引言

本文著眼于微軟.NET框架。這是較新發(fā)布的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，它幫助開(kāi)發(fā)者快速開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序并且提供各種不同語(yǔ)言像Visual Basic .NET, C#, ASP .NET, 和Jscript .NET等開(kāi)發(fā)最合適的，高效的，可擴(kuò)展的，面向性能的應(yīng)用程序 。

.NET框架概述
.NET框架是一種新的計(jì)算平臺(tái)，它在Internet高度分布的環(huán)境中簡(jiǎn)化應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)

服務(wù)

NET框架提供以下服務(wù)：

.NET框架將使開(kāi)發(fā)者為不同設(shè)備和不同平臺(tái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序，如：windows應(yīng)用程序、web應(yīng)用程序、windows服務(wù)和web服務(wù)。

目標(biāo)

設(shè)計(jì).NET框架是為了實(shí)現(xiàn)下列目標(biāo)：

理解.NET框架體系結(jié)構(gòu)

    .NET框架有兩個(gè)組件：.NET框架類(lèi)庫(kù)和公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)。
    .NET框架類(lèi)庫(kù)使類(lèi)型（CTS）變的簡(jiǎn)單，它對(duì)于.NET語(yǔ)言來(lái)說(shuō)是公共的。
    公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)組成部分有由：（類(lèi)加載器）加載程序的IL代碼并將起編譯成本地代碼到運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行和管理代碼來(lái)加強(qiáng)安全和類(lèi)型安全，并且提供線(xiàn)程支持。
   

.NET框架體系結(jié)構(gòu)最頂部是像VB .NET C#, VJ#, VC++ .NET之類(lèi)的語(yǔ)言；開(kāi)發(fā)者能開(kāi)發(fā)（使用上面的任何語(yǔ)言）像Windows窗體，Web窗體，Windows服務(wù)和XML Web服務(wù)。

理解.NET框架的角色

    .NET框架有兩個(gè)組要的組件：公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)（CLR）和.NET框架類(lèi)庫(kù)。公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)是.NET框架的基礎(chǔ)。CLR 在運(yùn)行時(shí)管理代碼，提供像內(nèi)存管理，線(xiàn)程管理和remoting之類(lèi)的核心服務(wù)，同時(shí)也加強(qiáng)嚴(yán)格的類(lèi)型安全和促進(jìn)代碼正確來(lái)確保程序的安全性和健壯性（魯棒性）。代碼管理的概念是CLR的基本原則。針對(duì)CLR的代碼被認(rèn)為是可管理的代碼，而不是針對(duì)CLR的代碼則被認(rèn)為是不可管理的代碼。

    類(lèi)庫(kù)是.NET框架的一個(gè)完整的組件， 包括可重用類(lèi)的面向?qū)ο蠹?，它使我們能用?lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序包括傳統(tǒng)的命令行或是任何像Windows窗體，ASP. NET Web窗體和新近發(fā)明的XML Web 服務(wù)的Windows服務(wù)這樣的圖形用戶(hù)接口（GUI）。

    歐洲計(jì)算機(jī)制造商協(xié)會(huì)（ECMA）標(biāo)準(zhǔn)定義了通用語(yǔ)言規(guī)范（CLS）；這加強(qiáng)了軟件開(kāi)發(fā)語(yǔ)言能夠進(jìn)行互操作。按照CLS編寫(xiě)的代碼應(yīng)該能和另一個(gè)符合CLS語(yǔ)言的代碼一起編譯。因?yàn)橛煞?/span>CLS語(yǔ)言支持的代碼將會(huì)被編譯成中間語(yǔ)言（IL）代碼。CLR引擎執(zhí)行IL代碼。這保證了符合CLS語(yǔ)言的互用性。微軟.NET框架支持的語(yǔ)言有Microsoft Visual Basic .NET, Microsoft Visual C#, Microsoft Visual C++ .NET, and Microsoft Visual J# .NET.

