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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)。
以下为在VOS中形成声明、使用和管理类型模型时,NGWS runtime的规则。在VOS背后的思想是建立一个框架,在执行
代码时不能牺牲性能,允许交叉语言集成和类型安全。
我提到的框架是运行时架构的基础。为了帮助你更好地了解它,我将它勾出四个区域。当开发C#应用程序和组件时,
理解它们很重要。
VOS类型系统——提供丰富的类型系统,它打算支持全面编程语言的完全实施。
元数据——描述和引用VOS类型系统所定义的类型。元数据的永久格式与编程语言无关,但是,元数据拿自己当作一种
互换机制(nterchange mechanism)来使用,这种互换是在在工具和NGWS的虚拟执行系统之间。
通用语言规范(CLS)——CLS定义了VOS中类型的子集,也定义了常规的用法。如果一个类库遵守CLS的规则,它确保类
库可以在其它所有能实现CLS的编程语言上使用。
虚拟执行系统(VES)——这是VOS实时的实现。VES负责装入和执行为NGWS运得时编写的程序。
这四个部分一起组成了NGWS runtime架构。每一部分在下面小节中描述。
2.2.1 VOS类型系统
VOS类型系统提供丰富的类型系统,它打算支持多种编程语言的完全实施。所以,VOS必须都支持面向对象的语言和过
程编程语言。
现在,存在着很多种近似但有点不兼容的类型。就拿整型当例子,在VB中,它是16位长,而在C++中,它是32位。还有
更多的例子,特别是用在日期和时间以及数据库方面的数据类型。这种不兼容使应用程序的创建和维护不必要地复杂化,
尤其当程序使用了多种编程语言时。
另一个问题是,因为编程语言之间存在着一些差别,你不能在一种语言中重用另一种语言创建的类型。(COM用二进制
标准接口部分地解决了这个问题)。 当今代码重用肯定是有限的。
发布应用程序的最大障碍是各种编程语言的对象模型不统一。几乎每一方面都存在着差异:事件、属性、永久保存
(persistence)等等。
VOS这里将改变 这种现象 。VOS定义了描述值的类型,并规定了类型的所有值所必须支持的一条合约。由于前面提到
的支持面向对象和过程编程语言,就存在着两种值和对象。
对于值,类型存储于表述(representation)中,同样操作也在其中实行。对象更强大因为它显式地存于表述中。每一
个对象都有一个区别于其它对象的识别号。支持不同的VOS类型在第四章 "C#类型"中提出。
2.2.2元数据
尽管元数据用于描述和引用由VOS类型系统定义的类型,但它还不能锁定到这个单个目标。当你写一个程序时,通过利
用类型声明,你所声明的类型(假定它们是数值类型或引用类型)被介绍给NGWS runtime类型系统。类型声明在存于PE可执
行文件内部的元数据中得到描述。
基本上,元数据用于各项任务:用于表示NGWS runtime用途的信息,如定位和装载类、 内存中这些类的事例、解决
调用 、翻译IL为原始码、加强安全并设置运行时上下文边界。
你不必关心元数据的生成。元数据是由C#的"代码转IL编译器"(code-to-IL compiler,不是JIT编译器)生成的。代码转
IL编译器发送二进制元数据信息给PE文件,是以标准的方式发送的,不象C++编译器那样,为出口函数创建它们自己的修饰
名字。
你从元数据和可执行代码并存所获得的主要优势为,有关类型的信息同类型自身固定在一起,不会遍布很多地方。同
样有助于解决存在于COM中的版本问题。进一步地,你可以在相同的上下文中使用不同的版本库,因为库不仅被注册表引
用,也被包含在可执行代码中的元数据引用。
2.2.3通用语言规范
通用语言规范(CLS)并不是虚拟对象系统(VOS)真正的一部分,它是特殊的。CLS定义了VOS中的一个类型子集,也定义
了必须符合CLS的常规用法。
那么,对此有什么迷惑呢?如果一个类库遵守CLS规则,其它编程语言同样也遵守CLS规则,那么其它编程语言的客户也
可以使用类库。CLS是关于语言的交互可操作性(interoperability)。因此,常规用法必须仅遵循外部可访问项目
(externally visible items)如方法、属性和事件等等。
我所描述的优点是你可以做以下工作。用C#写一个组件,在VB中派生它,因加在VB中的功能是如此之强大,在C#中再
次从VB类派生它。只要所有的外部可访问项遵守CLS规则,这样是可行的。
我在这本书中出示的代码不关心CLS协定。但在构建你的类库时要注意到CLS协定。我提供了表2.1,用以给类型和外部
可访问项定义协定规则。
这个清单不完整。它仅包含一些很重要的项目。我不指出出现在本书中每一种类型的CLS协定,所以有个好主意:当你
寻找CLS协定时,至少应该用浏览该表,以了解哪种功能有效。不要担心你不熟悉这章表中的每一个含义,在这本书中你会
学到它们。
表2.1 通能语言规范中的类型和功能
bool
char
byte
short
int
long
float
double
string
object(所有对象之母)
Arrays(数组)
数组的维数必须是已知的(>=1),而且最小下标数必须为0。
要素类型必须是一个CLS类型。
类型(Types)
可以被抽象或隐藏。
零或更多的接口可以被实现。不同的接口允许拥有具有相同名字和签名的方法。
一个类型可以准确地从一个类型派生。允许成员被覆盖和被隐藏。
可以有零或更多的成员,它们是字段(fields)、方法、事件或者类型。
类型可以拥有零或更多个构造函数。
一种类型的可访问性可以是公共的或者对NGWS组件来说是局部的;但是,仅公共成员可以认为是类型接口的一部分。
所有的值型必须从系统值型继承。异常是一个枚举——它必须从系统枚举(System Enum)继承。
