1.5 本地代码生成器：NGen.exe

　　使用.NET Framework配套提供的NGen.exe工具，可以在一个应用程序安装到用户的计算机上时，将IL代码编译成本地代码。由于代码在安装时已经编译好，所以CLR的JIT编译器不需要在运行时编译IL代码，这有助于提升应用程序的性能。NGen.exe能在两种情况下发挥重要作用：

• 加快应用程序的启动速度　　运行NGen.exe能加快启动速度，因为代码已编译成本地代码，运行时不需要再花时间编译。
• 减小应用程序的工作集¹如果一个程序集会同时加载到多个进程中，对该程序集运行NGen.exe可减小应用程序的工作集(working set)。NGen.exe会将IL编译成本地代码，并将这些代码保存到一个单独的文件中。这个文件可以通过“内存映射”的方式，同时映射到多个进程地址空间中，使代码得到了共享，避免每个进程都需要一份单独的代码拷贝。

　　安装程序为应用程序或程序集调用NGen.exe时，应用程序的所有程序集（或者那个指定的程序集）的IL代码会编译成本地代码。NGen.exe新建一个程序集文件，其中只包含这种本地代码，不含任何IL。新文件会放到C:\Windows\Assembly\NativeImages_v4.0.#####_64这样的一个目录下的一个文件夹中。在目录名称中，除了会包含CLR版本号，还会描述本地代码是为x86（Windows的32位版本）编译的，是为x64编译的，还是为Itanium编译的（后两者是Windows的64位版本）。

　　现在，每当CLR加载一个程序集文件，都会检查是否存在一个对应的、由NGen生成的本地文件。如果找不到本地文件，CLR就像往常那样对IL代码进行JIT编译。然而，如果存在一个对应的本地文件，CLR就会直接使用本地文件中编译好的代码，文件中的方法不需要在运行时进行编译。

　　从表面看，这似乎是一个完美的解决方案！一方面，我们获得了托管代码的所有好处（垃圾收集、验证、类型安全等等）；另一方面，没有托管代码（JIT编译）的所有性能问题。但是，不要被表面现象迷惑。NGen生成的文件存在以下问题：

• 没有知识产权保护　　许多人认为，发布NGen生成的文件，而不发布包含原始IL代码的文件，可以保护知识产权。但遗憾的是，这是不可能的。在运行时，CLR要求访问程序集的元数据（目地是使用像反射和序列化这样的功能），这就要求同时发布包含IL和元数据的程序集。除此之外，如果CLR因为某些原因而不能使用NGen生成的文件（如后文所述），CLR会自动对程序集的IL代码进行JIT编译，所以IL代码必须处于可用状态。
• NGen生成的文件可能失去同步　　CLR加载由NGen生成的一个文件时，它将事先编译好的代码的大量特征与当前执行环境比较。如何一个特征不匹配，NGen生成的文件就不能使用。此时要换用正常的JIT编译器进程。下面列举了必须匹配的一部分特征： 
  • CLR版本：会随补丁或Service Pack发生改变
  • CPU类型：升级处理器后会发生改变
  • Windows操作系统版本：安装了新的Service Pack后，会发生改变
  • 程序集的标识模块版本ID(MVID)：重新编译后会发生改变
  • 应用的程序集的版本ID：重新编译一个引用的程序集后，会发生改变
  • 安全性：吊销了之前授予的权限之后，安全性就会发生改变。这些权限包括声明性继承（declarative inheritance）、声明性链接时（declarative link-time）²、SkipVerification或者UnmanagedCode权限

注意，可以在更新（update）模式中运行NGen.exe，为以前用NGen生成的所有程序集再次运行NGen.exe。用户一旦安装了.NET Framework的一个新的Service Pack，这个Service Pack的安装程序就会自动在更新模式中运行NGen.exe，使NGen生成的文件与新安装的CLR版本保持同步。

• 较差的执行时性能　　编译代码时，NGen无法像JIT编译器那样对最终的执行环境做出许多假设。这会造成NGen.exe生成较差的代码。例如，NGen不能优化特定CPU指令的使用；静态字段只能间接访问，而不能直接访问，因为静态字段的实际地址只能在运行时确定。NGen到处插入代码来调用类构造器，因为它不知道代码的执行顺序，也不知道一个类构造器是否已经调用。（第8章“方法”会详细讲述类构造器的问题）。测试证明，相较于JIT编译的版本，NGen生成的某些应用程序在执行时反而要慢5%左右。所以，假如考虑使用NGen.exe来提升应用程序的性能，必须仔细比较NGen版本和非NGen版本，确定NGen版本不会变得更慢！对于某些应用程序，由于缩小工作集能提升性能，所以使用NGen仍然是有优势的。

　　正是因为存在上述这些问题，所以在考虑使用NGen.exe时，务必非常谨慎。对于服务器端的应用程序，NGen.exe的作用并不明显，又是甚至毫无用处，这是因为只有第一个客户端请求才会感受到性能的下架，后续的所有客户端请求都能以全速运行。此外，对于大多数服务器应用程序，由于只需要代码的一个实例，所以无法从工作集的缩小中获得任何好处。还要注意，NGen 2.0之前生成的映像不能在不同的AppDomain之间共享。因此，如果一个程序要在跨AppDomain的环境中使用（比如ASP.NET），用NGen来生成它是没有任何好处的。（不过，这一限制在NGen 2.0之后已经不存在了。）

　　对于客户端应用程序，也许能用NGen.exe加快启动速度，或者缩小工作集（如果程序集同时由多个应用程序使用）。即使一个程序集不是由多个应用程序使用，用NGen来生成它，也有助于增强工作集。此外，假如用NGen .exe来生成一个客户端应用程序的所有程序集，CLR根本不需要加载JIT编译器，从而进一步缩小工作集。当然，只要有一个程序集不是用NGen生成的，或者程序集的一个有NGen生成的文件无法使用，那么还是会加载JIT编译器，应用程序的工作集将随之增大。

 

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　　1、所谓工作集（working set），是指在进程的所有内存中，已映射的物理内存那一部分（即这些内存块全在物理内存中，并且CPU可以直接访问）。进程还有一部分虚拟内存，它们可能在转换列表中（CPU不能通过虚拟地址访问，需要Windows映射之后才能访问），还有另一部分存在磁盘的分页文件里。

　　2、declarative inheritance权限是派生出程序集的那个类所要求的；declarative link-time权限是程序集调用的方法所要求的。