温故而知新

CLR功能

JIT(just-in-time 运行时编译技术)

通常，程序有两种运行方式：静态编译与动态解释。静态编译的程序在执行前全部被翻译为机器码，而解释执行的则是一句一句边运行边翻译。

即时编译器则混合了这二者，一句一句编译源代码，但是会将翻译过的代码缓存起来以降低性能损耗。相对于静态编译代码，即时编译的代码可以处理延迟绑定并增强安全性。

即时编译器有两种类型，一是字节码翻译，二是动态编译翻译。

为了执行方法，首先必须将方法的IL转换成本机(native)CPU指令。这是CLR的JIT编译器的职责。

流程讲解

  1. 在Main方法执行之前,CLR会检测出Main的代码引用的所有类型.
    • CLR分配一个内部数据结构来管理对引用类型的访问.
    • 图中,Main方法引用了Console类型,CLR分配了一个内部结构.
    • Console类型定义的每个方法都在内部结构中存在一个记录项 entry.
    • 根据这个记录项可以找到方法的实现.
    • 对这个内部结构进行初始化,每个方法都指向包含在CLR内部的一个未编档函数,称之为JITCompiler.
  2. 进入Main方法,首次调用WriteLine方法时, JITCompiler函数被调用.
  3. JITCompiler会在定义该类型的程序集的元数据中查找被调用方法的IL代码.
  4. 然后JITCompiler验证IL代码,将WriteLine方法的IL代码编译成本机CPU指令.
  5. 本机CPU指令保存到动态分配的内存块中.JITCompiler将在CLR为类型创建的内部数据结构中,修改引用.
  6. 指向到刚才动态分配的内存块地址. 最后JITCompiler跳转到内存块中的代码(WriteLine方法的具体实现).
  7. 返回到Main中的代码.

  1. 第二次调用WriteLine方法,由于已经进行了验证和编译,会直接跳转到已经编译好的本机CPU指令代码块中执行.

方法仅在首次调用时才会有一些性能损失,之后调用全是以本机代码的形式全速运行.

JIT 编译技术特点

  1. JIT编译器将本机CPU指令存储到动态内存中.意味着一旦应用程序终止,编译好的代码也会被丢弃.

  2. JIT编译器会对本机代码进行优化.类似于C++编译器后端所做的事情. 可能花较多的时间生成优化代码.

    在Visual Studio中新建C#项目时，”调试“(Debug)配置指定的是/optimize-/debug:full，而”发布“(release)配置指定的是/optimize+/debug:pdbonly。

  3. JIT能够针对本机CPU为IL代码生成指令，以利用本机指定CPU的任何特殊指令进行编译。相反，非托管应用程序通常是针对具有最小功能集合的CPU编译的。

JIT编译器能够判断一个特定的测试在它运行的机器上是否总是失败，例如，假定有一个方法包含以下代码

// 如果主机只有一个CPU，JIT编译器不会为此代码生成任何CPU指令。
if(numberofCPUs>1){
    ...//Do something
}

将IL代码编译成本机代码的验证过程

将IL代码编译成本机代码的过程中,CLR会执行验证过程,根据元数据检查类型,返回值,返回语句,参数是否正确等等.

NGen.exe生成的本机代码与JIT生成的本机代码对比

  1. NGen生成的代码不会像JIT编译器生成的代码进行高度优化.较差的执行时性能.
  2. CLR加载程序集时,会检查是否存在一个对应的,由NGen生产的本机文件.
  3. NGen.exe生成的本机文件没有知识产权保护.
  4. NGen生成的文件可能失去同步.版本不匹配,系统升级过等,就无法使用.

基类库支持功能

.Net Framework 包含 Framework类库(Framework Class Library,FCL).

  1. FCL是一组DLL程序集的统称.