第二章 NGWS Runtime 技术基础

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第二章  NGWS  runtime 技术基础

    既然你已经具有了C#全面的印象,我也想让你了解NGWS runtime的全貌。C#依靠由NGWS提供的运行时;因此,有必要
知道运行时如何工作,以及它背后所蕴含的概念。
    所以,这一章分为两部分——它们是所有的概念和使用的基础。两部分的内容虽然有些重叠,但它有助于加深理解正
在学习的概念。
  
2.1  NGWS  Runtime
    NGWS和NGWS Runtime为你提供了一种运行时环境。该运行时管理执行代码,并提供了使编程更容易的服务。只要你的
编译器支持这种运行时,你就会从这种受管理的执行环境中得益。
    你猜测C#编译器支持NGWS runtime很正确,但是不仅它支持NGWS runtime,VB和C++也支持。这些为支持运行时所创建
的代码称作"受管代码"(managed code)。以下是你的应用程序从NGWS runtime那里所得到的利益:

    交叉语言集成(通过通用语言规范)
    自动内存管理(垃圾收集)
    交叉语言异常处理(统一展开)
    增强安全(包括类型安全)
    版本支持("DLL地狱"终结者)
    组件交互简化模式

    因NGWS runtime 要提供了所有的这些好处,编译器必须把元文件和受管代码一起发出。元文件描述代码中的类型,它
和你的代码存在一起(与PE类似---PE为可变位执行文件)
    正如你从很多种交叉语言功能所看到的,NGWS runtime主要是关于高度集成交叉多异编程语言(tight integration
across multiple different programming languages)。这种支持可达到允许你从一个VB对象派生出一个C#类的程度(我后
面会给出要讨论的文章)。
    C#程序员将会喜欢的一个功能是,他们不必担心内存管理—也就是说不必担心臭名昭著的内存泄漏。NGWS  runtime提
供了内存管理,当对象和变量的生命期结束(不再被引用)时,垃圾收集器释放它们。我真的喜欢这个功能,因为在COM中的
内存管理一直是我的一块心病。
    应该鼓励配置一个管理应用程序或者组件。因为管理应用程序含有元数据文件,NGWS runtime可以利用这些信息,以
确保你的应用程序具有它所需的各种规定版本。所产生的明显效果为,由于你的代码没有相互之间的依赖,很少可能出现
中断。
    这章余下来的将分为两部分,每一部分讨论NGWS runtime的各个方面,直到你的C#应用程序能执行为止。
        1、中间语言(Intermediate Language,缩写IL)和元数据
        2、即时编译器(just-in-time compliers,简称JITers)

2.1.1  中间语言和元数据
    由C#编译器生成的受管代码并不是原始代码,但它是中间语言(IL)代码。这种IL代码自身变成了NGWS runtime的受管
执行进程的入口。IL代码明显的优势在于它是CPU无关的,这也意味着,你要用目标机器上的一个编译器才能把IL代码转换
成原始代码。
    尽管IL代码由编译器产生,但它并不是编译器提供给运行时仅有的东西。编译器同样产生有关你代码的元数据,它告
诉运行时有关你代码的更多的东西,例如各种类型的定义、各种类型成员的签名以及其它数据。基本上,元数据是类型
库、注册表内容和其它用于COM的信息。尽管如此,元数据还是直接和执行代码合并在一起,并不处在隔离的位置。
    IL和元数据存放于扩展了PE格式的文件中(PE格式用于.exe和.dll文件)。当这样的一个PE文件被装载时,运行时从文
件中定位和分离出元数据和IL。
    在进一步说明之前,我想给你已有的IL指令的简短目录。尽管它不是一个完整的清单,也不需要你熟记和理解,但是
它列出了你所必需的、C#程序所基于的知识基础。

    算术和逻辑操作符
    控制流
    直接内存访问
    堆栈操作
    参数和局部变量
    堆栈分配
    对象模式
    实例类型值
    临界区
    数组
    分型位置
    即时编译器(JITters)

