一：背景
1. 讲故事
前几天有位朋友让我有时间分析一下 aspnetcore 中为什么向 ServiceCollection 中注入的 Class 可以做到 Singleton，Transient，Scoped，挺有意思，这篇就来聊一聊这一话题，自从 core 中有了 ServiceCollection, 再加上流行的 DDD 模式，相信很多朋友的项目中很少能看到 new 了，好歹 spring 十几年前就是这么干的。
二：Singleton,Transient,Scoped 基本用法
分析源码之前，我觉得有必要先介绍一下它们的玩法，为方便演示，我这里就新建一个 webapi 项目，定义一个 interface 和 concrete ，代码如下：
{ private string guid; public OrderService(){ guid = $"时间:{DateTime.Now}, guid={ Guid.NewGuid()}"; } public override string ToString(){ return guid; } } public interface IOrderService { }public class OrderService : IOrderService
1. AddSingleton
正如名字所示它可以在你的进程中保持着一个实例，也就是说仅有一次实例化，不信的话代码演示一下哈。
public class Startup { public void ConfigureServices(IServiceCollection services){ services.AddControllers(); services.AddSingleton(); } } [ApiController] [Route("[controller]")]public class WeatherForecastController : ControllerBase { IOrderService orderService1; IOrderService orderService2;public WeatherForecastController(IOrderService orderService1, IOrderService orderService2){this.orderService1 = orderService1;this.orderService2 = orderService2; } [HttpGet]public string Get(){ Debug.WriteLine($"{this.orderService1}\r\n{this.orderService2} \r\n ------");return "helloworld"; } }
接着运行起来多次刷新页面，如下图：
可以看到，不管你怎么刷新页面，guid都是一样，说明确实是单例的。
2. AddScoped
正从名字所述：Scope 就是一个作用域，那在 webapi 或者 mvc 中作用域是多大呢？对的，就是一个请求，当然请求会穿透 Presentation, Application, Repository 等等各层，在穿层的过程中肯定会有同一个类的多次注入，那这些多次注入在这个作用域下维持的就是单例，如下代码所示：
public void ConfigureServices(IServiceCollection services){ services.AddControllers(); services.AddScoped(); }
运行起来多次刷新页面，如下图：
很明显的看到，每次刷 UI 的时候，guid都会变，而在同一个请求 (scope) 中 guid 是一样的。
3. AddTransient
前面大家也看到了，要么作用域是整个进程，要么作用域是一个请求，而这里的 Transient 就没有作用域概念了，注入一次 实例化一次，不信的话上代码给你看呗。
public void ConfigureServices(IServiceCollection services){ services.AddControllers(); services.AddTransient(); }
从图中可以看到，注入一次就 new 一次，非常简单吧，当然了，各有各的应用场景。
之前不清楚的朋友到现在应该也明白了这三种作用域，接下来继续思考的一个问题就是，这种作用域是如何做到的呢？要想回答这个问题，只能研究源代码了。
三：源码分析
aspnetcore 中的 IOC 容器是 ServiceCollection，你可以向 IOC 中注入不同作用域的类，最后生成 provider，如下代码所示：
var services = new ServiceCollection(); services.AddSingleton();var provider = services.BuildServiceProvider();
1. AddSingleton 的作用域是如何实现的
通常说到单例，大家第一反应就是 static，但是一般 ServiceCollection 中会有成百上千个 AddSingleton 类型，都是静态变量是不可能的，既然不是 static，那就应该有一个缓存字典什么的，其实还真的有这么一个。
1)RealizedServices 字典
每一个 provider 内部都会有一个 叫做 RealizedServices 的字典，这个 字典 将会在后面充当缓存存在， 如下图：
从上图中可以看到，初始化的时候这个字典什么都没有，接下来执行var orderService = provider.GetService();效果如下图：
可以看到 RealizedServices 中已经有了一个 service 记录了，接着往下执行var orderService2 = provider.GetService();，最终会进入到CallSiteRuntimeResolver.VisitCache方法判断实例是否存在，如下图：
仔细看上面代码的这句话:if (!resolvedServices.TryGetValue(callSite.Cache.Key, out obj))一旦字典存在就直接返回，否则就要执行 new 链路，也就是this.VisitCallSiteMain。
综合来看，这就是为什么可以单例的原因，如果不明白可以拿 dnspy 仔细琢磨琢磨。。。
2. AddTransient 源码探究
前面大家也看到了，provider 里面会有一个 DynamicServiceProviderEngine 引擎类，引擎类中用 字典缓存 来解决单例问题，可想而知，AddTransient 内部肯定是没有字典逻辑的，到底是不是呢？调试一下呗。
和单例一样，最终解析都是由 CallSiteRuntimeResolver 负责的，AddTransient 内部会走到 VisitDisposeCache 方法，而这里会一直走this.VisitCallSiteMain(transientCallSite, context)来进行 实例的 new 操作，还记得单例是怎么做的吗？它会在这个 VisitCallSiteMain 上包一层 resolvedServices 判断，? 继续追一下 VisitCallSiteMain 方法吧，这个方法最终会走 CallSiteKind.Constructor 分支调用你的构造函数,代码如下：
protected virtual TResult VisitCallSiteMain(ServiceCallSite callSite, TArgument argument){ switch (callSite.Kind) { case CallSiteKind.Factory: return this.VisitFactory((FactoryCallSite)callSite, argument); case CallSiteKind.Constructor: return this.VisitConstructor((ConstructorCallSite)callSite, argument); case CallSiteKind.Constant: return this.VisitConstant((ConstantCallSite)callSite, argument); case CallSiteKind.IEnumerable: return this.VisitIEnumerable((IEnumerableCallSite)callSite, argument); case CallSiteKind.ServiceProvider: return this.VisitServiceProvider((ServiceProviderCallSite)callSite, argument); case CallSiteKind.ServiceScopeFactory: return this.VisitServiceScopeFactory((ServiceScopeFactoryCallSite)callSite, argument); } throw new NotSupportedException(string.Format("Call site type {0} is not supported", callSite.GetType())); }
最终由 VisitConstructor 对我的实例代码的构造函数进行调用，所以你应该理解了为啥每次注入都会new一次。如下图：
3. AddScoped 源码探究
当你明白了 AddSingleton， AddTransient 的原理，我想 Scoped 也是非常容易理解的，肯定是一个 scoped 一个 RealizedServices 对吧，不信的话继续上代码哈。
static void Main(string[] args){ var services = new ServiceCollection(); services.AddScoped();var provider = services.BuildServiceProvider();var scoped1 = provider.CreateScope();var scoped2 = provider.CreateScope();while (true) {var orderService = scoped1.ServiceProvider.GetService();var orderService2 = scoped2.ServiceProvider.GetService(); Console.WriteLine(orderService); Thread.Sleep(1000); } }
然后看一下 scoped1 和 scoped2 是不是都存在独立的缓存字典。
从图中可以看到，scoped1 和 scoped2 中的 ResolvedServices 拥有不用的count，也就说明两者是独立存在的，相互不影响。
四：总结
很多时候大家都这么习以为常的用着，突然有一天被问起还是有点懵逼的，所以时常多问自己几个为什么还是很有必要的哈???。
