AOP框架Dora.Interception 3.0 [2]: 实现原理

和所有的AOP框架一样，我们必须将正常的方法调用进行拦截，才能将应用到当前方法上的所有拦截器纳入当前调用链。Dora.Interception采用 IL Eimit 的方式实现对方法调用的拦截，接下来我们就来聊聊大致的实现原理。

一、与依赖注入框架的无缝集成

由于Dora.Interception是为.NET Core定制的AOP框架，而依赖注入是.NET Core基本的编程方式，所以Dora.Interception最初就是作为一个依赖注入框架的扩展而涉及的。我们知道.NET Core的依赖注入框架支持三种服务实例提供方式。由于Dora.Interception最终会利用IL Emit的方式动态生成目标实例的类型，所以它只适合 第一种服务注册方式 。

• 如果注册的是一个服务类型，最终会选择一个匹配的构造函数来创建服务实例；
• 如果注册的是一个服务实例创建工厂，那么目标服务实例就由该工厂来创建；
• 如果注册的是一个服务实例，那么它会直接作为目标服务实例。

二、两种拦截方式

.NET Core的依赖注入框架采用ServiceDescriptor对象来描述服务注册。拦截器最终会注册到ImplementationType 属性表示的实现类型上，所以Dora.Interception需要根据该类型生成一个可以被拦截的代理类型。针对ServiceType属性表示的服务类型的不同，我们会采用不同的代码生成方式。

针对接口

如果注册服务时提供的是一个接口和它的实现类型，我们会按照如下的方式来生成可被拦截的代理类型。假设接口和实现类型分别为IFoobar和Foobar，那么我们会生成一个同样实现IFoobar接口的FoobarProxy类型。FoobarProxy对象是对Foobar对象的封装，对于它实现的方法来说，如果没有拦截器应用到Foobar类型对应的方法上，它只需要调用封装的这个Foobar对象对应的方法就可以了。反之，针对拦截器的调用将会注入到FoobarProxy实现的方法中。

针对类型

如果注册是提供的服务类型并不是一个接口，而是一个类型，比如服务类型和实现类型都是Foobar，上述的代码生成机制就不适用了。此时我们要求Foobar必须是一个非封闭（Sealed）的类型，而且拦截器只能应用到它的虚方法上。基于这种假设，我们生成的代理类型FoobarProxy实际上市Foobar的子类，如果拦截器应用到Foobar的某个 虚方法 上，FoobarProxy只需要重写这个方法将应用的拦截器注入到方法调用管道中。

三、ICodeGenerator & ICodeGeneratorFactory

上述针对IL Emit的动态代理类型生成体现在如下这个ICodeGenerator接口上，该接口唯一的方法GenerateInterceptableProxyClass会根据提供的上下文信息生成可被拦截的代理类型。作为代码生成上下文的的CodeGenerationContext对象来说，它除了提供服务注册的类型和实现类型之外，它还提供了IInterceptorRegistry对象。

public interface ICodeGenerator
{
    Type GenerateInterceptableProxyClass(CodeGenerationContext  context);
}

public class CodeGenerationContext
{   
    public Type InterfaceOrBaseType { get; }
    public Type TargetType { get; }
    public IInterceptorRegistry Interceptors { get; }

    public CodeGenerationContext(Type baseType, IInterceptorRegistry interceptors );   
    public CodeGenerationContext(Type @interface, Type targetType, IInterceptorRegistry interceptors);
}

IInterceptorRegistry接口在Dora.Interception中表示某个类型针对拦截器的注册。它的IsEmpty表示拦截器是否应用到目标类型的任意成员中；IsInterceptable方法帮助我们确定指定的方法是否应用了拦截器；应用到某个方法的所有拦截器可以通过GetInterceptor方法提取出来。

public interface IInterceptorRegistry
{   
    bool IsEmpty { get; }
    InterceptorDelegate GetInterceptor(MethodInfo methodInfo);
    bool IsInterceptable(MethodInfo methodInfo);
    MethodInfo GetTargetMethod(MethodInfo methodInfo);
}

