淺析.NET

    學術交流，我們組準備的是《.NET與VB.NET》，我負責的是.NET Framework基礎與VB.NET編譯原理這兩個主題，但是我寫著就發現，如果瞭解.NET Framework，VB.NET編譯原理實際上包括在這裡面的，所以寫著寫著就變成了一個主題，本文就從宏觀上來給大家介紹一下.NET。

思維導圖

    為了從宏觀角度看，我畫了一個思維導圖。

    具體來說，我要說的幾個方面是：

    

什麼是架構

    解釋.NET之前，得先來說一下什麼是Framework，翻譯過來就是“架構、架構、結構、體系”，總而言之它指的是一類事物、問題的宏觀指導和解決方案。所以我們可以把.NET Framework理解為.NET這一整套體系的指導和解決方案，這算是一個概念，執行個體化之，就是你安裝的.NET
Framework x.x。

.NET目的

    我們在學一個知識之前要知道它從何而來，要做何用，我的理解是.NET 推出的原因主要有這幾點：

• 跨語言
• 跨平台
• 管理機制
• 與JAVA體系抗衡

    以下會著重來說前兩點。

.NET組成    按照先宏觀再細節，逐層細化的原則，我們首先需要看看.NET組成。    .NET組成圖    如果一上來就按下面左邊這張圖說，老師該揍我了，所以畫了下面右邊這張圖，這樣從上而下逐層看會更容易理解。

    

    FCL

    因為本文只是宏觀的介紹，所以它所代表的英文縮寫大家百度即可。

    FCL在.NET中表現為各種各樣的類，例如寫一個語句：

 SqlConnection con = new SqlConnection(conn);

    實際上使用的就是FCL中的SqlConnection類，因為都是一些“靜止”概念的類，我們可以把它理解為.NET的"屬性"，根據它們之間自上而下的依賴，分為三層：

    

• 基礎類庫，由BCL大部分組成，說白了就是.NET中一些基礎類。
  
• 功能類庫，XML類庫、GDI+等，它包含的是對作業系統功能的封裝的類，如I/O操作等的類。
  
• 應用程式層，WinForm、Asp.NET，每個程式設計語言特有的類。

    BCL

    如上面所說，它是.NET類庫的基礎部分，大部分包含在FCL中的系統類別庫中，是最基礎的類庫，我們以建立一個C#項目為例，建立後開啟物件瀏覽器，看到的mscorlib，就是BCL的一員，它在引用中是無法刪除的。

            

    CLR    它是.NET的執行引擎，負責的是對FCL中類的操作和使用，我們可以把看做.NET的"函數、事件"（即動態）,它主要有兩個方面的作用。

• 和JAVA的JVM一樣，它保證應用和底層作業系統之間解耦合
• 負責.NET程式的自動管理，比如資源管理、安全檢查、異常管理等。

    看一下CLR的常見功能圖：

    

    CTS和CLS

    CTS是一套規則、一個協議，是對語言宏觀的規範，定義了語言可以做什麼，不可以做什麼，具有哪些特性。

    任何符合這套規則的進階語言就可以稱為面向.NET架構的語言（不必全部符合），這意味著.NET拓展性非常好，可以添加其它進階語言。

    CLS是CTS的一個子集，它也是一套規則協議，不過和CTS不同的是，它是對語言細節的規範：以.NET平台為目標的語言必須支援的最小特徵，例如是否區分大小寫、命名規則、標識符、建構函式如何使用……

    從上面的組成圖可以看到，CTS和CLS位於程式設計語言和CL之間，這兩者的作用就是規範和介面，使不同的程式設計語言都可以和FCL相通，當然，這就減少了不同語言之間引發的互通性問題。

    MSIL

    微軟中繼語言，它類似於組合語言：比機器語言進階，但又不是進階語言。它是代碼編譯後的中繼語言，它沒有與CPU或作業系統掛鈎的內容，所以是與CPU解耦的，之所以說它是中繼語言，是因為.NET下所有的語言編譯後都是MSIL。

    因為它是一種中繼語言，CPU不能直接執行，所以MSIL經過即時編譯器的解釋，才形成了可執行檔機器代碼，雖然比以前類似VB的語言多了一步，但是這為跨平台執行提供了可能。