类型成员
类型成员允许隐藏或者覆盖另一种类型中的其它成员。
参数和返回值的类型都必须是 CLS 协定 类型。
构造函数、方法和属性可以被重载。
一个类型可以有抽象成员,但仅当类型不被封装时。
方法
一种方法可以是静态、虚拟或者实例。
虚拟和实例方法可以是抽象的,或者是一个实现。静态方法必须总拥有一个实现。
虚拟方法可能是最后的(或者不是)。
字段(Fields)
可以是静态或者是非静态。
静态字段可以被描述或只初始化。
属性
当获取和设置方法而不是使用属性语法时,属性可以公开。
获取的返回类型和设置方法的第一个参数必须是相同的CLS类型——属性的类型。
属性名字必须不同,不同的属性类型用于区分是不充分的。
由于使用方法实现属性访问,如果 PropertyName 是同一个类中定义的一个属性,你不能实现命名为
get_PropertyName 和 set_PropertyName 的方法。
属性可以被索引。
属性访问必须遵循这种命名格式:get_ProName,set_PropName。
枚举(Enumerations)
强调类型必须是byte、short、int 或long。
每一个成员是一个枚举类型的静态描述字段。
一个枚举不能实现任何接口。
你允许给多字段设定相同的值。
一个枚举必须继承系统枚举(隐含在C#中)
异常
可以被引发和被捕获。
自定义异常必须继承系统异常。
接口
可需要实现其它接口。
一个接口可以定义属性、事件和虚拟方法。实现取决于派生类。
事件
增加和取消方法必须是都提供或者都没有 ,每一种方法采用一个参数,它是一个从系统代表元(System Delegate)派
生下来的类。
自定义属性
可以仅使用下更类型:Type(类型),char, char, bool, byte, short, int, long, float, double, enum (一种CLS
类型), and object.
代表元(Delegates)
可以被创建和被激活
标识符(Identifiers)
一个标识符的第一个字母必须来自一限制集。
通过大小写在单一范围内,不可能唯一地区别两个或更多个标识符(大小写不敏感)。
2.2.4虚拟执行系统(VES)
虚拟执行系统实现了虚拟对象系统。通过实现一个负责NGWS runtime的执行引擎(execution engine,缩写EE)创建
VES。这个执行引擎执行你用C#编写和编译的应用程序。
下列组件为VES的一部分。
1、中间语言(IL)——被设计为很容易受各种各样的编译器所兼容 。在该框架之外,C++、VB和C#编译器都能够生成
IL。
2、装入受管代码——这包括解决内存中的名字、 表层类(laying out classes ),并且创建JIT编译所必需的存根。
通过执行经常性校验,包括加强一些访问规则,类装载器同样也增强了安全性。
3、用JIT转换IL成原始代码——IL代码并不是设计成为一种传统的解释字节代码或树型代码,IL转换是真正的编译。
4、装入元数据、校验类型安全和方法的完整性
5、垃圾收集(GC)和异常处理——两者都是基于堆栈格式的服务。受管代码允许你动态地跟踪堆栈。要动态地识别各
个堆栈框架,JITter或其它编译器必须提供一个代码管理器。
6、描绘和查错服务——两者都取决于由源语言编译器所生成的信息。必须发出两个映射:一个映射从源语言结构发
到指令流中的地址,一个映射从地址发到堆栈框架中的位置。当执行从IL到原始代码的转换时,这些映射被重新计算。
7、管理线程和上下文,还有远程管理——VES为受管代码提供这些服务。
虽然这个清单并不完整,但它足以让你理解运行时基于的由VES提供的低层架构。肯定将会有专门讨论运行时的书,
而这本书将稍为深入地挖掘各种话题。
2.3 小结
这一章,我带你逛了一回运行时的世界。我描述了当创建、编译和配置C#程序时它是如何工作的。你学会了中间语言
(IL),还有元数据是如何用于描述被编译为IL的类型。元数据和IL都用于JITter检测和执行你的代码。你甚至可以选择用
哪一种JITter来执行应用程序。
在这一章的第二部分,涉及到了运行时为何按这种方式工作的理论。你学了虚拟对象系统(VOS)和组成它的那部分。
对于类库设计者最为感兴趣的就是通用语言规范(CLS),它为基于VOS的语言交互操作设定规则。最后,你看到了虚拟执行
系统(VES)如何通过NGWS runtime实现VOS。
3.0 选择一个编辑器
尽管我是一个顽固的Notepad狂,但这次我不建议用它编辑源码。原因是你正在与真正的编程语言打交道,使用
Notepad编辑源码编译时可能产生大量的错误信息行(C++程序员知道我在说什么。)
你有几种选择。可以重新配置你信任的老式Visual C++ 6.0,使它能够和C#源文件一起工作。第二种选择是使用
新的Visual Studio 7。第三,你可以用任何第三方程序编辑器,最好要支持行数、色彩编码、工具集成和良好的搜索功
能。CodeWright就是其中一个例子,如图3.1所示。
图3.1 CodeWright 是你可以用于创建C#代码文件众多可能编辑器中的一个。
当然,在所提到的编辑器中,没有一个对创建C#程序来说是必要的。用Notepad肯定可以编辑。但是,如果你考虑
到要编写更大的项目,最好还是忍痛割爱吧。
3.1 "Hello World" 代码
讨论编辑器有点离题 ,让我们把话题转回到一个非常出名的小应用程序。这个最短的C#版本应用程序见清单
3.1。把它存起来,文件名为 helloworld.cs,以便使你能按照说明,完成诸如编译应用程序等其它余下来的步骤。
清单 3.1 最简单的 "Hello World "程序
1: class HelloWorld
2: {
3: public static void Main()
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