《.NET框架程序设计》第一章 Microsoft .NET框架开发平台体系结构

第一章 Microsoft .NET框架开发平台体系结构

 

一、将源代码编译为托管模块：

 

1、CLR的存在是得我们可以选择适合表达逻辑的语言，只要存在相应得编译器将代码编译成为面向CLR的代码即可，结果成为托管模块。

2、托管模块（managed module）：是一个需要CLR才能执行的标准windows可移植可执行文件(portable executable：PE)，组成：

1)PE表头：指出文件类型，文件的时间标记

2)CLR表头：CLR版本，托管模块入口、元数据、资源、强命名、标记等信息

3)元数据：源代码中定义、引用的类型和成员

4)中间语言（IL）代码

关于元数据：

l总与IL代码同步

l省去源代码编译时对头文件和库文件的需求

lVisual Studio .NET利用之进行智能感知，辅助编码

l用于CLR的代码验证

l序列化及反序列化对象

l垃圾收集器可以追踪对象的生存期

 

二、将托管模块组合为程序集

 

关于程序集的理解：暂歇

 

三、加载通用语言运行时

 

      1、通过在%window%/system32目录下查找MSCorEE.dll文件来判断一个机器中是否安装了.NET框架；而框架的版本可从注册表下的子键：

HKEY_LOCAL_MACHINE / SOFTWARE / Microsoft / .NETFramework / policy中查看

      2、当生成一个EXE程序集时，编译器／链接器会产生一些特殊的信息，并将它们嵌入到结果程序集的PE文件表头及其各个组成文件的.text部分。当EXE文件被调用时，这些特殊的信息将导致CLR被加载并初始化。CLR随后会定位至应胜程序的入口点方法，从面以此来启动应用程序。

类似地，如果是一个非托管应用程序通过调用LoadLibrary来加载一个托管程序集，那么该托管程序集DLL的入口点函数也会知道去加载CLR来处理包含在其中的代码

      3、其他诸如EXE程序集或DLL程序集如何被执行的过程，可在考察普通Windows PE文件的执行过程后进行比较以明确执行过程

 

四、执行程序集代码

 

1、IL代码：一种面向对象的机器语言。可以理解对象类型，包含高级指令：创建和初始化对象、调用对象上的虚方法、直接操作数组元素、抛出和捕获异常；

IL汇编语言能获取CLR的所有功能，其他高级语言智能获取其中的一个子集；

IL代码独立于CPU平台，执行时要先被即时编译器(Just In Time Compiler)编译；

微软提供的IL汇编器：ILAsm.exe 反汇编器：ILDasm.exe。

2、IL代码执行过程：

以下面代码段为例：

static void Main()

{

    Console.WriteLine(“Hello”);

    Console.WriteLine(“GoolBye”);

}

 

0）代码被执行之前：

CLR首先检测Main中代码所引用到的所有类型，并分配一个数据结构记录该类型，数据结构为类型的每个方法分配一个对应条目，记录该方法实现代码的地址；初始化该结构时，各方法被设置为CLR内部的一个函数（未定义的函数）

1） 第一次被执行时

   当上述结构中某函数被调用时，JITComplier由该函数的类型及地址信息在程序集的元数据中找到其IL代码的位置，把这些IL代码验证并编译成本地CPU指令这些CPU指令被保存在一个动态分配的内存中，而a)步骤中数据结构中被调用方法的地址则被替换为包含本地CPU指令的地址。

2）第二次被执行时

若被调用的函数已经被验证并编译过，则直接从内存中调用之

若没有被调用则重复第一次被执行时的情况

3、性能

托管代码可能比非托管代码效率更好的理由：

lJIT编译器可检测到新型CPU并产生为这些CPU提供的特殊指令，以优化执行效率

lJIT编译器可检测到总是返回错误的布尔测试，对于其所办函的代码段不产生CPU指令，以使得代码量更小，执行效率更高。

lCLR在运行时有针对性地重新编译某些IL代码，重新组织以提高分支预测的成功率。

4、NGen.exe提供折中方案，为IL代码提供预编译版本，以避免运行时编译。

5、IL代码验证：

--被验证为“不安全”的代码将抛出System.Security.VerificationException异常

--代码验证使得可以在一个windows进程中可以运行多个 托管应用程序

更多的讨论在20章

 

五、.NET框架类库(FCL)

 

CLR和FCL允许开发人员创建以下几种应用程序：

lXML Web服务

lWeb窗体

lWindows窗体

lWindows控制台应用程序

lWindow服务

l组件库

制作特定的应用程序，关键是对相应得FCL的熟悉，那么首先对.NET Framework熟悉了吧。

 

六、通用类型系统（Common Type System）

 

描述了CLR中类型的规范

类型的成员组成：

l字段：表明对象的状态

l方法：用来改变状态

l属性：提供对状态访问时输入参数验证、状态有效性检验及必要的求值运算等功能

l事件：对象间的通知机制

 

类型可见性和访问类型成员的一些规则：

 

lPrivate：只能被同一类型中的代码访问

lFamily：可以被派生类中的代码调用，而不管是否位于同一个程序集中

lFamily与Assembly：只能被位于同一个程序集中的派生类代码调用

lAssembly：只能被同一个程序集中的代码调用

lFamily或Assembly：能被任何程序集中的派生类代码调用，也可以被同一程序集中的任何类型调用

lPublic：可被任何程序集中的任何代码调用

 

七、通用语言规范（Common Language Specification）

 

为使一种语言创建的类型能被其他语言无缝访问，微软定义了通用语言规范（CLS）。CLR/CTS支持的特性比CLS定义的丰富得多，实际上不同的语言实现了CLR/CTS特性的一个子集，而CLS则是所有语言特性的交集（一个最小特性集合）。

因此只有遵循CLS的类型才能被其他语言访问、应用，C#中使用：

[assembly:CLSCompliant(true)]

迫使编译器确保在公共导出类型中，剔除不符合CLS的部分。

 

八、与非托管代码互操作

 

为避免重新实现所有现有代码，CLR被设计成包含托管部分和非托管部分，CLR支持三种互操作情形：

l托管代码调用DLL中的非托管函数

l托管代码使用现存的COM组件

l非托管代码使用托管类型