程序的編譯和運(yùn)行,總得來(lái)說(shuō)大體是:首先寫(xiě)好的程序是源代碼,然后編譯器編譯為本地機(jī)器語(yǔ)言,最后在本地操作系統(tǒng)運(yùn)行。
下圖為傳統(tǒng)代碼編譯運(yùn)行過(guò)程:
.NET的編譯和運(yùn)行過(guò)程與之類(lèi)似,首先編寫(xiě)好的源代碼,然后編譯為微軟中間語(yǔ)言代碼,運(yùn)行的時(shí)候即時(shí)編譯為本地機(jī)器語(yǔ)言,同時(shí).NET代碼運(yùn)行時(shí)有一個(gè)CLR環(huán)境來(lái)管理程序。如下圖為.NET代碼編譯運(yùn)行過(guò)程:
下面詳細(xì)介紹下編譯運(yùn)行時(shí)的一些概念。
1.MSIL和JIT
在編譯使用.NET 框架創(chuàng)建的代碼時(shí),不是立即創(chuàng)建操作系統(tǒng)特定的本機(jī)代碼,而是把代碼編譯為微軟中間語(yǔ)言(Microsoft Intermediate
Language,MSIL)代碼,這些MSIL代碼不專(zhuān)用于任何一種操作系統(tǒng),也不專(zhuān)用于任何一種語(yǔ)言,有些類(lèi)似于JAVA的字節(jié)碼。C#及其他.NET語(yǔ)言,如VB.NET在編譯階段都編譯為這種語(yǔ)言。
因?yàn)榇a在編譯階段沒(méi)有直接編譯成本機(jī)代碼,所以在執(zhí)行應(yīng)用程序時(shí),必須完成更多的工作,這就是Just—In-Time(JIT)編譯器的任務(wù)。
JIT把MSIL編譯為專(zhuān)用于某種操作系統(tǒng)和目標(biāo)機(jī)器結(jié)構(gòu)的本機(jī)代碼,只有這樣,操作系統(tǒng)才能執(zhí)行應(yīng)用程序。這里編澤器的名稱(chēng)Just—In—Time,反映了MSIL僅在需要時(shí)才編譯的特性。
過(guò)去,常常需要把代碼編譯為幾個(gè)應(yīng)用程序,每個(gè)應(yīng)用程序用于特定的操作系統(tǒng)和CPU結(jié)構(gòu),這通常是一種優(yōu)化形式(例如,為了讓代碼在AMD芯片上運(yùn)行將更快),但更多時(shí)候是必須的(例如分別運(yùn)行在Windows和Linux操作系統(tǒng)上)?,F(xiàn)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(dú)立于機(jī)器、操作系統(tǒng)和CPU的。目前有幾種JIT編譯器,每種編譯器都用于不同的結(jié)構(gòu),我們總能找到一個(gè)合適的編譯器創(chuàng)建所需的本機(jī)代碼。這樣,用戶(hù)需要做的工作就比較少了,實(shí)際上,用戶(hù)不必考慮與系統(tǒng)相關(guān)的細(xì)節(jié),只需要把注意力放在代碼的功能上就足夠了。
2.程序集
在編譯應(yīng)用程序時(shí),創(chuàng)建的MSIL代碼存儲(chǔ)在一個(gè)程序集中,程序集包括可執(zhí)行的應(yīng)用程序文件(這些文件可以直接在Windows上運(yùn)行,不需要其他程序,其擴(kuò)展名為.exe)和其他應(yīng)用程序使用的庫(kù)(其擴(kuò)展名是.dll)。
除了包含MSIL外,程序集還包含元數(shù)據(jù)(即程序集中包含的數(shù)據(jù)信息)和可選的資源(MSIL使用的其他數(shù)據(jù),例如聲音和圖片文件)。在程序集包含的所有文件中,有一個(gè)文件用于保存清單。(清單是元數(shù)據(jù)部分中一組數(shù)據(jù)表的集合,其中包含了程序集中一部分文件的名稱(chēng),描述了程序集的版本,語(yǔ)言文化,發(fā)布者,共有導(dǎo)出類(lèi)型,以及組成該程序集的所有文件)。需要注意的是一個(gè)程序集只能一個(gè)程序清單。
元數(shù)據(jù)允許程序集是完全自我描述的,不需要其他信息就可以使用程序集。也就是說(shuō),我們不再需要把應(yīng)用程序所需要的數(shù)據(jù)添加到系統(tǒng)注冊(cè)表中,因此,部署應(yīng)用程序就非常簡(jiǎn)單了,只需把文件復(fù)制到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)中的目錄下即可。
