一个.net程序是如何执行起来的
2020-10-22 11:29 石吴玉 阅读(1111) 评论(0) 编辑 收藏 举报基本概念：
1、.net 架构的组成
（1）CLR（Common Language Runtime） 公共语言运行时，提供内存管理，代码安全性检查等功能。
（2）FCL（.NET Framework Class Library） .net 框架类库，提供大量应用类库。
2、CLR的结构
（1）.CLS 公共语言规范，获取各种语言转换成统一的语法规则，是 .net 跨语言开发的基础
（2）CTS 通用类型系统，将各种语言中的数据类型转换成统一的类型。
（3）JIT 实时编译器（即时编译器）用于将转换之后的语言编译为二进制语言，交给CPU 执行
CLR一个很重要的特性就是Type安全。CLR在任何时候都知道某个对象的类型。你可以通过GetType方法获得，由于该方法不是虚函数，因此不能被覆盖，也就是说返回的值是永远真实的。
运行流程概述：
c# 源程序 ---> 经过 CLS、CTS 第一次编译 ---> 统一规范语言（中间语言 ）MSIL（.exe、dll） ----> JIT第二次编译 ---> 二进制语言 ---> 运行在CPU中
流程详解：
一、使用VS 编写程序代码 eg: .cs文件
二、把上述文件编译为 .dll （程序集）文件
.dll文件中也包含我们所说的中间语言（IL）
（1）PE/COFF头：Windows操作系统能加载并执行 .dll 和 .exe 文件，是因为他能够理解 PE/COFF格式
.PE/COFF（Micorsoft Windows Protable Executable/Commom Object File Format） 可移植可执行/通用对象文件格式。PE/COFF头包含了供操作系统查看和利用的信息，eg:文件指针
（2）CLR 头：程序集中包含的CLR 代码，并不是计算机可以直接运行的，还需要进行即时编译，so，需要将编译环境运行起来，因为，PE/COFF之后就是CLR头，告诉操作系统这个文件是一个.net 程序集，去呗其他类型的可执行程序
（3）清单：相当于一个目录，描述程序集本身的信息。eg：程序集表示（版本号，名称等），资源（Resources），组成文件。
（4）元数据：描述了程序集中所包含的内容，包括：程序集包含的模块、类型、成员、可见性等。注：元数据不包含类型的实现，在 .Net 中查看元数据的过程就叫做 “反射”。
（5）CIL代码：元数据中类型的实现。包括方法体，字段等
（6）资源文件：eg：图片，音频
三、CLR（公共语言运行库）中的 JIT（即时编译器 Just-In-Time）将我们的 IL 代码编译为机器代码
1、公共语言运行库 (common language runtime,CLR) 是托管代码执行核心中的引擎。
运行库为托管代码提供各种服务，如跨语言集成、代码访问安全性、对象生存期管理、调试和分析支持。
它是整个.NET框架的核心，它为.NET应用程序提供了一个托管的代码执行环境。它实际上是驻留在内存里的一段代理代码，负责应用程序在整个执行期间的代码管理工作。
2、JIT的主要功能：
（1）在负责实现类型的程序集的元数据中查找被调用的方法
（2）从程序集中找到该方法的 IL
（3）分配内存块
（4）将 IL 编译成本机的 CPU 指令，然后把这些东西丢进步骤三中分配的内存里
（5）CPU执行这些指令
JIT 编译时会使用即时编译，对不同架构的机器生成不同的机器码，大部分的代码优化也在这里。
JIT只有在运行时才会工作，生成项目（Build）时不会工作。
编译器在编译时，会对代码进行检查，对于只调用过一次的代码，不会进行优化，多次使用的才会进行JIT优化
通常，程序有两种运行方式：预先编译（AOT）与动态编译。预先编译的程序在执行前全部被翻译为机器码，而动态编译则是一句一句，边运行边翻译。即时编译则混合了这二者，一句句编译源代码，但是会将翻译过的代码缓存起来以降低性能损耗。
当运行程序时，CLR 先会调用类加载器加载需要的类型，加载完成之后，就创建了类型对象，包括方法
当首次调用该类型的 X 方法。由于其没有对应的机器码（除非它预先编译好了，例如Console 类中的方法），CLR 会在调用时遭遇 jmp 指令（目标为 JIT 编译器），将 X 方法的 IL 代码转换为机器码。
JIT 编译过程中，会做运行时的类型验证，将代码和元数据中的定义进行比对，确定代码的类型安全性。
编译完成之后，将机器码存储在缓存中，并将缓存地址放在 jmp 指令的后面，代替之前的 JIT 编译器地址。
以后对该方法的所有调用都不需要再次 JIT 编译， JIT 已将将机器码储存在内存中。当程序结束后，这些机器码就会消失，所以每次程序运行都伴随着即时编译。
不过，这个现象带来的性能损耗仅仅会在方法第一次调用时体现，而大部分程序都会调用方法不止一次