如果我们需要得到针对某个类型的IInterceptorRegistry对象，可以调用IInterceptorResolver接口的如下两个GetInterceptors方法重载。

public interface IInterceptorResolver
{    
    IInterceptorRegistry GetInterceptors(Type initerfaceType, Type targetType);
    IInterceptorRegistry GetInterceptors(Type targetType);
}

与代码生成相关的还具有如下这个ICodeGeneratorFactory接口，它是创建ICodeGenerator的工厂。

四、ServiceDescriptor的转换

由于服务实例最终是通过依赖注入框架提供的，而最终得到怎样的服务实例则由最初的服务注册决定。为了让依赖注入框架能够提供一个可被拦截的代理对象，而不是原始的目标对象，我们必须 改变初始的服务注册 ，为此我们定义了如下这个InterceptableServiceDescriptor。如下面的代码片段所示，InterceptableServiceDescriptor实际是一个基于工厂的ServiceDescriptor，创建代理对象的逻辑体现在GetImplementationFactory方法返回Func<IServiceProvider, object >对象上。

public sealed class InterceptableServiceDescriptor : ServiceDescriptor, IInterceptableServiceDescriptor
{
    private readonly Type _targetType;
        : base(serviceType, GetImplementationFactory(serviceType, implementationType), lifetime)
    {
        if (serviceType.IsGenericTypeDefinition)
        {
            throw new ArgumentException("Open generic type (generic type definition) is not support", nameof(serviceType));
        }
        _targetType = implementationType;
    }

    Type IInterceptableServiceDescriptor.TargetType => _targetType;

    private static Func<IServiceProvider, object> GetImplementationFactory(Type serviceType, Type implementationType)
    {
        return serviceProvider =>
        {
            var interceptorResolver = serviceProvider.GetRequiredService<IInterceptorResolver>();
            var codeGeneratorFactory = serviceProvider.GetRequiredService<ICodeGeneratorFactory>();
            var factoryCache = serviceProvider.GetRequiredService<IInterceptableProxyFactoryCache>();
            if (serviceType.IsInterface)
            {
                var interceptors = interceptorResolver.GetInterceptors(serviceType, implementationType);
                if (interceptors.IsEmpty)
                {
                    return ActivatorUtilities.CreateInstance(serviceProvider, implementationType);
                }
                else
                {
                    var target = ActivatorUtilities.CreateInstance(serviceProvider, implementationType);
                    return factoryCache.GetInstanceFactory(serviceType, implementationType).Invoke(target);
                }
            }
            else
            {
                var interceptors = interceptorResolver.GetInterceptors(implementationType);
                if (interceptors.IsEmpty)
                {
                    return ActivatorUtilities.CreateInstance(serviceProvider, implementationType);
                }
                else
                {
                    return factoryCache.GetTypeFactory(implementationType).Invoke(serviceProvider);
                }
            }
        };
    }
}

我们可以利用提供的如下的扩展方法直接创建InterceptableServiceDescriptor 对象作为服务注册。

public static class AddInterceptionExtensions
{   
    public static IServiceCollection AddInterceptable(this IServiceCollection services, Type serviceType, Type implementationType, ServiceLifetime lifetime);
   
    public static IServiceCollection AddTransientInterceptable(this IServiceCollection services, Type serviceType, Type implementationType);
    public static IServiceCollection AddScopedInterceptable(this IServiceCollection services, Type serviceType, Type implementationType);
    public static IServiceCollection AddSingletonInterceptable(this IServiceCollection services, Type serviceType, Type implementationType);
    public static IServiceCollection AddInterceptable<TService, TImplementation>(this IServiceCollection services, ServiceLifetime lifetime);
    public static IServiceCollection AddTransientInterceptable<TService, TImplementation>(this IServiceCollection services);
    public static IServiceCollection AddScopedInterceptable<TService, TImplementation>(this IServiceCollection services);
    public static IServiceCollection AddSingletonInterceptable<TService, TImplementation>(this IServiceCollection services);

