.NET程式的編譯和運行

来源:http://www.cnblogs.com/roucheng/archive/2016/04/29/netrun.html
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程式的編譯和運行,總得來說大體是:首先寫好的程式是源代碼,然後編譯器編譯為本地機器語言,最後在本地操作系統運行。 下圖為傳統代碼編譯運行過程: .NET的編譯和運行過程與之類似,首先編寫好的源代碼,然後編譯為微軟中間語言代碼,運行的時候即時編譯為本地機器語言,同時.NET代碼運行時有一個CLR環境來 ...


程式的編譯和運行,總得來說大體是:首先寫好的程式是源代碼,然後編譯器編譯為本地機器語言,最後在本地操作系統運行。

下圖為傳統代碼編譯運行過程:

.NET的編譯和運行過程與之類似,首先編寫好的源代碼,然後編譯為微軟中間語言代碼,運行的時候即時編譯為本地機器語言,同時.NET代碼運行時有一個CLR環境來管理程式。如下圖為.NET代碼編譯運行過程:

下麵詳細介紹下編譯運行時的一些概念。
1.MSIL和JIT
在編譯使用.NET 框架創建的代碼時,不是立即創建操作系統特定的本機代碼,而是把代碼編譯為微軟中間語言(Microsoft Intermediate 
Language,MSIL)代碼,這些MSIL代碼不專用於任何一種操作系統,也不專用於任何一種語言,有些類似於JAVA的位元組碼。C#及其他.NET語言,如VB.NET在編譯階段都編譯為這種語言。
因為代碼在編譯階段沒有直接編譯成本機代碼,所以在執行應用程式時,必須完成更多的工作,這就是Just—In-Time(JIT)編譯器的任務。
JIT把MSIL編譯為專用於某種操作系統和目標機器結構的本機代碼,只有這樣,操作系統才能執行應用程式。這裡編澤器的名稱Just—In—Time,反映了MSIL僅在需要時才編譯的特性。
過去,常常需要把代碼編譯為幾個應用程式,每個應用程式用於特定的操作系統和CPU結構,這通常是一種優化形式(例如,為了讓代碼在AMD晶元上運行將更快),但更多時候是必須的(例如分別運行在Windows和Linux操作系統上)。現在就不必要了,顧名思義,JIT編譯器使用MSIL代碼,而MSIL代碼是獨立於機器、操作系統和CPU的。目前有幾種JIT編譯器,每種編譯器都用於不同的結構,我們總能找到一個合適的編譯器創建所需的本機代碼。這樣,用戶需要做的工作就比較少了,實際上,用戶不必考慮與系統相關的細節,只需要把註意力放在代碼的功能上就足夠了。

2.程式集
在編譯應用程式時,創建的MSIL代碼存儲在一個程式集中,程式集包括可執行的應用程式文件(這些文件可以直接在Windows上運行,不需要其他程式,其擴展名為.exe)和其他應用程式使用的庫(其擴展名是.dll)。

除了包含MSIL外,程式集還包含元數據(即程式集中包含的數據信息)和可選的資源(MSIL使用的其他數據,例如聲音和圖片文件)。在程式集包含的所有文件中,有一個文件用於保存清單。(清單是元數據部分中一組數據表的集合,其中包含了程式集中一部分文件的名稱,描述了程式集的版本,語言文化,發佈者,共有導出類型,以及組成該程式集的所有文件)。需要註意的是一個程式集只能一個程式清單。

元數據允許程式集是完全自我描述的,不需要其他信息就可以使用程式集。也就是說,我們不再需要把應用程式所需要的數據添加到系統註冊表中,因此,部署應用程式就非常簡單了,只需把文件複製到遠程電腦中的目錄下即可。

當然,不必把運行應用程式所需要的所有信息都安裝到一個地方。我們可以編寫一些程式集,執行多個應用程式所要求的任務。此時,通常把這些可重用的程式集放在所有應用程式都可以訪問的地方。在.NET
框架中,這個地方是“全局程式集高速緩衝存儲器”(Global Assembly cache),有相應的工具可以幫助把程式集放在高速緩衝存儲器中。

http://hovertree.com/menu/csharp/

3.托管代碼

在把代碼編譯為MSIL,再用JIT編譯器把它編譯為本機代碼後,CLR的任務還沒有完全完成。用.NET 
框架編寫的代碼在執行時是托管的,即CLR管理著應用程式,其方式是管理記憶體、處理安全性,以及允許進行跨語言調試等。相反,不在CLR控制之下運行的應用程式是非托管的,某些語言如C++可以用於編寫這類應用程式,例如,訪問操作系統的低級功能。使用C#主要編寫在托管環境下運行的代碼,它們使用CLR的托管功能,讓.NET自己與操作系統進行交互,當然也可以編寫在非托管環境下運行的代碼,但需要特別標註。托管代碼的優點有:1、平臺無關性,2、提高性能,3、語言的互操作性。

4.垃圾回收

托管代碼最重要的一個功能是垃圾回收(Garbage 
Collection),它可確保應用程式不再使用某些記憶體時,這些記憶體就會被完全釋放。在.NET推出以前,這項工作主要由程式員負責,代碼中的幾個簡單錯誤會把大塊記憶體分配到錯誤的地方,使這些記憶體神秘失蹤。這通常意味著電腦的速度逐漸減慢,最終導致系統崩潰。

.NET無用存儲單元收集器會頻繁檢查電腦記憶體,從中刪除不再需要的內容。它可能一秒鐘內會進行上千次的檢查,也可能幾秒鐘檢查一次,或者隨時進行檢查,但可以肯定的是進行了檢查。

5.應用程式域

在以前傳統的開發中我們都知道,一個應用程式對應一個進程,併為該進程指定虛擬記憶體,由操作系統來映射實際的物理記憶體,有效的維護了進程之間的安全性。但另一方面,每一個進程都會消耗一定的系統資源,降低了性能,並且進程間的通信也比較麻煩。
在.Net中推出了一個新的概念:應用程式域(AppDomain)。可以理解成很多應用程式域都可以運行在同一個.NET的進程中,可以降低系統消耗,同時不同的域之間互相隔離,在安全性方面有保障。另外對於同一個進程內不同域之間的通信也相對簡單一點。

轉自:http://hovertree.com/h/bjaf/i550eyyq.htm

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