隨著 .NET Core 的發展，它逐漸成為構建跨平臺、高性能 Web 應用的首選框架。了解 .NET Core 的應用啟動流程是開發者成功使用該框架的關鍵，尤其是在調試、優化和部署時。本文將深入探討 .NET Core 的應用啟動過程，從創建 Web 主機、配置服務、處理請求到啟動 Web 服務器的每個環節，幫助開發者更加高效地管理應用的生命周期。

1. .NET Core 啟動概述

在 .NET Core 中，應用的啟動過程包括了多個步驟，從創建主機、配置依賴注入（DI）、設置中間件管道到啟動 Web 服務器，最后處理請求并返回響應。每個步驟都非常關鍵，正確理解和配置這些步驟可以顯著提高應用的性能、可擴展性和維護性。

.NET Core 提供了靈活的配置方式，使得開發者能夠控制應用的各個方面。同時，.NET Core 的啟動流程非常簡潔，可以通過最少的代碼實現強大的功能。

2. .NET Core 應用啟動過程詳解

2.1 創建 Web 主機

在 .NET Core 中，Web 主機是應用生命周期的核心組件，負責管理 Web 服務器、加載配置文件、處理日志記錄和其他相關的服務。主機是啟動應用的第一步，它通常通過 Host.CreateDefaultBuilder() 創建。

在較新的版本中，.NET Core 推出了簡化的啟動方式，使用 WebApplication.CreateBuilder() 來創建應用主機和配置相關服務，減去了許多冗余的代碼。這種方式更直觀、易于使用，并減少了開發者的工作量。

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

通過 CreateBuilder()，.NET Core 會自動為應用配置好默認的 Web 主機、日志記錄、配置系統等內容，開發者只需關心服務的注冊和請求管道的配置。

2.2 配置服務（依賴注入）

依賴注入（DI）是 .NET Core 的核心特性之一，它使得管理和注入服務變得更加靈活。在啟動過程中，開發者需要注冊服務到 DI 容器中。這些服務包括數據庫連接、身份驗證、緩存、日志記錄等。服務的注冊通常發生在 ConfigureServices 方法中，開發者可以通過 builder.Services 進行服務的注冊。

例如，在應用啟動時注冊 MVC 控制器和數據庫上下文：

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

// 注冊 MVC 服務
builder.Services.AddControllersWithViews();

// 注冊數據庫上下文（以 EF Core 為例）
builder.Services.AddDbContext<ApplicationDbContext>(options =>
    options.UseSqlServer(builder.Configuration.GetConnectionString("DefaultConnection")));

// 注冊身份驗證服務
builder.Services.AddAuthentication("Bearer")
    .AddJwtBearer(options =>
    {
        options.Authority = builder.Configuration["Auth:Authority"];
        options.Audience = builder.Configuration["Auth:Audience"];
    });

在這里，我們通過 builder.Services 注冊了控制器、數據庫上下文和身份驗證服務。所有注冊的服務都會被添加到 DI 容器中，在應用運行時自動管理和注入。

2.3 構建請求處理管道

一旦服務注冊完畢，接下來就需要配置請求處理管道。在 .NET Core 中，中間件負責處理 HTTP 請求，它們按照順序依次執行。每個中間件可以處理請求、修改響應或終止請求的處理。

例如，常見的中間件包括：

• 異常處理
• HTTPS 重定向
• 靜態文件處理
• 路由配置
• 身份驗證和授權

開發者通過 app.Use* 方法來配置中間件，并通過 app.Map* 來定義路由和請求的處理方式。

var app = builder.Build();

// 開發環境下顯示詳細異常信息
if (app.Environment.IsDevelopment())
{
    app.UseDeveloperExceptionPage();
}
else
{
    app.UseExceptionHandler("/Home/Error");
    app.UseHsts(); // 啟用 HSTS
}

// 啟用 HTTPS 重定向
app.UseHttpsRedirection();

// 靜態文件服務
app.UseStaticFiles();

// 配置路由和控制器
app.UseRouting();
app.UseAuthentication();
app.UseAuthorization();

// 映射默認路由
app.MapControllerRoute(
    name: "default",
    pattern: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");

app.Run(); // 啟動應用

在這段代碼中，我們使用了多個中間件來處理不同的任務：

• UseDeveloperExceptionPage：在開發環境中顯示詳細的錯誤信息。
• UseExceptionHandler 和 UseHsts：在生產環境中處理異常并啟用 HSTS（HTTP 嚴格傳輸安全）。
• UseHttpsRedirection：將 HTTP 請求重定向為 HTTPS。
• UseStaticFiles：為 Web 應用提供靜態文件支持，如 CSS、JavaScript 和圖片。
• UseRouting 和 UseAuthentication：配置路由和身份驗證中間件。

所有中間件都按照順序執行，直到請求被處理或被終止。

2.4 啟動 Web 服務器

當請求管道配置完畢后，最后一步是啟動 Web 服務器，并開始處理傳入的 HTTP 請求。默認情況下，.NET Core 使用 Kestrel 作為 Web 服務器，Kestrel 是一個高性能的跨平臺 HTTP 服務器。通過 app.Run() 方法，開發者可以啟動應用并開始監聽來自客戶端的請求。

app.Run(); // 啟動應用

此外，開發者可以通過 builder.WebHost.ConfigureKestrel() 來進一步配置 Kestrel 服務器。例如，配置 Kestrel 監聽的端口：

builder.WebHost.ConfigureKestrel(options =>
{
    options.ListenAnyIP(5000); // 配置 Kestrel 監聽端口
});

3. .NET Core 新特性與改進

隨著 .NET Core 的不斷發展，多個版本逐步引入了新的特性和優化，使得開發者可以更高效地構建和部署應用。

3.1 WebApplication 類的引入

在 .NET Core 8 及以后版本中，WebApplication 類成為了創建和配置 Web 應用的核心類。通過 WebApplication.CreateBuilder() 方法，開發者可以更加簡潔地初始化應用，配置服務和中間件。

3.2 性能優化

.NET Core 在啟動性能、請求處理速度和內存管理等方面進行了顯著優化。尤其是處理高并發請求時，.NET Core 展現出了極強的性能優勢。通過對 Kestrel 服務器、請求管道和內存管理的優化，.NET Core 8 為開發者提供了更高效的 Web 開發體驗。

3.3 跨平臺與容器化支持

.NET Core 完美支持跨平臺開發，能夠運行在 Windows、Linux 和 macOS 上，適用于多種部署環境。尤其是在云原生和微服務架構中，.NET Core 可以輕松地容器化部署，支持 Docker 和 Kubernetes 等容器化技術。

3.4 簡化的中間件配置

隨著 .NET Core 的發展，中間件的配置方式也變得更加簡潔。WebApplication 類的引入使得配置過程更加清晰，開發者可以更輕松地管理和調整中間件。

4. 總結

.NET Core 的應用啟動過程從創建 Web 主機、注冊服務、配置請求處理管道到啟動 Web 服務器，每個步驟都至關重要。通過 WebApplication.CreateBuilder() 和簡化的中間件配置，開發者能夠以最小的代碼量構建高效、可維護的 Web 應用。

此外，.NET Core 在性能優化、跨平臺支持、容器化部署等方面的持續改進，使得它成為構建現代 Web 應用的理想選擇。理解和掌握應用啟動過程，不僅能夠幫助開發者提升開發效率，還能在調試、優化和擴展時為應用提供更強的靈活性和可擴展性。