第22天：中介軟體與服務注入

課程簡介

在今天的課程中，我們將探討 中介軟體（Middleware） 和 服務注入（Dependency Injection, DI），這是 ASP.NET Core 的兩個關鍵功能。中介軟體允許開發者攔截和修改 HTTP 請求或回應，服務注入則提供了一種管理和注入依賴的有效方式，使應用程式更加模組化和易於測試。

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學習目標

• 了解中介軟體的概念與工作原理
• 學習如何在 ASP.NET Core 中建立與使用中介軟體
• 掌握服務注入的基本概念與應用
• 學會如何在應用程式中注入自訂服務

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課程內容

1. 中介軟體（Middleware）

中介軟體 是 ASP.NET Core 中的請求處理管道中的一部分。每個中介軟體都是獨立的模組，它可以處理請求和回應，並將控制權傳遞給管道中的下一個中介軟體。

中介軟體的工作原理：

當應用程式接收到一個 HTTP 請求時，請求會按照管道中的順序通過一系列的中介軟體，每個中介軟體都可以檢查、修改請求或回應，或者直接處理請求並結束流程。

中介軟體範例：

public class RequestLoggingMiddleware
{
    private readonly RequestDelegate _next;

    public RequestLoggingMiddleware(RequestDelegate next)
    {
        _next = next;
    }

    public async Task Invoke(HttpContext context)
    {
        Console.WriteLine($"Request: {context.Request.Method} {context.Request.Path}");
        await _next(context);
        Console.WriteLine($"Response: {context.Response.StatusCode}");
    }
}

在 Startup.cs 中註冊中介軟體：

public void Configure(IApplicationBuilder app)
{
    app.UseMiddleware<RequestLoggingMiddleware>();
    app.UseRouting();
    app.UseEndpoints(endpoints =>
    {
        endpoints.MapControllers();
    });
}

這段程式碼展示了如何建立一個簡單的中介軟體來記錄 HTTP 請求與回應，並將其註冊到 ASP.NET Core 應用程式的管道中。

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2. 內建中介軟體

ASP.NET Core 提供了許多內建的中介軟體，用來處理常見的任務，例如靜態檔案服務、錯誤處理、身份驗證等。

常見的內建中介軟體：

• UseStaticFiles：提供靜態檔案支援，如 CSS、JS 檔案。
• UseRouting：啟用路由功能。
• UseAuthentication：啟用身份驗證機制。
• UseAuthorization：啟用授權功能。

使用範例：

public void Configure(IApplicationBuilder app)
{
    app.UseStaticFiles(); // 提供靜態檔案
    app.UseRouting();      // 啟用路由
    app.UseAuthentication(); // 啟用身份驗證
    app.UseAuthorization();  // 啟用授權
    app.UseEndpoints(endpoints =>
    {
        endpoints.MapControllers();
    });
}

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3. 服務注入（Dependency Injection, DI）

依賴注入 是 ASP.NET Core 的一個核心功能，它允許開發者將對象的依賴從應用程式的其他部分分離出來。這樣做可以提升應用程式的可測試性和靈活性，因為不同部分之間的依賴關係可以輕鬆地管理和替換。

服務注入的工作原理：

ASP.NET Core 提供了一個內建的 IoC 容器，開發者可以在 Startup.cs 中將服務註冊到容器中，然後在應用程式的任何地方請求這些服務。

註冊服務：

在 Startup.cs 中，我們可以使用 ConfigureServices 方法來註冊服務：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddScoped<IMyService, MyService>();
}

使用服務注入：

在控制器或其他類別中，可以通過建構函式注入的方式使用服務：

public class HomeController : Controller
{
    private readonly IMyService _myService;

    public HomeController(IMyService myService)
    {
        _myService = myService;
    }

    public IActionResult Index()
    {
        var result = _myService.GetData();
        return View(result);
    }
}

在這個範例中，HomeController 需要一個 IMyService 物件，我們通過建構函式注入的方式將這個服務傳遞給控制器。

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4. 服務的生命週期

ASP.NET Core 支援三種不同的服務生命週期：

• 瞬態（Transient）：每次請求服務時，皆會產生一個新的實例。
• 範圍（Scoped）：每個 HTTP 請求共享同一個服務實例。
• 單例（Singleton）：應用程式的生命週期內，所有請求共享同一個服務實例。

註冊服務時指定生命週期：

services.AddTransient<IMyService, MyService>();  // 瞬態
services.AddScoped<IMyService, MyService>();    // 範圍
services.AddSingleton<IMyService, MyService>(); // 單例

選擇合適的生命週期非常重要，應根據服務的使用情境來決定。例如，數據庫連接通常註冊為範圍（Scoped），因為每個請求都應該使用不同的連接實例。

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5. 自訂服務的建立與注入

除了內建的服務，開發者也可以自訂服務，並將其注入到應用程式的各個部分。

建立自訂服務：

public interface IMyService
{
    string GetData();
}

public class MyService : IMyService
{
    public string GetData()
    {
        return "這是來自 MyService 的資料";
    }
}

註冊與注入自訂服務：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddScoped<IMyService, MyService>();
}

然後在控制器中注入並使用這個自訂服務：

public class MyController : Controller
{
    private readonly IMyService _myService;

    public MyController(IMyService myService)
    {
        _myService = myService;
    }

    public IActionResult Index()
    {
        var data = _myService.GetData();
        return View(data);
    }
}

這樣的架構讓應用程式的依賴關係更加清晰和靈活，並提升了可測試性。

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實作練習

1. 建立中介軟體
   • 創建一個自訂中介軟體來記錄 HTTP 請求的資訊，並將其加入到管道中。
   • 試著調整中介軟體的順序，觀察對請求處理流程的影響。
2. 服務注入
   • 建立一個自訂服務，該服務提供一些數據，並將其注入到控制器中。
   • 將服務註冊為不同的生命週期（Transient、Scoped、Singleton），並測試其行為差異。

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教學重點

• 了解中介軟體在 ASP.NET Core 中的角色，學會如何建立與使用自訂中介軟體。
• 掌握服務注入的概念，學會如何使用內建的 IoC 容器來管理應用程式中的依賴關係。
• 理解服務的不同生命週期，以及如何根據應用場景選擇合適的生命週期。

在接下來的課程中，我們將探討 身份驗證與授權 的核心概念，並學習如何在 ASP.NET Core 中進行應用程式的安全性配置。