語(yǔ)言編譯器生成中間語(yǔ)言代碼，叫做微軟中間語(yǔ)言（MSIL），它使不同可互操作的.NET語(yǔ)言編寫(xiě)程序。
     ECMA標(biāo)準(zhǔn)，公共語(yǔ)言架構(gòu)（CLI），定義了IL代碼需要執(zhí)行的基礎(chǔ)架構(gòu)的規(guī)范。CLI提供一個(gè)公共類(lèi)型系統(tǒng)（CTS）和像類(lèi)型安全，可管理的代碼執(zhí)行和side by side執(zhí)行的服務(wù)。

圖1.微軟.NET框架的ECMA標(biāo)準(zhǔn)

.NET框架提供基礎(chǔ)架構(gòu)和服務(wù)。CLI規(guī)范.它們包括：
    公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)：

           CLR包括CLI

           CLR也提供.NET應(yīng)用程序的執(zhí)行環(huán)境

    公共類(lèi)型系統(tǒng):

           提供數(shù)據(jù)類(lèi)型，值，對(duì)象類(lèi)型。這使得開(kāi)發(fā)人員能用不同的語(yǔ)言開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。.NET語(yǔ)言共享CTS意味著所有在應(yīng)用程序中的類(lèi)型在CLI類(lèi)型定義中是一樣的。

      類(lèi)型安全：

           .NET框架在值和對(duì)象上執(zhí)行操作，因?yàn)?/span>.NET框架需要知道每個(gè)值和對(duì)象的類(lèi)型并且引用值和對(duì)象類(lèi)型。

      可管理的代碼執(zhí)行

           .NET框架管理執(zhí)行.NET應(yīng)用程序時(shí)對(duì)象的狀態(tài)。

           .NET框架自動(dòng)分配內(nèi)存并提供來(lái)機(jī)收集機(jī)制來(lái)重新分配內(nèi)存

      Side-by-side執(zhí)行

           .NET框架通過(guò)使用不同版本的裝配器允許同一應(yīng)用程序的不同版本運(yùn)行在同一機(jī)器上。裝配器由IL代碼和元數(shù)據(jù)組成。元數(shù)據(jù)決定應(yīng)用程序的依賴(lài)關(guān)系。通過(guò)這個(gè)，.NET框架運(yùn)行時(shí)能執(zhí)行多種版本裝配器并且解決遺留的開(kāi)發(fā)環(huán)境的主要問(wèn)題。那就是DLL HELL？

.NET裝配器

圖2 Side-by-side執(zhí)行

圖1.微軟.NET框架的ECMA標(biāo)準(zhǔn)

.NET框架提供基礎(chǔ)架構(gòu)和服務(wù)。CLI規(guī)范.它們包括：
    公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)：

           CLR包括CLI

           CLR也提供.NET應(yīng)用程序的執(zhí)行環(huán)境

    公共類(lèi)型系統(tǒng):

           提供數(shù)據(jù)類(lèi)型，值，對(duì)象類(lèi)型。這使得開(kāi)發(fā)人員能用不同的語(yǔ)言開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。.NET語(yǔ)言共享CTS意味著所有在應(yīng)用程序中的類(lèi)型在CLI類(lèi)型定義中是一樣的。

      類(lèi)型安全：

           .NET框架在值和對(duì)象上執(zhí)行操作，因?yàn)?/span>.NET框架需要知道每個(gè)值和對(duì)象的類(lèi)型并且引用值和對(duì)象類(lèi)型。

      可管理的代碼執(zhí)行

           .NET框架管理執(zhí)行.NET應(yīng)用程序時(shí)對(duì)象的狀態(tài)。

           .NET框架自動(dòng)分配內(nèi)存并提供來(lái)機(jī)收集機(jī)制來(lái)重新分配內(nèi)存

      Side-by-side執(zhí)行

           .NET框架通過(guò)使用不同版本的裝配器允許同一應(yīng)用程序的不同版本運(yùn)行在同一機(jī)器上。裝配器由IL代碼和元數(shù)據(jù)組成。元數(shù)據(jù)決定應(yīng)用程序的依賴(lài)關(guān)系。通過(guò)這個(gè)，.NET框架運(yùn)行時(shí)能執(zhí)行多種版本裝配器并且解決遺留的開(kāi)發(fā)環(huán)境的主要問(wèn)題。那就是DLL HELL？