    public static IServiceCollection TryAddInterceptable(this IServiceCollection services, Type serviceType, Type implementationType, ServiceLifetime lifetime);
    public static IServiceCollection TryAddTransientInterceptable(this IServiceCollection services, Type serviceType, Type implementationType);
    public static IServiceCollection TryAddScopedInterceptable(this IServiceCollection services, Type serviceType, Type implementationType);
    public static IServiceCollection TryAddSingletonInterceptable(this IServiceCollection services, Type serviceType, Type implementationType);
    public static IServiceCollection TryAddInterceptable<TService, TImplementation>(this IServiceCollection services, ServiceLifetime lifetime);
    public static IServiceCollection TryAddInterceptable<TService, TImplementation>(this IServiceCollection services);
    public static IServiceCollection TryAddScopedInterceptable<TService, TImplementation>(this IServiceCollection services);
    public static IServiceCollection TryAddSingletonInterceptable<TService, TImplementation>(this IServiceCollection services);

    public static IServiceCollection TryAddEnumerableInterceptable(this IServiceCollection services, Type serviceType, Type implementationType, ServiceLifetime lifetime);
    public static IServiceCollection TryAddEnumerableInterceptable<TService, TImplementation>(this IServiceCollection services, ServiceLifetime lifetime)
}

五、另一种改变服务注册的方式

如果我们依然希望采用默认提供的服务注册API，那么我们可以将服务注册的转换实现在利用IServiceCollection集合创建IServiceProvider对象的时候，为此我们定义了如下这个 BuildInterceptableServiceProvider 扩展方法。顺便说一下，另一个AddInterception扩展方法用来注册Dora.Interception框架自身的一些核心服务。BuildInterceptableServiceProvider方法内部会调用这个方法，如果没有采用这种方式来创建IServiceProvider对象，AddInterception扩展方法必须显式调用。

public static class ServiceCollectionExtensions
{   
    public static IServiceProvider BuildInterceptableServiceProvider(this IServiceCollection services, Action<InterceptionBuilder> configure = null);
    public static IServiceCollection AddInterception(this IServiceCollection services, Action<InterceptionBuilder> configure = null);
}

六、InterceptableServiceProviderFactory

.NET Core依赖注入框架利用自定义的IServiceProviderFactory<TContainerBuilder>实现与第三方依赖注入框架的整合。如下这个的InterceptableServiceProviderFactory是我们为Dora.Interception定义的实现类型。

public sealed class InterceptableServiceProviderFactory : IServiceProviderFactory<IServiceCollection>
{   
    public InterceptableServiceProviderFactory(ServiceProviderOptions options, Action<InterceptionBuilder> configure);   
    public IServiceCollection CreateBuilder(IServiceCollection services);
    public IServiceProvider CreateServiceProvider(IServiceCollection containerBuilder);
}

为了在服务承载应用（含ASP.NET Core应用）更好地使用Dora.Interception，可以调用我们为IHostBuilder定义的UseInterceptableServiceProvider扩展方法，该方法会帮助我们完成针对InterceptableServiceProviderFactory的注册。

public static class HostBuilderExtensions
{
    public static IHostBuilder UseInterceptableServiceProvider(this IHostBuilder builder,ServiceProviderOptions options = null,Action<InterceptionBuilder> configure = null);
}

我们在《 AOP框架Dora.Interception 3.0 [1]: 编程体验 》提供的演示程序（如下所示）正是调用了这个UseInterceptableServiceProvider方法。

public class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        Host.CreateDefaultBuilder()
            .UseInterceptableServiceProvider(configure: Configure)
            .ConfigureWebHostDefaults(buider => buider.UseStartup<Startup>())
            .Build()
            .Run();

        static void Configure(InterceptionBuilder interceptionBuilder)
        {
            interceptionBuilder.AddPolicy(policyBuilder => policyBuilder
                .For<CacheReturnValueAttribute>(order: 1, cache => cache
                    .To<SystemClock>(target => target
                        .IncludeMethod(clock => clock.GetCurrentTime(default)))));
        }
    }
}