C# 程式集

一、概述

1. 程式集是.NET應用程式的部署單元

   程式集是.NET應用程式的部署單元。
   程式集是自我描述的安裝單元，由一個或多個文件組成。
   通常擴展名是EXE或DLL的.NET可執行程式稱為程式集。
   .NET程式集包含元數據。

2. 程式集的特性
   • 程式集是自我描述的。
   • 版本的相互依賴性在程式集的清單中記錄。
   • 程式集可以並行載入。
   • 應用程式使用應用程式域來確保其獨立性。
   • 安裝簡單。

3. 程式集的結構

   程式集由描述它的元數據、描述導出類型和方法的類型元數據、MSIL代碼和資源組成。

4. 程式集的清單
   程式集清單是元數據的一部分，描述了程式集和引用它所需要的所有信息和依賴關係。
   • 標識（名稱、版本、文化和公鑰）。
   • 屬於該程式集的一個文件列表。
   • 引用程式集的列表。
   • 一組許可請求——運行這個程式集所需要的許可。
   • 導出的類型。

5. 命名空間和程式集

   命名空間完全獨立於程式集。
   在一個程式集中可以有不同的命名空間，一個命名空間也可以分佈在多個程式集中。
   命名空間是類名的一種擴展，屬於類名範疇。

6. 私有和共用程式集
   私有程式集在應用程式所在目錄下或子目錄中。
   私有程式集需要註意命名衝突。
   使用共用程式集時，需要註意：程式集必須是唯一的，有強名（唯一的名稱，強制的版本號）

7. 輔助程式集
   輔助程式集是只包含資源的程式集，它尤其適用於本地化。

8. 查看程式集
   ildasm，這是一個MSIL反彙編程式。命令行運行ildasm，把程式集作為其參數或File|Open菜單。
   還有.NET Reflector是用於分析程式集的工具。

二、構建程式集

1. 創建模塊和程式集

   模塊是一個沒有程式集特性的DLL。

   csc /target:module hello.cs
   創建模塊hello.netmodule
ildasm hello.netmodule查看這個模塊。

   /addmodule選項，可以把模塊添加到現有的程式集中。

   創建一個A.cs類文件，然後csc /target:module A.cs編譯，生成了A.netmodule文件，它不包括程式集的信息；下麵生成一個程式集B，它包括模塊A.netmodule，命令如下：csc /target:library /addmodule:A.netmodule /out:B.dll，然後使用IL查看程式集：ildasm B.dll；如圖所示：
   

   在使用IL查看程式集時，只能找到一個清單。

   模塊的作用是更快地啟動程式集，因為不是所有類都在一個文件中，模塊只在需要時載入。另外可以使程式集可以使用多種編程語言來創建。

2. 程式集的屬性
   • ./Solution Explorer/Properties/AssemblyInfo.cs文件，可以使用一般的源代碼編輯器配置程式集的屬性。
   • assembly首碼把屬性標記為全局屬性。
   • 程式集的全局屬性與特定的語言元素無關，用於程式集屬性的參數是命名空間System.Reflection、System.Runtime.Compiler Services、System.Runtime.InteropServices中的類。
   • System.Reflection命名空間中定義的程式集屬性列表：

   
   在VS中，可以右鍵項目 - 屬性 - 應用程式設置 - 程式集信息 來配置這些屬性：

   

   

3. 動態載入和創建程式集
   在開發期間，添加對程式集的引用，該程式集中的類型就可用於編譯器。
   可以變成載入程式集。為此可以使用類Assembly的靜態方法Load()，這個方法是重載的，可以使用AssemblyName給它傳送程式集的名稱或位元組數組。
   例子：使用WPF，輸入代碼，點擊按鈕執行並將結果顯示到TextBlock中。
   

   創建類CodeProvider，定義方法CompileAndRun()，編譯文本框中的代碼，啟動所生成的方法。代碼如下：

   using System;
   using System.CodeDom.Compiler;
   using System.IO;
   using System.Reflection;
   using System.Text;
   using Microsoft.CSharp;
   namespace 動態載入和創建程式集
   {
   public class CodeProvider
   {
       private string prefix =
           "using System;" +
           "public static class Driver" +
           "{" +
           "public static void Run()" +
           "{";
   
       private string postfix =
           "}" +
           "}";
       public string CompileAndRun(string input, out bool hasError)
       {
           hasError = false;
           string returnData = null;
   
