C#.NET Autofac 详解

简介

Autofac 是一个成熟的、功能丰富的 .NET 依赖注入（DI）容器。

相比于内置容器，它额外提供：模块化注册、装饰器（Decorator）、拦截器（Interceptor）、强o的属性/方法注入支持、基于约定的程序集扫描等特性。

核心组件

• ContainerBuilder：用于注册服务的构建器

• IContainer：服务容器，负责解析依赖

• ILifetimeScope：生命周期作用域，管理对象生命周期

• Module：模块化注册的基类

核心特性

灵活的服务注册

• 支持按类型、实例、工厂、委托等多种方式注册；

• 支持开放泛型（IRepository<T> → Repository<T>）、条件注册。

生命周期管理

• 同样有 Singleton、InstancePerDependency（每次）、InstancePerLifetimeScope（等同于 Scoped）、InstancePerMatchingLifetimeScope（自定义标签作用域）等多种模式。

模块化（Module）

• 通过继承 Module 将相关注册逻辑封装为可复用、可拆分的单元；

• 支持自动加载整个程序集中的 Module。

装饰器（Decorator）

• 可以很方便地为某个服务添加一层或多层“外衣”，例如日志、缓存等横切逻辑。

拦截器（Interceptor）

• 基于 Castle DynamicProxy，自动在方法调用前后执行 AOP 逻辑，如性能监控、事务管理等。

程序集扫描

• 支持按命名空间、接口、特性等约定，将多个实现一行注册。

基本使用

引入 NuGet

Install-Package Autofac
Install-Package Autofac.Extensions.DependencyInjection   # ASP.NET Core 集成

最简示例

using Autofac;

var builder = new ContainerBuilder();

// 1. 注册具体类型（默认使用 Transient 生命周期）
builder.RegisterType<OrderService>();

// 2. 注册接口与实现
builder.RegisterType<DbOrderRepository>().As<IOrderRepository>();

// 3. 注册单例
builder.RegisterType<AppConfig>().SingleInstance();

// 4. 注册工厂方法
builder.Register(c => new HttpClient()).InstancePerLifetimeScope();

builder.Register(c => {
    var config = c.Resolve<IConfiguration>();
    return new MyService(config.GetConnectionString("Default"));
}).As<IMyService>();

// 5. 注册已存在的实例
var logger = new NLogLogger();
builder.RegisterInstance(logger).As<ILogger>();

// 6. 注册开放泛型类型
builder.RegisterGeneric(typeof(MyRepository<>)).As(typeof(IRepository<>));

// 构建容器
var container = builder.Build();

// 从容器中解析服务
using (var scope = container.BeginLifetimeScope()) {
    var service = scope.Resolve<OrderService>();
}

服务暴露 (Exposing Services)

As<T>(): 将组件暴露为特定服务类型 T (通常是接口)

builder.RegisterType<EmailSender>().As<IEmailSender>();

As<TService1, TService2>(): 将组件暴露为多个服务类型

builder.RegisterType<FileLogger>().As<ILogger, IFileLogger>();

AsImplementedInterfaces(): 将组件暴露为其实现的所有公共接口

builder.RegisterType<CustomerRepository>().AsImplementedInterfaces();
// 等同于 .As<ICustomerRepository, IRepository<Customer>, ...>()

AsSelf(): 将组件暴露为其自身类型。通常与其他 .As() 一起使用

builder.RegisterType<MySpecialService>().AsSelf().As<ISpecialService>();

