JITCompiler、NGen.exe及.NET Native

一、JITCompiler

如你所知，JIT（just-in-time或“即时”）编译器是CLR的重要组件，它的职责是将IL转换成本地cpu指令。

<<CLR via C#>>一书中在CLR的执行模型章节里有一副图形象介绍了一个方法（WriteLine）首次调用时发生的事情：

JITCompiler函数被调用时，它知道要调用的是哪个方法，以及具体是什么类型定义了该方法。然后，JITCompiler会在定义该类型的程序集的元数据中查找被调用的方法的IL，接着JITCompiler验证IL代码，并最终将IL代码翻译成本地CPU指令。本地CPU指令被保存到一个动态分配的内存块中。

这里再插播一下MSIL。我们知道，.NET托管程序集同时包括元数据和IL。IL是与CPU无关的机器语言，可将它视为一种面向对象的机器指令，或者理解为一种高级汇编语言，但它比大多数CPU机器语言高级。IL能访问和操作对象类型，并提供了指令来创建和初始化对象、调用对象上的虚方法以及直接操作数组元素，甚至提供了抛出和捕获异常的指令来实现错误处理。

一个已经被JITCompiler验证和编译过的方法，第二次调用时会直接执行内存块中的代码，完全跳过JITCompiler函数，所以说一个方法只有在首次调用时才会造成一些性能损失。

JITCompiler的主要特点：

1、运行时编译；

2、每次编译需要的方法；

3、编译后存在内存中；

4、编译器生成的代码会绑定到触发编译的进程上，不能多进程间共享。

 

二、NGen.exe

.NET Framework提供了NGen.exe工具，即本地代码生成器或本机映像生成器，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JITCompiler不需要在运行时编译IL代码，这样看上去有助于提升应用程序的性能。

为什么说是“看上去”有助于提升应用程序的性能呢？NGen.exe不能提高.NET应用程序性能吗？你看，NGen.exe可以减少JITCompiler的验证和编译，这部分开销难道不是省掉了吗？

实际上NGen.exe仅仅是加快应用程序的启动速度，执行时的性能并不比JITCompiler编译的代码快。主要原因是，编译代码时, NGen无法像JIT编译器那样对最终的执行环境作出许多假设，这会造成NGen.exe产生较差的代码。例如, NGen不能优化一些CPU指令, 对静态字段的访问需要间接的操作而不能直接访问，因为静态字段实际的地址需要在运行时刻才能知道。NGen到处插入代码来调用类的构造函数，因为它不知道代码执行的次序，不知道类的构造函数是否已经被调用。

NGen.exe的主要特点：

1、在运行前编译；

2、一次编译整个程序集；

3、编译后持久地存储在本地的磁盘上；

4、可以多进程间共享已经编译好的代码。

当然，NGen.exe生成的文件也有一些典型的问题，比如没有知识产权保护、文件可能失去同步、难以管理、较差的执行时性能等，具体大家可以参考To-NGen-or-Not-to-NGen

可以通过命令行调用Framework下的NGen.exe工具，它的具体参数可以参考MSDN

三、.NET Native

最近这两天在博客和微博上都是热点。起因源自于微软在 MSDN 博客上宣布了 .NET Native 的开发者预览版。.NET Native 可以将 C# 代码编译成本地机器码。有了它，开发者将不仅能享受 C# 的高生产力，而且能拥有 C/C++般的性能。鱼与熊掌不可兼得，而有了 NET Native，我们可以兼得 C# 的生产力与 C++ 的战斗力。

看来MS这回是铁了心走高大上的道路了，功能和性能，效率和体验，平台和开源，一个都不能少。

 

参考：

<<CLR via C#>>

http://www.cnblogs.com/flier/archive/2004/07/08/22340.html

http://www.codeguru.com/csharp/.net/net_general/toolsand3rdparty/article.php/c4651/JIT-Compilation-and-Performance--To-NGen-or-Not-to-NGen.htm

http://msdn.microsoft.com/en-US/vstudio/dn642499.aspx

http://blogs.msdn.com/b/dotnet/archive/2014/04/02/announcing-net-native-preview.aspx