2.1.2  即时编译器(JITters)
    由C#或其它能产生受管代码的编译器所生成的受管代码就是IL码。虽然IL代码被包装在一个有效的PE文件中,但是你
还是不能执行它,除非它被转换成为受管原始代码。这就是NGWS runtime 即时编译器(也称作JITters)大显身手的时候。
    为什么你会对即时编译代码感到厌繁, 为什么不把整个IL PE文件编译成原始代码? 答案是时间——需要把IL代码编
译成CPU规格的代码的时间。这种编译将更加有效率,因为一些程序段从来就没有被执行过。例如,在我的字处理器中,邮
件合并功能从来就没有被编译。
    从技术上说,全部的处理过程如下:当一个类型被装载时,装载器创建一个存根(stub),并使它连接每一个类型的方
法。当一个方法第一次被调用时,存根把控制交给JIT。JIT把IL编译为原始代码,且把存根指针指向缓冲了的原始代码。
接着的调用将执行原始码。在某些位置上(At some point),所有的IL都被转换成为原始代码,而JITter处于空闲状态。
    正如我在前面提到的,JIT编译器有很多,不止一个。在Windows平台上,NGWS runtime装有3个不同的JIT编译器。
    JIT——这是NGWS runtime默认使用的JIT编译器。它是一个后台(back end)优化的编译器 ,在前台(up front)实行数
据流分析,并创建了高度优化的受管原始代码做为输出结果。JIT可以使用不严格的IL指令集编码,但是所需资源将十分可
观。主要的限制在于内存足迹(footprint)、结果工作集,以及实行优化所消耗的时间。
    EconoJIT—— 和主JIT相比,EconJIT的目标是把IL高速地转换成受管原始代码。它允许缓冲所产生的原始代码,但是
输出码并不象主JIT生成的代码那样优化(代码小)。当内存紧张时,快速代码生成方案的优势将荡然无存。通过永久地抛弃
无用的已JIT过的代码,你可以把更大的IL程序装入代码缓冲区。因为JIT编译快,执行速度也仍然很快。
    PreJIT—尽管它是基于主JIT的,但操作起来更象是一个传 统的编译器。你安装了NGWS组件,它才能运行,才可以把
IL代码编译成受管原始代码。当然最终的结果为,更快的装载时间和更快的应用程序启动时间(不需要更多的JIT编译)。
    在所列出的JITters中,有两个是运行时的JITters。可是你怎么决定要使用哪一个JIT,它如何使用内存? 有一个称
做"JIT编译管理器"的小应用程序(jitman.exe),它存放于NGWS SDK安装目录下的bin目录中。当执行该程序时,它把一个
图标加到系统任务条上,双击该图标打开程序对话框(见图2.1)。

        图2.1 JIT编译管理器允许你设置各种相关性能的选项

    尽管它是一个小小的对话框,可是你所选择的选项功能是相当强大的。每一个选项将在以下描述。
    Use EconoJIT only 选项——当该复选框没有选上时,NGWS runtime使用默认的正常的JIT编译器。前面就曾经解释过
两种JITter的区别。
    Max Code Pitch Overhead(%)选项——该设置仅保留给EconoJIT。它控制了JIT编译时间和执行代码时间的百分比。如
果超过了设定的域值,代码缓冲区得到扩充,以缩短JIT编译所消耗的时间。
    Limit Size of Code Cache选项——该项默认为非选。没有选择该项意味着缓冲区将使用它所能得到的内存。如果你
想限制缓冲区大小,复选该选项,这将允许你使用Max Size of Cache(bytes)选项。
    Max  Size  of  Cache(bytes)选项—控制容纳JIT代码的缓冲区的最大值。虽然你可以非常严格地限制这个值,但你
还是应该小心,不能超过这个缓冲区所适合的最大值。否则该方法的JIT编译将会失败。
    Optimize For Size选项——告诉JIT 编译器,优化的目的是为了使代码更小而不是能执行得更快。这个设置默认是关
掉的。
    Enable Concurrent GC[garbage collection]选 项——垃圾收集(GC)默认地运行在用户代码的线程中。意味GC发生
时,可能会注意到回应有轻微的延迟。为防止出现该现象,打开当前GC。注意,当前GC比标准GC更慢,它仅在windows
2000上写时(the time of writing)有效。
    当用C#创建项目时,你可能使用不同的设置试验过。当创建 UI-intensive应用程序时,你将会看到允许当前GC的最大
差别。

2.2 虚拟对象系统(VOS)
    到目前为止,你仅看到了NGWS runtime如何工作,但是并不了解它工作的技术背景以及为什么它要这样工作。这节都
是关于 NGWS 虚拟对象系统的(VOS)。
    以下

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