生命周期（Scope）管理

生命周期	对应 Autofac 方法	场景
瞬时 / 每次依赖	.InstancePerDependency() (默认)	无状态、轻量对象
单例 / 容器范围	.SingleInstance()	线程安全、全局共享
每个生命周期作用域	.InstancePerLifetimeScope()	类似 ASP.NET Core 的 Scoped 模式
每个 HTTP 请求内单例	.InstancePerRequest()	仅 ASP.NET Core 集成支持
自定义标记作用域	.InstancePerMatchingLifetimeScope("tag")	某些特定操作需独立作用域

builder.RegisterType<CacheService>()
       .As<ICacheService>()
       .SingleInstance();

builder.RegisterType<DbContext>()
       .AsSelf()
       .InstancePerLifetimeScope();

var tagScope = container.BeginLifetimeScope("unitOfWork");
var ctx = tagScope.Resolve<DbContext>();  // 属于 "unitOfWork" 作用域

高级特性

属性注入

public class MyService {
    [Inject] // 注入属性
    public ILogger Logger { get; set; }  // 自动注入的属性
}

// 注册时启用属性注入
builder.RegisterType<MyService>()
       .ProjertiesAutowired();

手动解析

public class MyService
{
    private readonly IComponentContext _context;

    public MyService(IComponentContext context)
    {
        _context = context;
    }

    public void DoWork()
    {
        var userService = _context.Resolve<IUserService>();
        // 使用 userService
    }
}

命名与键控服务

// 注册多个实现，使用命名区分
builder.RegisterType<SqlDbContext>().Named<DbContext>("sql");
builder.RegisterType<MongoDbContext>().Named<DbContext>("mongo");

// 解析时指定名称
var sqlContext = scope.ResolveNamed<DbContext>("sql");

集合解析

自动解析所有实现某一接口的服务

container.RegisterType<UserService1>().As<IUserService>();
container.RegisterType<UserService2>().As<IUserService>();

// 解析所有实现
public class MultiService
{
    private readonly IEnumerable<IUserService> _services;

    public MultiService(IEnumerable<IUserService> services)
    {
        _services = services;
    } 
}

作用域管理

using (var scope = container.BeginLifetimeScope())
{
    var service = scope.Resolve<IUserService>();
    // 使用 service
}

高级作用域控制

• 嵌套作用域

  using (var parentScope = container.BeginLifetimeScope())
  {
      var serviceA = parentScope.Resolve<ServiceA>();
      using (var childScope = parentScope.BeginLifetimeScope())
      {
          var serviceB = childScope.Resolve<ServiceB>(); // 可访问父作用域实例
      }
  }

• 带标签作用域 (Tagged Scopes)

  // 注册时标记作用域
  builder.RegisterType<EmailSender>()
         .As<IEmailSender>()
         .InstancePerMatchingLifetimeScope("transaction");

  // 使用标签创建作用域
  using (var transactionScope = container.BeginLifetimeScope("transaction"))
  {
      var emailSender = transactionScope.Resolve<IEmailSender>(); // 事务内共享实例
  }

模块化注册

当项目庞大或有多个子系统时，将注册逻辑封装在 Module 中，便于维护与复用。

// 定义模块
public class DataModule : Module {
    protected override void Load(ContainerBuilder builder) {
        builder.RegisterType<DbConnection>().As<IDbConnection>();
        builder.RegisterType<OrderRepository>().As<IOrderRepository>();
    }
}

// 注册模块
builder.RegisterModule<DataModule>();

public class RepositoryModule : Module
{
    protected override void Load(ContainerBuilder builder)
    {
        // 自动扫描程序集内的 IRepository<> 实现
        builder.RegisterAssemblyTypes(typeof(RepositoryModule).Assembly)
               .AsClosedTypesOf(typeof(IRepository<>))
               .InstancePerLifetimeScope();
    }
}

// 在主程序里加载
var builder = new ContainerBuilder();
builder.RegisterModule<RepositoryModule>();
builder.RegisterModule(new SettingsModule(settings));

装饰器（Decorator）

给已有服务动态“套”上日志、缓存等功能，不需改动原实现。

// 原始服务
builder.RegisterType<OrderService>()
       .As<IOrderService>();

// 装饰器：构造参数 inner 实例即被装饰的服务
builder.RegisterDecorator<LoggingOrderService, IOrderService>();