當(dāng)然,不必把運(yùn)行應(yīng)用程序所需要的所有信息都安裝到一個(gè)地方。我們可以編寫(xiě)一些程序集,執(zhí)行多個(gè)應(yīng)用程序所要求的任務(wù)。此時(shí),通常把這些可重用的程序集放在所有應(yīng)用程序都可以訪問(wèn)的地方。在.NET
框架中,這個(gè)地方是“全局程序集高速緩沖存儲(chǔ)器”(Global Assembly cache),有相應(yīng)的工具可以幫助把程序集放在高速緩沖存儲(chǔ)器中。
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(jī)代碼后,CLR的任務(wù)還沒(méi)有完全完成。用.NET
框架編寫(xiě)的代碼在執(zhí)行時(shí)是托管的,即CLR管理著應(yīng)用程序,其方式是管理內(nèi)存、處理安全性,以及允許進(jìn)行跨語(yǔ)言調(diào)試等。相反,不在CLR控制之下運(yùn)行的應(yīng)用程序是非托管的,某些語(yǔ)言如C++可以用于編寫(xiě)這類(lèi)應(yīng)用程序,例如,訪問(wèn)操作系統(tǒng)的低級(jí)功能。使用C#主要編寫(xiě)在托管環(huán)境下運(yùn)行的代碼,它們使用CLR的托管功能,讓.NET自己與操作系統(tǒng)進(jìn)行交互,當(dāng)然也可以編寫(xiě)在非托管環(huán)境下運(yùn)行的代碼,但需要特別標(biāo)注。托管代碼的優(yōu)點(diǎn)有:1、平臺(tái)無(wú)關(guān)性,2、提高性能,3、語(yǔ)言的互操作性。
4.垃圾回收
托管代碼最重要的一個(gè)功能是垃圾回收(Garbage
Collection),它可確保應(yīng)用程序不再使用某些內(nèi)存時(shí),這些內(nèi)存就會(huì)被完全釋放。在.NET推出以前,這項(xiàng)工作主要由程序員負(fù)責(zé),代碼中的幾個(gè)簡(jiǎn)單錯(cuò)誤會(huì)把大塊內(nèi)存分配到錯(cuò)誤的地方,使這些內(nèi)存神秘失蹤。這通常意味著計(jì)算機(jī)的速度逐漸減慢,最終導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。
.NET無(wú)用存儲(chǔ)單元收集器會(huì)頻繁檢查計(jì)算機(jī)內(nèi)存,從中刪除不再需要的內(nèi)容。它可能一秒鐘內(nèi)會(huì)進(jìn)行上千次的檢查,也可能幾秒鐘檢查一次,或者隨時(shí)進(jìn)行檢查,但可以肯定的是進(jìn)行了檢查。
5.應(yīng)用程序域
在以前傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中我們都知道,一個(gè)應(yīng)用程序?qū)?yīng)一個(gè)進(jìn)程,并為該進(jìn)程指定虛擬內(nèi)存,由操作系統(tǒng)來(lái)映射實(shí)際的物理內(nèi)存,有效的維護(hù)了進(jìn)程之間的安全性。但另一方面,每一個(gè)進(jìn)程都會(huì)消耗一定的系統(tǒng)資源,降低了性能,并且進(jìn)程間的通信也比較麻煩。
在.Net中推出了一個(gè)新的概念:應(yīng)用程序域(AppDomain)。可以理解成很多應(yīng)用程序域都可以運(yùn)行在同一個(gè).NET的進(jìn)程中,可以降低系統(tǒng)消耗,同時(shí)不同的域之間互相隔離,在安全性方面有保障。另外對(duì)于同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)不同域之間的通信也相對(duì)簡(jiǎn)單一點(diǎn)。
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文章標(biāo)題:.NET概念:.NET程序編譯和運(yùn)行-創(chuàng)新互聯(lián)
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