[原创].NET Framework:用Coding证明Application Domain的隔离性

Application Domain可以看作是一个Assembly的逻辑容器。在程序执行过程中，如果遇到需要的Type并没有定义在已经加载的Assemblies中，CLR会把相应的Assembly加载的该Application Domain中。每个Application Domain都有一个属于自己的加载器堆（Loader Heap），用于维护从Application Domain创建以后所用到的所有的Type，以及这些Type对应的方法表——维护这样一个Mapping：定义在Type中的所有方法和经过JIT编译后x86代码（只考虑32bit处理器）。

Application Domain之间是相互隔离，互不干扰。在一个Application Domain创建的对象不能被另一个Application Domain直接调用，反映在内存分配上面——就是各个Application Domain使用各个独立的内存地址空间。一个对象根据他所对应的类型（如System.MarshalByRefObject通过传递引用的方式）或者属性（比如对于定义了System. SerializableAttribute的Type采用传递值得方式）以两种不同的方式在Application Domain之间传递——By Reference 和By Value。

这些都是地球人都知道的.NET的基本原理，但是相信很多人没有尝试过通过Coding的方式证明这种机制。

那么现在我们就先来看看我们的Sample： 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Runtime.Remoting;
using System.Reflection;
using Artech.AppDomainIsolation;

namespace Artech.AppDomainIsolation
{
    public class GeneralType
    {
        AppDomain GetAppDomain()
        {
            return AppDomain.CurrentDomain;
        }
    }

    [Serializable]
    public class MarshalByValueType
    {
        public AppDomain GetAppDomain()
        {
            return AppDomain.CurrentDomain;
        }
    }

    public class MarshalByRefType : MarshalByRefObject
    {
        public AppDomain GetAppDomain()
        {
            return AppDomain.CurrentDomain;
        }
    }
     class Program
    {
         
        static void Main(string[] args)
        {
            AppDomain appDomain = AppDomain.CreateDomain("newAppDomain");

            string assemblyName = "Artech.AppDomainIsolation";
            try
            {
                GeneralType generalObject = (GeneralType)appDomain.CreateInstanceAndUnwrap(assemblyName, "Artech.AppDomainIsolation.GeneralType");
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine("Fail to pass a general type instance created in another application domain to default appliction domain,beacuse /"{0}/"", ex.Message);
            }

            MarshalByValueType marshalByValueObject = (MarshalByValueType)appDomain.CreateInstanceAndUnwrap(assemblyName, "Artech.AppDomainIsolation.MarshalByValueType");
            MarshalByRefType marshalByRefObject = (MarshalByRefType)appDomain.CreateInstanceAndUnwrap(assemblyName, "Artech.AppDomainIsolation.MarshalByRefType");

            Console.WriteLine("/nmarshalByValueObject is a transparent proxy? {0}.",RemotingServices.IsTransparentProxy(marshalByValueObject)?"Yes":"No");
            Console.WriteLine("marshalByRefObject is a transparent proxy? {0}.", RemotingServices.IsTransparentProxy(marshalByRefObject) ? "Yes" : "No");

            AppDomain appDomain_MarshalByValueType = marshalByValueObject.GetAppDomain();
            AppDomain appDomain_MarshalByRefType = marshalByRefObject.GetAppDomain();

            Console.WriteLine("/nThe method of marshalByValueObject is executed in the default application domain?/"{0}/"",
                object.ReferenceEquals(AppDomain.CurrentDomain, appDomain_MarshalByValueType) ? "Yes" : "No");
            Console.WriteLine("The method of marshalByRefObject is executed in the default application domain?/"{0}/"",
               object.ReferenceEquals(AppDomain.CurrentDomain, appDomain_MarshalByRefType) ? "Yes" : "No");

            AppDomain.Unload(appDomain_MarshalByRefType);
            marshalByValueObject.GetAppDomain();

            try
            {
                marshalByRefObject.GetAppDomain();
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine("/nAn exception is thorwn when calling the method of marshalByRefObject because /"{0}/"", ex.Message);
            }
            Console.Read();
        }
    }
}

