《CLR Via C#》 学习心得一 CLR基础知识

《CLR Via C#》 学习心得系列，主要是为了最近在看《CLR Via C#》这本书时写的笔记和心得，为了以后回头看时能方便自己查阅并且顺道巩固下基础知识，所谓勿在浮沙筑高楼，就是这个道理，万变不离其宗，基础很重要，好了，闲话不聊了，开始我的心得记录吧。

1，CLR定义

　　公共语言运行时(Common Language Runtime)，是一个可由多种编程语言使用的运行时。它的核心功能包括(内存管理、程序集加载、安全性、异常处理和线程同步等)，是由面向CLR的所有语言使用。在运行时候，它根本不管开发人员用哪一种语言来写源代码，可由任何编程语言来开发代码，只要编译器是面向CLR就可以了，然后CLR是通过.NET Framework来执行的，这意味着必须在目标机器上安装好.NET Framework，一台机器上可能同时安装好几个版本的.NET Framework，可以通过相关的命令了解到一台机器上已经安装了哪些版本。

2，编译器的作用

　　CLR中的编译器可以分为语法检查器和“正确代码”的分析器。它们检查源代码，确定你写的代码是有意义的，然后输出对你意图进行描述的代码。无论选用哪一个编译器，最终都是一个托管模块。托管模块有以下几个部分组成：1，PE32或PE32+头。标准的windows   PE文件头，类似于“公共对象文件格式”头；2，CLR头。包含是这个模块成为一个托管模块的信息；3，元数据。每个托管模块都包含元数据表，主要有两种类型的表：一种类型的表描述源代码中定义的类型和成员；另一种类型的表描述源代码引用的类型和成员；4，IL代码。编译器编译源代码时生成的代码，在运行时，CLR将IL编译成本地CPU指令。

来张图显得更形象些：

3，元数据的用途

　　简单地说，元数据(metadata)是一组数据表。其中一些数据表描述了模块中定义的内容，比如类型及其成员。还有一些元数据描述了托管模块引用的内容，比如导入的类型和内容。用途如下：

1，编译时，编译器可直接从托管模块中读取元数据。

2，Microsoft Visual Studio使用元数据帮助写代码，比如智能感知技术。

3，使用元数据，可以确保代码执行“类型安全”的操作。

4，元数据允许一个对象的字段序列化到一个内存中，将其发送到另一台机器，然后反序列化，在远程机器上重建对象的状态。

5，元数据允许垃圾回收器跟踪对象的生命周期。

4，程序集的概念

　　首先，程序集是一个或多个模块/资源文件的逻辑性分组。其次，程序集是重用、安全性以及版本控制的最小单元。实际上是有一个“清单”的这种概念。

5，JIT的概念

　　为了执行一个方法，首先必须把它的IL转换本地CPU的指令。这就是CLR的JIT(Just-In-Time或者即时)编译器的职责。里面有个JITCompiler函数负责将一个方法的IL代码编译成本地CPU指令，本地CPU指令被保存到一个动态分配的内存块中，然后，JITCompiler返回CLR为类型创建的内部数据结构，找到被调用的方法对应大那一条记录，修改最初对JITCompiler的引用，让它指向内存块的地址，最后，JITCompiler函数跳转到内存块中的代码。JIT编译器将本地CPU指令存储到动态内存中，一旦应用程序终止，编译好的代码也会被丢弃。但一个方法只有在首次调用时才会造成一些性能损失，以后对该方法的所有调用都以本地代码的形式全速运行，无需重新验证IL并把它编译成本地代码。

6，IL和验证

　　IL是基于栈的，这意味着它的所有指令都要将操作数压入一个执行栈，并从栈弹出结果。IL指令还是“无类型”的，它的最大优势在于应用程序的健壮性和安全性，将IL编译成本地的CPU指令时，CLR会执行一个名为验证的过程。

7，Framework类库

　　FCL(Framework Class Library)是一组DLL组成的程序集的统称。

　　应用程序部分：

　　1，Web服务(Web Service) 比如wcf技术。

　　2，Web窗体应用程序(Web Form) 比如网站技术，asp.net技术。

　　3，windows 应用程序。比如wpf技术

　　4，富Internet应用程序(Rich Internet Application,RIA)

　　5，windows 控制台应用程序。

　　6，windows服务。

　　7，数据库存储过程。

　　8，组件库。

8，通用类型系统(CTS)

　　CTS(Common Type System),因为CLR是围绕类型展开的，类型为应用程序和其他类型公开了功能，通过类型，用一种编程语言写的代码能与用另一种语言写的代码沟通，那么需要一个正式的规范，即“通用类型系统”，它描述了类型的定义和行为。

　　主要包括了以下内容：

　　1，字段(Field) 一个数据变量，是对象状态的一部分。

　　2，方法(Method) 一个函数，能针对对象执行的一个操作，通常会改变对象的状态。方法有一个名称、一个签名以及一个或多个修饰符。

　　3，属性(Property) 属性允许实现者在访问者之前对输入参数和对象状态进行校验。

　　4，事件(Method) 事件在对象以及其他相关对象之间实现了一个通信机制。

　　还有一些访问修饰符比如public、protected、private、internal。这些所有的类型最终必须从预定义的System.Object类型继承。

9，公共语言规范(CLS)

　　CLS(Common Language Specification),它详细定义了一个最小功能集。因为CLR使用了标准的类型集、元数据、以及公共执行环境。任何编译器生成的类型如果想要兼容于其他“符合CLS,面向CLR的语言”所生成的组件，就必须支持这个最小功能集合。如图：