.NET裝配器

圖2 Side-by-side執(zhí)行

理解.NET框架CLR

    公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)：

• 類(lèi)加載器，將類(lèi)加載到CLR。
• MSIL到本地代碼的編譯，將把MSIL轉(zhuǎn)變成本地代碼。
• 代碼管理器，它在代碼執(zhí)行期間進(jìn)行管理。
• 內(nèi)存分配和垃圾收集，表現(xiàn)為自動(dòng)內(nèi)存管理。
• 安全的引擎，使用微軟提供的工具和在控制面板對(duì).NET框架配置加強(qiáng)安全限制包括代碼級(jí)安全、文件及機(jī)器級(jí)安全。
• 類(lèi)型檢查器，增強(qiáng)強(qiáng)類(lèi)型檢查。
• 線(xiàn)程支持，提供對(duì)應(yīng)用程序的多線(xiàn)程支持。
• 異常管理器，提供對(duì)運(yùn)行時(shí)異常處理的機(jī)制。
• 調(diào)試引擎，允許開(kāi)發(fā)者調(diào)試應(yīng)用程序的不同類(lèi)型。
• COM配置，允許.NET應(yīng)用程序與COM應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)。
• 基類(lèi)庫(kù)支持，提供應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)所需的類(lèi)。

公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)的特征

    CLR有以下特征：

• 管理內(nèi)存：
  • 內(nèi)存分配
  • 內(nèi)存的重分配（垃圾收集）
• 線(xiàn)程執(zhí)行支持
• 代碼執(zhí)行
• 代碼安全檢查
• 編譯
  • MSIL到本地代碼
• 基于信任的代碼安全（對(duì)執(zhí)行代碼的授權(quán)。代碼級(jí)，文件級(jí)，機(jī)器級(jí)）這些特征對(duì)運(yùn)行在公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)的可管理代碼來(lái)說(shuō)是固有的。

理解CLR

    為了執(zhí)行程序并且獲得可管理執(zhí)行環(huán)境的所以好處，我們用CLS支持的.NET框架語(yǔ)言編寫(xiě)代碼。語(yǔ)言編譯器將源代碼編譯成由CPU相關(guān)的代碼和平臺(tái)相關(guān)的指令組成的MSIL代碼。MSIL有下列組成：

• 能夠執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的指令。
• 直接訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存。
• 控制執(zhí)行流
• 處理異常

    MSIL代碼能夠在執(zhí)行前被編譯成特定CPU指令，CLR所需要代碼的信息只有元數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)描述代碼并且定義代碼類(lèi)型包括引用代碼在運(yùn)行期用到的其他類(lèi)型。
    一個(gè)裝配器由精簡(jiǎn)的可執(zhí)行文件組成。當(dāng)執(zhí)行PE文件的時(shí)候類(lèi)加載器價(jià)載MSIL代碼而元數(shù)據(jù)把精簡(jiǎn)的可執(zhí)行文件編成運(yùn)行時(shí)內(nèi)存。
    PE文件執(zhí)行之前它將代碼傳遞到本地代碼編譯器進(jìn)行編譯，IL到本地代碼的編譯是有JIT編譯器完成的。因?yàn)椴煌?/span>CPU架構(gòu)和編譯器 IL代碼到本地指令。

CLR的特點(diǎn)

• 被管理的多線(xiàn)程支持和線(xiàn)程監(jiān)控。應(yīng)用程序域包括一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行線(xiàn)程。
• 管理不安全代碼的互用性，和COM配置。
• 結(jié)構(gòu)化的異常處理機(jī)制
• 基礎(chǔ)架構(gòu)和被管理執(zhí)行進(jìn)程，內(nèi)存管理和垃圾收集

CLR的結(jié)構(gòu)

CLR的特點(diǎn)

• 被管理的多線(xiàn)程支持和線(xiàn)程監(jiān)控。應(yīng)用程序域包括一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行線(xiàn)程。
• 管理不安全代碼的互用性，和COM配置。
• 結(jié)構(gòu)化的異常處理機(jī)制
• 基礎(chǔ)架構(gòu)和被管理執(zhí)行進(jìn)程，內(nèi)存管理和垃圾收集

CLR的結(jié)構(gòu)