下面是运行结果的Screen Shot。

接下来我们来分析这段代码。

1． 我们首先定义个3个不同的Type，他们都一个相同的方法——GetAppDomain（）用于获取执行该方法的真正的Application Domain。

• GeneralType：一般的Type, 没有什么特别。
• MarshalByValueType：定义了一个System. SerializableAttribute（你也可以通过使它实现System.Runtime.Serialization.ISerializable Interface来模拟这个Sample），它将以By Value的方式在不同的Application Domain之间传递。
• MarshalByRefType：继承自System. MarshalByRefObject。该类型的对象它将以By Reference的方式在不同的Application Domain之间传递。

public class GeneralType
    {
        AppDomain GetAppDomain()
        {
            return AppDomain.CurrentDomain;
        }
    }

    [Serializable]
    public class MarshalByValueType
    {
        public AppDomain GetAppDomain()
        {
            return AppDomain.CurrentDomain;
        }
    }

    public class MarshalByRefType : MarshalByRefObject
    {
        public AppDomain GetAppDomain()
        {
            return AppDomain.CurrentDomain;
        }
 }

2． 在Main（）中我们首先创建一个新的Application Domain，并为他指定一个Friendly Name——newAppDomain。

AppDomain appDomain = AppDomain.CreateDomain("newAppDomain");

3． 接着我们分别在这个新建的Appliation Domain中创建我们在1中定义的3个类型的对象——generalObject，marshalByValueObject，marshalByRefObject，并试着把它传递到当前的Application Domain——Default Application Domain。从运行的结果我们可以看出，当我们传递generalObject的时候，一个Exception被抛出，从Error Message可以开出原因——“Type 'Artech.AppDomainIsolation.GeneralType' in assembly 'Artech.AppDomainIsolation, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null' is not marked as serializable.”从而我们可以看出，一般的Type是不能在不同的Application之间传递的。

try
            {
                GeneralType generalObject = (GeneralType)appDomain.CreateInstanceAndUnwrap(assemblyName, "Artech.AppDomainIsolation.GeneralType");
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine("Fail to pass a general type instance created in another application domain to default appliction domain,beacuse /"{0}/"", ex.Message);
            }

            MarshalByValueType marshalByValueObject = (MarshalByValueType)appDomain.CreateInstanceAndUnwrap(assemblyName, "Artech.AppDomainIsolation.MarshalByValueType");
            MarshalByRefType marshalByRefObject = (MarshalByRefType)appDomain.CreateInstanceAndUnwrap(assemblyName, "Artech.AppDomainIsolation.MarshalByRefType");

4． 通过3，证明了标记的System. SerializableAttribute属性和继承自System. MarshalByRefObject的Type对应的对象是可以在不同的Application Domain之间传递呢。但是他们之间又会有怎样的差异呢？他们是真正的对象呢？还仅仅是位于新建Application Domain中的对象一个代理（Proxy）？我们通过调用定义在System.Runtime.Remoting中的静态方法: IsTransparentProxy。了解Remoting的人相信对这个方法不会感到陌生。他用于判断某个对象是否是一个Transparent Proxy（在当我们跨Application Domain远程调用一个Remote Object的时候，实际上我们并非直接调用Remote Object的方法，而是通过一个同Client处在同一个Application Domain的Transparent Proxy对象间接地调用远程对象——Transparent Proxy具有一个Remote Object的Reference，可以轻易地找到这个Remote Object。其实在真正的场景中，Client调用Transparent Proxy，Transparent Proxy再去调用Real Proxy，Real Proxy最终才去调用Remote Object——如果你想进一步地了解Remoting，你可以参照MSDN）

Console.WriteLine("/nmarshalByValueObject is a transparent proxy? {0}.",RemotingServices.IsTransparentProxy(marshalByValueObject)?"Yes":"No");
            Console.WriteLine("marshalByRefObject is a transparent proxy? {0}.", RemotingServices.IsTransparentProxy(marshalByRefObject) ? "Yes" : "No");