    中繼資料與清單

    它是編譯後的一組表格，這個表格包含了所編譯內容的基本資料，例如：規定在程式中編譯哪些類、 類的成員資訊、依賴於哪些程式集……。它相當於一個清單、目錄，將一些宏觀的內容提取出來，方便程式查閱。

   
之所以囉嗦講這麼多的概念，是為後面跨平台、跨語言的解釋做準備。

跨語言

    .NET下很優秀的一個功能就是跨語言，何為跨語言？就是.NET上不同語言可以相互使用，甚至繼承，為此寫了一個簡單的Demo：大意是使用VB.NET寫一個類並編譯成dll，在C#中引用，並繼承使用。

    VBNETClass.vb

    VB.NET語言編寫的一個類，很簡單，只是返回一個字串，表明這是一個VB.NET的類。

    Public Class VBNETClass        Public Function GetClassType() As String            Return "My type is VB.NET"        End Function    End Class

        打成dll並引用到C#項目中：

    

    加紅顯示的VBNET即是我們編譯上面VBNETClass類形成的dll，加紅顯示的其它內容表明這是一個C#程式。

    CSharp.cs

    添加對VBNET的引用，建立了一個名為CSharp的C#類，使用其繼承VBNETClass。

using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;using System.Threading.Tasks;using VBNET;namespace WindowsFormsApplication1{  public  class CSharp :VBNETClass    {          }}

    因為繼承，類CSharp中已包含VBNETClass的GetClassType()函數。

    執行

    寫成一個視窗程序，執行。

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)        {            CSharp csharp = new CSharp();            MessageBox.Show(csharp.GetClassType().ToString());        }

    運行結果

    

    為什麼用兩種不同語言編寫的可以相互引用？下面即將揭曉……

跨平台

    所謂的跨平台，是指可以跨越作業系統或硬體，例如windows系統下編的考試系統可以啟動並執行Linux下，下面這張圖顯示的是常見的作業系統和CPU。

            

二者原理

    跨語言和跨平台的原理是什嗎？

    跨語言    還記得上面提到的MSIL、CLS和CTS、中繼資料和清單否？正是因為這幾部分的配合，才實現跨語言，以上面咱們的跨語言例子為例，流程如下：

• VB.NET和C#都符合CTS，從而保證二者有一致的行為基礎
• CLS的存在，使得二者有資料類型的通訊基礎，映射關係如下：
• 二者相互連信

    跨平台

    例如要在Linux下運行Windows下編譯的程式，首先需要做的是在Linux上面安裝該系統下的.NET運行環境Mono。還是因為MSIL的存在，及與CLR的配合，將其解釋成本地可執行檔代碼，過程如下：

• 複製編譯的DLL到linux系統，配置Mono運行時
• 使用Mono的解譯器將複製來的DLL解釋為Linux可識別的代碼
• 運行程式

    當然，上面說的是理想的情況，就實際情況而言，其它系統的.NET運行環境要麼不存在、要麼功能有限，另外Windows下的.NET封裝了Windows的API，這些功能在其它系統上如何?也是很頭疼的一件事。

執行流程

    為了更好的理解跨平台和跨語言，我們來看一下從代碼到執行的過程。

            

    流程如下：

• 將.NET 原始碼編譯成MSIL
• CLR即時編譯器將MSIL解釋為本地代碼
• 執行代碼

    從圖上宏觀看，CLS部分解釋了跨語言，CLR部分解釋了跨平台。

知識拓展    反編譯

    使用.NET Reflector可以將DLL反編譯為原始碼，將EXE或DLL反編譯所得，可能和真正代碼有出入，但是對我們來說，知道思路已經足夠，如下：

    

    防編譯

    目前而言，還沒有切實的方法防止反編譯，可以將類名和類的成員名稱修改為無意義字串，反編譯仍可以理解，但是花費的時間會大幅增加。

    反射原理

    以下是在驗收張薄的收費系統時看到的一段反射代碼：

    

    它的大致原理是：

• 根據DLL的名稱載入該DLL
• 根據類名、中繼資料和表單（見上），載入類

    如果只需要載入類，此處已經完成，但是咱們需要將其轉化為符合指定介面的類，所以添加了強制類型轉換語句。

    這個大家有興趣可以深究一下，這裡只是為大家提供一個宏觀的思路。

總結

    .NET基礎就先說到這裡，基本上從宏觀上解釋了一下.NET，如有錯誤，歡迎指正。

    建議將PPT和本文配合閱讀，PPT：《.NET
Framework》。