• 等同于：当解析 IOrderService 时，先创建 OrderService，再将其传给 LoggingOrderService 构造器。

AOP 拦截与动态代理

基于 Castle DynamicProxy，为接口或虚方法生成代理，在调用前后执行拦截逻辑。

引入包

Install-Package Autofac.Extras.DynamicProxy
Install-Package Castle.Core

// 定义拦截器
public class LoggingInterceptor : IInterceptor {
    public void Intercept(IInvocation invocation) {
        Console.WriteLine($"调用方法: {invocation.Method.Name}");
        invocation.Proceed();  // 执行原始方法
        Console.WriteLine($"方法返回: {invocation.ReturnValue}");
    }
}

// 注册带拦截器的服务
builder.RegisterType<OrderService>()
       .As<IOrderService>()
       .EnableInterfaceInterceptors()
       .InterceptedBy(typeof(LoggingInterceptor));

builder.RegisterType<LoggingInterceptor>();

程序集扫描与约定注册

根据命名、接口或特性，批量注册类型：

// 按接口后缀约定：所有以 "Service" 结尾的类，注册为它们所实现的接口
builder.RegisterAssemblyTypes(AppDomain.CurrentDomain.GetAssemblies())
       .Where(t => t.Name.EndsWith("Service"))
       .AsImplementedInterfaces()
       .InstancePerLifetimeScope();

条件注册

builder.RegisterType<SqlRepository>()
       .As<IRepository>()
       .When(c => c.Parameters.Any(p => p.Name == "useSql" && (bool)p.Value));

装配时验证

// 验证所有注册的服务可被解析
container.AssertConfigurationIsValid();

循环依赖解决

延迟注入

  builder.Register(c => new ServiceA(c.Resolve<Lazy<IServiceB>>()));

builder.Register(c => new ServiceA(c.Resolve<Func<IServiceB>>()))
       .As<IServiceA>();
builder.Register(c => new ServiceB(c.Resolve<IServiceA>()))
       .As<IServiceB>();

builder.RegisterType<ServiceA>().As<IService>()
       .OnlyIf(reg => Environment.IsDevelopment);

混合使用内置 DI 和 Autofac

builder.Services.AddScoped<IOtherService, OtherService>(); // 内置 DI
builder.Host.ConfigureContainer<ContainerBuilder>(container =>
{
    container.RegisterType<UserService>().As<IUserService>();
});

与 ASP.NET Core 集成

在 Program.cs 中替换容器

// Program.cs
using Autofac.Extensions.DependencyInjection;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

// 使用 Autofac 替换默认 DI 容器
builder.Host.UseServiceProviderFactory(new AutofacServiceProviderFactory());

// 配置 Autofac 服务
builder.Host.ConfigureContainer<ContainerBuilder>(containerBuilder => {
    containerBuilder.RegisterType<CustomService>().As<IService>();
    containerBuilder.RegisterModule<MyModule>();
});

var app = builder.Build();

public static IHostBuilder CreateHostBuilder(string[] args) =>
    Host.CreateDefaultBuilder(args)
        .UseServiceProviderFactory(new AutofacServiceProviderFactory())
        .ConfigureContainer<ContainerBuilder>(builder =>
        {
            builder.RegisterModule<RepositoryModule>();
            //… 其他注册
        })
        .ConfigureWebHostDefaults(webBuilder =>
        {
            webBuilder.UseStartup<Startup>();
        });

在控制台应用中使用

var builder = new ContainerBuilder();
builder.RegisterModule<ApplicationModule>();
var container = builder.Build();

using (var scope = container.BeginLifetimeScope()) {
    var service = scope.Resolve<IMyService>();
    service.Run();
}

最佳实践与常见问题

避免服务定位器反模式

// 反模式：直接从容器解析服务
var service = container.Resolve<IMyService>();

// 正确做法：通过构造函数注入
public class MyConsumer {
    private readonly IMyService _service;
    public MyConsumer(IMyService service) { _service = service; }
}