    為了執(zhí)行程序并且獲得可管理執(zhí)行環(huán)境的所以好處，我們用CLS支持的.NET框架語(yǔ)言編寫(xiě)代碼。語(yǔ)言編譯器將源代碼編譯成由CPU相關(guān)的代碼和平臺(tái)相關(guān)的指令組成的MSIL代碼。MSIL有下列組成：

• 能夠執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的指令。
• 直接訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存。
• 控制執(zhí)行流
• 處理異常

    MSIL代碼能夠在執(zhí)行前被編譯成特定CPU指令，CLR所需要代碼的信息只有元數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)描述代碼并且定義代碼類(lèi)型包括引用代碼在運(yùn)行期用到的其他類(lèi)型。
    一個(gè)裝配器由精簡(jiǎn)的可執(zhí)行文件組成。當(dāng)執(zhí)行PE文件的時(shí)候類(lèi)加載器價(jià)載MSIL代碼而元數(shù)據(jù)把精簡(jiǎn)的可執(zhí)行文件編成運(yùn)行時(shí)內(nèi)存。
    PE文件執(zhí)行之前它將代碼傳遞到本地代碼編譯器進(jìn)行編譯，IL到本地代碼的編譯是有JIT編譯器完成的。因?yàn)椴煌?/span>CPU架構(gòu)和編譯器 IL代碼到本地指令。

CLR的特點(diǎn)

• 被管理的多線(xiàn)程支持和線(xiàn)程監(jiān)控。應(yīng)用程序域包括一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行線(xiàn)程。
• 管理不安全代碼的互用性，和COM配置。
• 結(jié)構(gòu)化的異常處理機(jī)制
• 基礎(chǔ)架構(gòu)和被管理執(zhí)行進(jìn)程，內(nèi)存管理和垃圾收集

CLR的結(jié)構(gòu)

CLR的特點(diǎn)

• 被管理的多線(xiàn)程支持和線(xiàn)程監(jiān)控。應(yīng)用程序域包括一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行線(xiàn)程。
• 管理不安全代碼的互用性，和COM配置。
• 結(jié)構(gòu)化的異常處理機(jī)制
• 基礎(chǔ)架構(gòu)和被管理執(zhí)行進(jìn)程，內(nèi)存管理和垃圾收集

CLR的結(jié)構(gòu)

    CLR有以下特征：

• 管理內(nèi)存：
  • 內(nèi)存分配
  • 內(nèi)存的重分配（垃圾收集）
• 線(xiàn)程執(zhí)行支持
• 代碼執(zhí)行
• 代碼安全檢查
• 編譯
  • MSIL到本地代碼
• 基于信任的代碼安全（對(duì)執(zhí)行代碼的授權(quán)。代碼級(jí)，文件級(jí)，機(jī)器級(jí)）這些特征對(duì)運(yùn)行在公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)的可管理代碼來(lái)說(shuō)是固有的。

理解CLR

    為了執(zhí)行程序并且獲得可管理執(zhí)行環(huán)境的所以好處，我們用CLS支持的.NET框架語(yǔ)言編寫(xiě)代碼。語(yǔ)言編譯器將源代碼編譯成由CPU相關(guān)的代碼和平臺(tái)相關(guān)的指令組成的MSIL代碼。MSIL有下列組成：

• 能夠執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的指令。
• 直接訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存。
• 控制執(zhí)行流
• 處理異常

    MSIL代碼能夠在執(zhí)行前被編譯成特定CPU指令，CLR所需要代碼的信息只有元數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)描述代碼并且定義代碼類(lèi)型包括引用代碼在運(yùn)行期用到的其他類(lèi)型。
    一個(gè)裝配器由精簡(jiǎn)的可執(zhí)行文件組成。當(dāng)執(zhí)行PE文件的時(shí)候類(lèi)加載器價(jià)載MSIL代碼而元數(shù)據(jù)把精簡(jiǎn)的可執(zhí)行文件編成運(yùn)行時(shí)內(nèi)存。
    PE文件執(zhí)行之前它將代碼傳遞到本地代碼編譯器進(jìn)行編譯，IL到本地代碼的編譯是有JIT編譯器完成的。因?yàn)椴煌?/span>CPU架構(gòu)和編譯器 IL代碼到本地指令。

CLR的特點(diǎn)

