C#.NET 依赖注入中的 Captive Dependency

今天我先给大家出一道题：

    public interface IDbContext
    {
    }
    public class SqlServerDbContext : IDbContext
    {
    }
    public class LongTermSerive : BackgroundService
    {
        private readonly IDbContext _context;
        public LongTermSerive(IDbContext context)
        {
            _context = context;
        }
        protected override Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
        {
            return Task.CompletedTask;
        }
    }

builder.Services.AddScoped<IDbContext, SqlServerDbContext>();
builder.Services.AddHostedService<LongTermSerive>();

请问以上服务的注册有没有问题？
熟悉 .NET 的同学很快就会说：这当然有问题，IDbContext 是 Scope 生命周期，LongTermSerive 因为注册成了 HostedService 所以实际上它是 Singleton 生命周期。Singleton 不能持有 Scope 生命周期的服务。说的更通用一点的话就是：生命周期长的服务无法依赖生命周期比它的服务。
真的是这样吗？？？
以上回答只说对了一半。这时候肯定马上会有同学跳出来说，“这怎么会不对呢？我刚刚都试过了，VS直接报错了”。

System.AggregateException: 'Some services are not able to be constructed (Error while validating the service descriptor 'ServiceType: Microsoft.Extensions.Hosting.IHostedService Lifetime: Singleton ImplementationType: DevelopmentTest.LongTermSerive': Cannot consume scoped service 'DevelopmentTest.IDbContext' from singleton 

不要着急让我们继续分析下去。

Captive Dependency#

首先让我们澄清一个概念。像以上这种情况：当生命周期长(Singleton)的服务持有生命周期短(Scope)的服务的时候我们叫做 "Captive Dependency"(Transient不在讨论范围内)。

不知道怎么翻译成中文比较合适。微软的文档上翻译作"捕获依赖"，个人认为不太恰当。

"Captive Dependency" 会带来什么问题？

1. 生命周期短的服务会被 DI 容器及时释放，比如调用了 Dispose 方法，导致后续的操作失败。
2. 非线程安全。Singleton 的对象很容易被多个线程共享，但 Scope 的话大多数情况都是非线程安全的。比如上面的 DbContext，当在线程内共享，发生并发操作的时候程序是无法保证正确运行的。

.NET DI 支持 Captive Dependency 吗？#

当我们了解这个概念后，上面的问题可以转换成 " .NET DI 支持 Captive Dependency 吗？"。

根据上一次我们的文章的内容，我们知道 .NET DI 的行为是跟所在的环境有关系的。所以讨论这个问题我们还是要分开来看待：

• Development 环境下，.NET DI 会在构建 ServiceProvider 的时候去校验服务的依赖关系。这个时候就会像上面提到的一样，直接报错。
• 非 Development 环境下在构建 ServiceProvider 的时候不会校验服务间的依赖关系，程序有可能正确运行。为什么说是有可能呢？因为这个完全取决与你的代码是怎么写的。也许你短生命周期的服务在某些场景下正巧可以工作，又或者正巧不能工作。但是有一点是明确的，就是 Captive Dependency 是危险的。因为当你注册成 Scope 或者 Transient 的时候往往是带了某种暗示。比如 Scope 对象是非线程安全的。显然 Socpe 服务的编写者没有义务去考虑被 Singleton 服务依赖时候的问题。
• 手动开启 ValidateScopes = true 的时候不管什么环境下都会进行依赖关系的校验，类似 Development 环境下。

总结#

现在我们可以作一个总结：
.NET DI 是支持 Captive Dependency 的，但是在 Development 环境下或者手动开启 ValidateScopes = true 的时候它不支持，它会阻止 Captive Dependency。换句话说 .NET DI 在阻止 Captive Dependency 上只做了一半的工作，并不能 100% 确保不发生 Captive Dependency。开发者们在写代码的时候还是要自己注意了，不能完全依赖 .NET 的检测。
关于这个问题，我也在 .NET Runtime 的 Repository 下开了一个 ticket 进行讨论。微软给出的理由是基于性能的考虑，生产环境这个校验默认不开启。其实我个人觉得微软应该不管在什么环境下都默认开启校验，尽可能的避免 Captive Dependency。因为 90% 的项目其实并不在乎这点性能开销。如果你的应用程序真的很在乎性能那么可以手动关闭这个校验，这个时候开发者自己需要完全对这个依赖关系负责。

https://blog.ploeh.dk/2014/06/02/captive-dependency/
https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/core/extensions/dependency-injection-guidelines#captive-dependency
https://github.com/dotnet/runtime/discussions/109491