           CompilerResults results = null;
           using (CSharpCodeProvider provider = new CSharpCodeProvider())
           {
               CompilerParameters options = new CompilerParameters();
               options.GenerateInMemory = true;
   
               StringBuilder sb = new StringBuilder();
               sb.Append(prefix);
               sb.Append(input);
               sb.Append(postfix);
   
               results = provider.CompileAssemblyFromSource(
                   options, sb.ToString());
           }
   
           if(results.Errors.HasErrors)
           {
               hasError = true;
               StringBuilder errorMessage = new StringBuilder();
               foreach (CompilerError error in results.Errors)
               {
                   errorMessage.AppendFormat("{0} {1}", error.Line, error.ErrorText);
               }
   
               returnData = errorMessage.ToString();
           }
           else
           {
               TextWriter temp = Console.Out;
               StringWriter writer = new StringWriter();
               Console.SetOut(writer);
               Type driverType = results.CompiledAssembly.GetType("Driver");
   
               driverType.InvokeMember("Run", BindingFlags.InvokeMethod | BindingFlags.Static | BindingFlags.Public, null, null, null);
               Console.SetOut(temp);
   
               returnData = writer.ToString();
           }
   
           return returnData;
       }
   
   }
   }

   按鈕的Click事件連接到Compile_Click方法上：實例化CodeProvider類，調用方法CompileAndRun()；從文本框textCode中提取輸入，把結果寫到TextBlock控制項textOutput中：

   private void Compile_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
       {
           CodeProvider driver = new CodeProvider();
           bool isError;
           textOutput.Text = driver.CompileAndRun(textCode.Text, out isError);
           if(isError)
           {
               textOutput.Background = Brushes.Red;
           }
       }

   程式運行結果如圖所示：

   

4. 應用程式域
   .NET的應用程式邊界：應用程式域。

   使用托管IL代碼，運行庫就不能訪問同一個進程中的另一個應用程式的記憶體。多個應用程式可以運行在一個進程的多個應用程式域中。

   AppDomain類用於創建和中斷應用程式域，載入和卸載程式集和類型、枚舉域中的程式集和線程。

   例子：創建控制台程式AssemblyA，在Main()方法中添加Console.WriteLine()，再添加一個類Demo，其構造函數的參數是兩個int值，用AppDomain類創建實例。

   namespace AssemblyA
   {
   class Program
   {
       static void Main(string[] args)
       {
           Console.WriteLine("Main in domain {0} called", AppDomain.CurrentDomain.FriendlyName); ;
           Console.ReadKey();
       }
   }
   }

   namespace AssemblyA
   {
   public class Demo
   {
       public Demo(int val1, int val2)
       {
           Console.WriteLine("Constructor with the values {0}, {1}" + " in domain {2} called", val1, val2, AppDomain.CurrentDomain.FriendlyName);
       }
   }
   }

   運行結果如下圖所示：

   

   接著創建控制台程式DomainTest，首先使用AppDomain類的FriendlyName屬性顯示當前域的名稱；調用CreateDomain()方法，創建一個新的應用程式域New AppDomain，然後把程式集AssemblyA載入到新域中，通過調用ExecuteAssembly()來調用Main()方法：

   namespace DomainTest
   {
   class Program
   {
       static void Main(string[] args)
       {
           AppDomain currentDomain = AppDomain.CurrentDomain;
           Console.WriteLine(currentDomain.FriendlyName);
   
           AppDomain secondDomain = AppDomain.CreateDomain("New AppDomain");
           secondDomain.ExecuteAssembly("AssemblyA.exe");
           /*secondDomain.CreateInstance(
               "AssemblyA",
               "AssemblyA.Demo",
               true,
               System.Reflection.BindingFlags.CreateInstance,
               null,
               new object[] { 7, 3 }, null, null, null);*/
   
           Console.ReadKey();
       }
   }
   }

   啟動程式前先把Assembly.exe複製到當前項目目錄下./bin/Debug，運行結果：
   

   看到第二行New AppDomain中新載入的程式集的輸出結果里看不到AssemblyA.exe的執行，因為沒有創建新的進程；用CreateInstance()替代ExecuteAssembly()方法：它的第一個參數是程式集名稱，第二個參數定義了應實例化的類，第三個參數true表示不區分大小寫，System.Reflection.BindingFlags.CreateInstance是一個綁定標誌枚舉值，指定應調用的構造函數；只需要將上面代碼secondDomain.ExecuteAssembly("AssemblyA.exe");註釋掉，下麵/**/中的代碼取消註釋，運行結果如下：
   