• 被管理的多線(xiàn)程支持和線(xiàn)程監(jiān)控。應(yīng)用程序域包括一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行線(xiàn)程。
• 管理不安全代碼的互用性，和COM配置。
• 結(jié)構(gòu)化的異常處理機(jī)制
• 基礎(chǔ)架構(gòu)和被管理執(zhí)行進(jìn)程，內(nèi)存管理和垃圾收集

CLR的結(jié)構(gòu)

CLR的特點(diǎn)

• 被管理的多線(xiàn)程支持和線(xiàn)程監(jiān)控。應(yīng)用程序域包括一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行線(xiàn)程。
• 管理不安全代碼的互用性，和COM配置。
• 結(jié)構(gòu)化的異常處理機(jī)制
• 基礎(chǔ)架構(gòu)和被管理執(zhí)行進(jìn)程，內(nèi)存管理和垃圾收集

CLR的結(jié)構(gòu)

    為了執(zhí)行程序并且獲得可管理執(zhí)行環(huán)境的所以好處，我們用CLS支持的.NET框架語(yǔ)言編寫(xiě)代碼。語(yǔ)言編譯器將源代碼編譯成由CPU相關(guān)的代碼和平臺(tái)相關(guān)的指令組成的MSIL代碼。MSIL有下列組成：

• 能夠執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算的指令。
• 直接訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存。
• 控制執(zhí)行流
• 處理異常

    MSIL代碼能夠在執(zhí)行前被編譯成特定CPU指令，CLR所需要代碼的信息只有元數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)描述代碼并且定義代碼類(lèi)型包括引用代碼在運(yùn)行期用到的其他類(lèi)型。
    一個(gè)裝配器由精簡(jiǎn)的可執(zhí)行文件組成。當(dāng)執(zhí)行PE文件的時(shí)候類(lèi)加載器價(jià)載MSIL代碼而元數(shù)據(jù)把精簡(jiǎn)的可執(zhí)行文件編成運(yùn)行時(shí)內(nèi)存。
    PE文件執(zhí)行之前它將代碼傳遞到本地代碼編譯器進(jìn)行編譯，IL到本地代碼的編譯是有JIT編譯器完成的。因?yàn)椴煌?/span>CPU架構(gòu)和編譯器 IL代碼到本地指令。

CLR的特點(diǎn)

• 被管理的多線(xiàn)程支持和線(xiàn)程監(jiān)控。應(yīng)用程序域包括一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行線(xiàn)程。
• 管理不安全代碼的互用性，和COM配置。
• 結(jié)構(gòu)化的異常處理機(jī)制
• 基礎(chǔ)架構(gòu)和被管理執(zhí)行進(jìn)程，內(nèi)存管理和垃圾收集

CLR的結(jié)構(gòu)

CLR的特點(diǎn)

• 被管理的多線(xiàn)程支持和線(xiàn)程監(jiān)控。應(yīng)用程序域包括一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行線(xiàn)程。
• 管理不安全代碼的互用性，和COM配置。
• 結(jié)構(gòu)化的異常處理機(jī)制
• 基礎(chǔ)架構(gòu)和被管理執(zhí)行進(jìn)程，內(nèi)存管理和垃圾收集

CLR的結(jié)構(gòu)

• 基類(lèi)庫(kù)支持支持所有使用.NET語(yǔ)言來(lái)支持基本功能性的基類(lèi)。
• COM配置支持COM對(duì)象間數(shù)據(jù)的重組。
• 異常管理支持使用try catch finally語(yǔ)句塊在運(yùn)行時(shí)處理錯(cuò)誤。
• 安全引擎在運(yùn)行時(shí)加強(qiáng)安全規(guī)則。
• 類(lèi)型檢查器在運(yùn)行時(shí)作類(lèi)型安全檢查。
• 調(diào)試引擎支持運(yùn)行時(shí)調(diào)試。
• 代碼管理器管理運(yùn)行時(shí)被管理代碼
• IL到本地代碼編譯器將MSIL代碼編譯成機(jī)器相關(guān)的本地代碼
• 垃圾收集器支持內(nèi)存管理并支持清理運(yùn)行時(shí)廢棄的內(nèi)存。
• 類(lèi)加載器在運(yùn)行時(shí)加載類(lèi)。