.Services.AddSingleton<IValidateOptions
                              <MyConfigOptions>, MyConfigValidation>();

var app = builder.Build();

選項驗證也支援 IValidatableObject。 若要在類別本身執行類別的類別層級驗證：

• 在類別內實作 IValidatableObject 介面及其 Validate 方法。
• 在 Program.cs 中呼叫 ValidateDataAnnotations。

ValidateOnStart

選項驗證會在第一次建立 IOptions<TOptions>、IOptionsSnapshot<TOptions> 或 IOptionsMonitor<TOptions> 實作時執行。 若渴望執行選項驗證，請在應用程式啟動時，在 Program.cs 中呼叫 ValidateOnStart：

builder.Services.AddOptions<MyConfigOptions>()
    .Bind(builder.Configuration.GetSection(MyConfigOptions.MyConfig))
    .ValidateDataAnnotations()
    .ValidateOnStart();

選項設定後作業

使用 IPostConfigureOptions<TOptions> 來設定設定後作業。 設定後作業會在所有 IConfigureOptions<TOptions> 設定發生後執行：

using OptionsValidationSample.Configuration;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddControllersWithViews();

builder.Services.AddOptions<MyConfigOptions>()
                .Bind(builder.Configuration.GetSection(MyConfigOptions.MyConfig));

builder.Services.PostConfigure<MyConfigOptions>(myOptions =>
{
    myOptions.Key1 = "post_configured_key1_value";
});

PostConfigure 可用來後置設定具名選項：

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddRazorPages();

builder.Services.Configure<TopItemSettings>(TopItemSettings.Month,
    builder.Configuration.GetSection("TopItem:Month"));
builder.Services.Configure<TopItemSettings>(TopItemSettings.Year,
    builder.Configuration.GetSection("TopItem:Year"));

builder.Services.PostConfigure<TopItemSettings>("Month", myOptions =>
{
    myOptions.Name = "post_configured_name_value";
    myOptions.Model = "post_configured_model_value";
});

var app = builder.Build();

使用 PostConfigureAll 後置設定所有設定執行個體：

using OptionsValidationSample.Configuration;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

builder.Services.AddControllersWithViews();

builder.Services.AddOptions<MyConfigOptions>()
                .Bind(builder.Configuration.GetSection(MyConfigOptions.MyConfig));

builder.Services.PostConfigureAll<MyConfigOptions>(myOptions =>
{
    myOptions.Key1 = "post_configured_key1_value";
});

Program.cs 中的存取選項

若要存取 Program.cs 中的 IOptions<TOptions> 或 IOptionsMonitor<TOptions>，請在 WebApplication.Services 上呼叫 GetRequiredService：

var app = builder.Build();

var option1 = app.Services.GetRequiredService<IOptionsMonitor<MyOptions>>()
    .CurrentValue.Option1;

其他資源

• 檢視或下載範例程式碼 \(英文\) (如何下載)