.NET Worker Service 如何优雅退出

上一篇文章中我们了解了 .NET Worker Service 的入门知识¹，今天我们接着介绍一下如何优雅地关闭和退出 Worker Service。

Worker 类

从上一篇文章中，我们已经知道了 Worker Service 模板为我们提供三个开箱即用的核心文件，其中 Worker 类是继承自抽象基类 BackgroundService 的，而 BackgroundService 实现了 IHostedService 接口。最终 Worker 类会被注册为托管服务，我们处理任务的核心代码就是写在 Worker 类中的。所以，我们需要重点了解一下 Worker 及其基类。

先来看看它的基类 BackgroundService ：

Background Service

基类 BackgroundService 中有三个可重写的方法，可以让我们绑定到应用程序的生命周期中：

抽象方法 ExecuteAsync：作为应用程序主要入口点的方法。如果此方法退出，则应用程序将关闭。我们必须在 Worker 中实现它。
虚方法 StartAsync：在应用程序启动时调用。如果需要，可以重写此方法，它可用于在服务启动时一次性地设置资源；当然，也可以忽略它。
虚方法 StopAsync：在应用程序关闭时调用。如果需要，可以重写此方法，在关闭时释放资源和销毁对象；当然，也可以忽略它。

默认情况下 Worker 只重写必要的抽象方法 ExecuteAsync。

新建一个 Worker Service 项目

我们来新建一个 Worker Service，使用 Task.Delay 来模拟关闭前必须完成的一些操作，看看是否可以通过简单地在 ExecuteAsync 中 Delay 来模拟实现优雅关闭。

需要用到的开发工具：

Visual Studio Code：https://code.visualstudio.com/
最新的 .NET SDK：https://dotnet.microsoft.com/download

安装好以上工具后，在终端中运行以下命令，创建一个 Worker Service 项目：

dotnet new Worker -n "MyService"

创建好 Worker Service 后，在 Visual Studio Code 中打开应用程序，然后构建并运行一下，以确保一切正常：

dotnet build
dotnet run

按 CTRL+C 键关闭服务，服务会立即退出，默认情况下 Worker Service 的关闭就是这么直接！在很多场景（比如内存中的队列）中，这不是我们想要的结果，有时我们不得不在服务关闭前完成一些必要的资源回收或事务处理。

我们看一下 Worker 类的代码，会看到它只重写了基类 BackgroundService 中的抽象方法 ExecuteAsync：

protected override async Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
{
    while (!stoppingToken.IsCancellationRequested)
    {
        _logger.LogInformation("Worker running at: {time}", DateTimeOffset.Now);
        await Task.Delay(1000, stoppingToken);
    }
}

我们尝试修改一下此方法，退出前做一些业务处理：

protected override async Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
{
    while (!stoppingToken.IsCancellationRequested)
    {
        _logger.LogInformation("Worker running at: {time}", DateTimeOffset.Now);
        // await Task.Delay(1000, stoppingToken);
        await Task.Delay(1000);
    }

    _logger.LogInformation("等待退出 {time}", DateTimeOffset.Now);

    Task.Delay(60_000).Wait(); //模拟退出前需要完成的工作

    _logger.LogInformation("退出 {time}", DateTimeOffset.Now);
}

然后测试一下，看它是不是会像我们预期的那样先等待 60 秒再关闭。

dotnet build
dotnet run

按 CTRL+C 键关闭服务，我们会发现，它在输出 “等待退出” 后，并没有等待 60 秒并输出 “退出” 之后再关闭，而是很快便退出了。这就像我们熟悉的控制台应用程序，默认情况下，在我们点了右上角的关闭按钮或者按下 CTRL+C 键时，会直接关闭一样。

Worker Service 优雅退出

那么，怎么才能实现优雅退出呢？

方法其实很简单，那就是将 IHostApplicationLifetime 注入到我们的服务中，然后在应用程序停止时手动调用 IHostApplicationLifetime 的 StopApplication 方法来关闭应用程序。

修改 Worker 的构造函数，注入 IHostApplicationLifetime：

private readonly IHostApplicationLifetime _hostApplicationLifetime;
private readonly ILogger<Worker> _logger;

public Worker(IHostApplicationLifetime hostApplicationLifetime, ILogger<Worker> logger)
{
    _hostApplicationLifetime = hostApplicationLifetime;
    _logger = logger;
}

然后在 ExecuteAsync 中，处理完退出前必须完成的业务逻辑后，手动调用 IHostApplicationLifetime 的 StopApplication 方法，下面是丰富过的 ExecuteAsync 代码：

protected override async Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
{
    try
    {
        // 这里实现实际的业务逻辑
        while (!stoppingToken.IsCancellationRequested)
        {
            try
            {
                _logger.LogInformation("Worker running at: {time}", DateTimeOffset.Now);

                await SomeMethodThatDoesTheWork(stoppingToken);
            }
            catch (Exception ex)
            {
                _logger.LogError(ex, "Global exception occurred. Will resume in a moment.");
            }

            await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(5), stoppingToken);
        }
    }
    finally
    {
        _logger.LogWarning("Exiting application...");
        GetOffWork(stoppingToken); //关闭前需要完成的工作
        _hostApplicationLifetime.StopApplication(); //手动调用 StopApplication
    }
}

private async Task SomeMethodThatDoesTheWork(CancellationToken cancellationToken)
{
    _logger.LogInformation("我爱工作，埋头苦干ing……");
    await Task.CompletedTask;
}