   在運行期間，主應用程式域會自動創建。ASP.NET為每個運行在Web伺服器上的Web應用程式創建一個應用程式域；Internet Explorer創建運行托管控制項的應用程式域；對於應用程式，卸載程式集只能通過中斷應用程式域來進行。

   如果程式集是動態載入的，且需要在使用完後卸載程式集，應用程式域就是非常有用的。在主程式域中，不能刪除已載入的程式集，但可以終止應用程式域，在該應用程式域中載入的所有程式集都會從記憶體中清除出去。

   修改之前的WPF程式：添加一個新類，使用CreateInstanceAndUnwrap()實例化類CodeDriver，調用CompileAndRun()方法，之後再次卸載新應用程式域。

   namespace 動態載入和創建程式集
   {
   public class CodeDriverInAppDomain
   {
       public string CompileAndRun(string code, out bool hasError)
       {
           AppDomain codeDomain = AppDomain.CreateDomain("CodeDriver");
           CodeDriver codeDriver = (CodeDriver)
               codeDomain.CreateInstanceAndUnwrap(
                   "動態載入和創建程式集",
                   "動態載入和創建程式集.CodeDriver");
           string result = codeDriver.CompileAndRun(code, out hasError);
   
           AppDomain.Unload(codeDomain);
   
           return result;
       }
   }
   }

   要在另一個應用程式域中訪問類CodeDriver，類CodeDriver就必須派生於基類MarshalByRefObject。所以CodeDriver.cs修改：

   namespace 動態載入和創建程式集
   {
   public class CodeDriver : MarshalByRefObject
   {
       ...
   }

   按鈕事件處理程式可以修改為使用新類CodeDriverInAppDomain：

   private void Compile_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
   {
      //CodeDriver driver = new CodeDriver();
      CodeDriverInAppDomain driver = new CodeDriverInAppDomain();
      bool isError;
      textOutput.Text = driver.CompileAndRun(textCode.Text, out isError);
      if(isError)
      {
          textOutput.Background = Brushes.Red;
      }
   }

   使用AppDomain類的GetAssemblies()方法，可以查看應用程式域中載入的程式集。

5. 共用程式集
   共用程式集必須有一個強名
   共用程式集必須有一個強名，來唯一地標識該程式集。
   強名由以下組成：
   • 程式集本身的名稱
   • 版本號
   • 公鑰
   • 文化

為了唯一地標識公司中的程式集，應使用命名空間層次結構來給類命名。

查看全局程式集緩存：在`C:\Windows\assembly\ `  目錄下 。
程式集查看器可以使用Windows資源管理器查看和刪除程式集。`gacutil.exe`工具可以使用命令行安裝、卸載和顯示程式集。

**創建共用程式集**

建立一個Visual C# Class Library項目SharedDemo；命名空間Wrox.ProCSharp.Assemblies.Sharing，類名SharedDemo。
類的構造函數把文件的所有行都將讀取到一個集合中；文件名作為參數傳送給構造函數；方法GetQuoteOfTheDay()只返回這個集合的一個隨機字元串。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.IO;
namespace Wrox.ProCSharp.Assemblies.Sharing
{
    public class SharedDemo
    {
        private List<string> quotes;
        private Random random;

        public SharedDemo(string filename)
        {
            quotes = new List<string>();
            Stream stream = File.OpenRead(filename);
            StreamReader streamReader = new StreamReader(stream);
            string quote;
            while ((quote = streamReader.ReadLine()) != null)
            {
                quotes.Add(quote);
            }
            streamReader.Close();
            stream.Close();
            random = new Random();
        }

        public string GetQuoteOfTheDay()
        {
            int index = random.Next(1, quotes.Count);
            return quotes[index];
        }
    }
}

要共用這個程式集，需要一個強名，使用強名工具(sn)：sn -k mykey.snk，強名工具生成和編寫一個公鑰/私鑰對，並把改密鑰對寫到文件中。
在VS中，可以選擇簽名(signing)選項卡，用項目屬性標記程式集。

設置了signing選項後，重新建立文件後，公鑰就在程式集清單中。

**安裝共用程式集**

程式集中有了公鑰後就可以使用全局程式集緩存工具gacutil及其/i選項把它安裝到全局程式集緩存中：
gacutil /i SharedDemo.dll。
用VS配置以後建立的事件命令行，就可以在全局程式集緩存中安裝每個成功建立的程式集。