通过运行结果，我们可以看到：MarshalByValueType对象marshalByValueObject，IsTransparentProxy方法返回False。而对于MarshalByRefType对象marshalByRefObject则返回True。这就充分证明了，标记了System. SerializableAttribute属性的Type所对应的对象是一个真正意义上的对象，而对于继承自MarshalByRefObject Type，当该Type对应的对象从一个Application Domain传递到另一个Application Domain后，另一个Application Domain获得的仅仅是原来对象的Proxy而已。

我们可以从传递的机制来解释这种差异。当你把System. SerializableAttribute属性运用要某个Type，或者让某个Class实现System.Runtime.Serialization.ISerializable Interface的时候，你实际上是给该Type赋予了一种能力——一种可以序列化成XML的能力（XMLSerializer负责把对象序列化成XML）。当这种对象从一个Application Domain传递到另一个Application Domain的时候，Object先被序列化成XML，接着把XML传递到另一个Application Domain中，在新的Application Domain中，通过反序列化重新生成一个新的Object——这个新的Object和处于另一个Application Domain已经没有任何关系。

而对于而对于继承自MarshalByRefObject Type的对象，虽然他不能够序列化成XML，但是可以通过传递Reference的方式在Application Domain之间 传递。当这种传递实质上是通过在另一个Application创建一个拥有该对象引用的一个Proxy。而这个Proxy依赖一这个处理另一个Application Domain的真正对象。

5． 上面我们实际上已经说清楚了两个对象传递的差异——By Value 和By Reference。现在我们来进一步验证前面我们说的。我们继续来看看我们的代码：

AppDomain appDomain_MarshalByValueType = marshalByValueObject.GetAppDomain();
AppDomain appDomain_MarshalByRefType = marshalByRefObject.GetAppDomain();

            Console.WriteLine("/nThe method of marshalByValueObject is executed in the default application domain?/"{0}/"",
                object.ReferenceEquals(AppDomain.CurrentDomain, appDomain_MarshalByValueType) ? "Yes" : "No");
            Console.WriteLine("The method of marshalByRefObject is executed in the default application domain?/"{0}/"",
               object.ReferenceEquals(AppDomain.CurrentDomain, appDomain_MarshalByRefType) ? "Yes" : "No");

我们通过调用连个对象的GetAppDomain（）方法，从而获得真正执行该方法的Application Domain。然后再和当前的Application Domain进行比较。我们发现对于MarshalByValueType对象marshalByValueObject，真正执行操作是在当前的Application Domain中进行的。而对于MarshalByRefType对象marshalByRefObject，则是我们新建立的Application Domain。这充分证明了当marshalByValueObject传递到新的Application后，生成一个和原来对象一模一样的对象，这个对象具有执行自身操作的能力。而对于marshalByRefObject，由于它只是一个Proxy而已，他只有把对对象的操作请求发送给真正的，位于另一个Application Domain的真正对象（同时他也负责把远程对象的执行结果返回给调用者），真正的操作实际上是发生在远程对象的Application Domain。

由于marshalByRefObject，依赖于远程对象，所以当我们卸载掉Host远程对象的Application Domain，对marshalByRefObject的任何调用将变得无效。所以这里可以对下面这段代码作出解释。

AppDomain.Unload(appDomain_MarshalByRefType);
marshalByValueObject.GetAppDomain();

            try
            {
                marshalByRefObject.GetAppDomain();
            }
            catch (Exception ex)
            {
                Console.WriteLine("/nAn exception is thorwn when calling the method of marshalByRefObject because /"{0}/"", ex.Message);
            }

注：在分布式开发中，我们会大量接触到By Value 和By Refernce传递。一般而言，By Value用于商业实体的传递（Business Entity）,而By Reference用于远程调用（RPC）或者是调用Service。