/// <summary>
/// 关闭前需要完成的工作
/// </summary>
private void GetOffWork(CancellationToken cancellationToken)
{
    _logger.LogInformation("啊，糟糕，有一个紧急 bug 需要下班前完成！！！");

    _logger.LogInformation("啊啊啊，我爱加班，我要再干 20 秒，Wait 1 ");

    Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(20)).Wait();

    _logger.LogInformation("啊啊啊啊啊啊，我爱加班，我要再干 1 分钟，Wait 2 ");

    Task.Delay(TimeSpan.FromMinutes(1)).Wait();

    _logger.LogInformation("啊哈哈哈哈哈，终于好了，下班走人！");
}

此时，再次 dotnet run 运行服务，然后按 CTRL+C 键关闭服务，您会发现关闭前需要完成的工作 GetOffWork 运行完成后才会退出服务了。

至此，我们已经实现了 Worker Service 的优雅退出。

StartAsync 和 StopAsync

为了更进一步了解 Worker Service，我们再来丰富一下我们的代码，重写基类 BackgroundService 的 StartAsync 和 StopAsync 方法：

public class Worker : BackgroundService
{
    private bool _isStopping = false; //是否正在停止工作
    private readonly IHostApplicationLifetime _hostApplicationLifetime;
    private readonly ILogger<Worker> _logger;

    public Worker(IHostApplicationLifetime hostApplicationLifetime, ILogger<Worker> logger)
    {
        _hostApplicationLifetime = hostApplicationLifetime;
        _logger = logger;
    }

    public override Task StartAsync(CancellationToken cancellationToken)
    {
        _logger.LogInformation("上班了，又是精神抖擞的一天，output from StartAsync");
        return base.StartAsync(cancellationToken);
    }

    protected override async Task ExecuteAsync(CancellationToken stoppingToken)
    {
        try
        {
            // 这里实现实际的业务逻辑
            while (!stoppingToken.IsCancellationRequested)
            {
                try
                {
                    _logger.LogInformation("Worker running at: {time}", DateTimeOffset.Now);

                    await SomeMethodThatDoesTheWork(stoppingToken);
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    _logger.LogError(ex, "Global exception occurred. Will resume in a moment.");
                }

                await Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(5), stoppingToken);
            }
        }
        finally
        {
            _logger.LogWarning("Exiting application...");
            GetOffWork(stoppingToken); //关闭前需要完成的工作
            _hostApplicationLifetime.StopApplication(); //手动调用 StopApplication
        }
    }

    private async Task SomeMethodThatDoesTheWork(CancellationToken cancellationToken)
    {
        if (_isStopping)
            _logger.LogInformation("假装还在埋头苦干ing…… 其实我去洗杯子了");
        else
            _logger.LogInformation("我爱工作，埋头苦干ing……");

        await Task.CompletedTask;
    }

    /// <summary>
    /// 关闭前需要完成的工作
    /// </summary>
    private void GetOffWork(CancellationToken cancellationToken)
    {
        _logger.LogInformation("啊，糟糕，有一个紧急 bug 需要下班前完成！！！");

        _logger.LogInformation("啊啊啊，我爱加班，我要再干 20 秒，Wait 1 ");

        Task.Delay(TimeSpan.FromSeconds(20)).Wait();

        _logger.LogInformation("啊啊啊啊啊啊，我爱加班，我要再干 1 分钟，Wait 2 ");

        Task.Delay(TimeSpan.FromMinutes(1)).Wait();

        _logger.LogInformation("啊哈哈哈哈哈，终于好了，下班走人！");
    }

    public override Task StopAsync(CancellationToken cancellationToken)
    {
        _logger.LogInformation("太好了，下班时间到了，output from StopAsync at: {time}", DateTimeOffset.Now);

        _isStopping = true;

        _logger.LogInformation("去洗洗茶杯先……", DateTimeOffset.Now);
        Task.Delay(30_000).Wait();
        _logger.LogInformation("茶杯洗好了。", DateTimeOffset.Now);

        _logger.LogInformation("下班喽 ^_^", DateTimeOffset.Now);

        return base.StopAsync(cancellationToken);
    }
}

重新运行一下

dotnet build
dotnet run

然后按 CTRL+C 键关闭服务，看看运行结果是什么？

我们可以观察到在 Worker Service 启动和关闭时，基类 BackgroundService 中可重写的三个方法的运行顺序分别如下图所示：

worker service startup flowchart

worker service shutdown flowchart

总结

在本文中，我通过一个实例介绍了如何优雅退出 Worker Service 的相关知识。

Worker Service 本质上仍是一个控制台应用程序，执行一个作业。但它不仅可以作为控制台应用程序直接运行，也可以使用 sc.exe 实用工具安装为 Windows 服务，还可以部署到 linux 机器上作为后台进程运行。以后有时间我会介绍更多关于 Worker Service 的知识。

您可以从 GitHub 下载本文中的源码²。