CLR 4 新特性 —— 概覽

文章目錄

• CLR 簡介
• 託管與本地代碼的互操作
• 記憶體回收
• 代碼約定
• Corrupted state exception
• 新的安全模型
• 同一個進程，多個CLR
• 基本類庫

.NET 4中發布了最新版本的通用語言執行平台，簡稱CLR (Common Language Runtime) 。這個版本是CLR 2.0之後又一個新的版本，包含著CLR小組幾年以來的辛勤工作。

我們團隊(CLR上海團隊)計劃在未來的幾個月內陸續介紹其中的一些特性，本文作為一個概覽，先作蜻蜓點水，拋磚引玉。也歡迎大家回複本文，告訴我們你所感興趣的話題，我們會進一步作深入的介紹。

CLR 簡介

CLR作為.NET架構中最為底層的組件，扮演著運行Managed 程式碼虛擬機器的角色，承擔著諸如即時編譯(Just In Time Compile)，記憶體回收(Garbage Collect)等任務。打一個比方，如果把作業系統看做是運行二進位程式的宿主，那麼CLR就是託管世界的作業系統。

圖一 CLR 在.NET架構中所處的位置

CLR作為.NET架構中的一部分，總是跟著.NET發行，但是近年來.NET的發行版本從2.0一直到3.5, 但是CLR卻還一直保留在2.0，如下表所示：

.NET架構版本	時間	CLR
1.0	2002.2	1.0
1.1	2003.4	1.1
2.0 (Generics)	2006.1	2.0
3.0 (WPF/WCF/WF)	2006.11	2.0
3.5 (LINQ)	2007.11	2.0
4.0 Beta	2009.5	4.0

圖二 CLR 版本

大家可以看到，2.0的發行已經是三年之前的事情了，在這幾年中，CLR小組的工作最後都彙集在了這次發行之中，可謂是眾星雲集，下面我們一一敘來。

託管與本地代碼的互操作

Managed 程式碼與本地代碼之間的互操作(interop)擔負著.NET世界對外聯絡的責任。比如調用一個本地dll或者COM組件。在CLR 4中，我們作了以下工作，來提高互操作的易用性。

1. 自訂QI(Custom QI)

當Managed 程式碼被COM調用的時候，它扮演著COM組件的角色。對於COM組件來說，IUnknown::QueryInerface(QI)是類型轉化的關鍵。CLR4之前，為每個託管COM組件提供了一個QI實現; CLR4 允許使用者自訂QI，大家可以從mscorlib中新增的interface，System.Runtime.InteropServices.ICustomQueryInterface著手瞭解這一新功能。

2. TlbImp原始碼以及自訂工具

在Managed 程式碼中調用COM組件，需要這個COM組件用託管語言申明自己的介面，也就是Interop Assembly(IA)。在一般情況下，使用者不需要自己動手撰寫這些assembly，而可以使用TlbImp這個工具，根據TLB產生IA。在CLR 4的開發中，我們用Managed 程式碼把TlbImp重寫了，並且把原始碼公布在了codeplex上面。

發布TlbImp的原始碼的好處之一，是方便使用者根據自己的需求，通過修改原始碼來自拓展TlbImp的功能。我們也收集了很多客戶需要自訂TlbImp的要求，並且提取了一些呼聲最高的自訂請求，製作了TlbImp自訂工具，也在codeplex發行。詳見http://blogs.msdn.com/silverlightshanghai/archive/2009/03/13/codeplex-tlbimp.aspx

3. 等價類別型

前面提到，COM組件要為.NET所用，需要Interop Assembly。不同版本的COM組件，帶來了部署上的問題。在CLR 4.0之中，我們通過等價類別型的引入，就部署IA的問題，給出了更好的解決方案。

4. 其他

Interop其他方面的改動，包括自訂Stub來處理Interop中的Marshalling和目標函數調用；使用COM取代了原先的遠程對象訪問；讓使用者自己決定清理RCW的時機等等，會有更為詳細的博文作具體介紹。

記憶體回收

記憶體回收一直是CLR中的核心模組，對託管程式啟動並執行效能至關重要。在這個版本中，CLR引入了background GC，和原來的Concurrent GC相比，在GC進行的過程中，會更少的阻斷其他進程，從而提高整個CLR的運行效率。同時，此前在sp2中引入的GC::RegisterForFullGCNotification可以讓 CLR4.0可以通知使用者第二代GC發生，從而使伺服器有機會處理Server Load Balancer，使得整個伺服器端的處理能力不至於因為GC的發生受到太大的影響。

代碼約定

在CLR4.0中，引入了代碼約定，更方便使用者規範代碼的行為，大家可以從System.Diagnostics.Contracts這一命名空間著手，進一步瞭解其內容。

Corrupted state exception

CLR 4.0中，對異常處理的哲學有了一個改進：在預設情況下，try/catch語句將不能捕獲諸如AccessViolationException等異常。因為這些異常的損毀(Corrupt)了機器的狀態(state)，即使使用者捕獲了它們，也無法繼續執行代碼，或者說，繼續執行代碼也會變得非常危險。

新的安全模型

用過CLR v2的安全模型的朋友們可能還會記得諸如Evidence，Policy以及Permission等概念，這些複雜的對象一起構築了v2的安全模型的架構，CLR4.0中，安全模型被大大簡化，SecurityCritical，SecurSafeCritical等一些安全層級構築了新的安全模型的基礎。

同一個進程，多個CLR

CLR4.0的出現，又添加了一個CLR的版本，儘管我們盡量保證各個不同版本之間的相容性，但是還是可能出現一些已經開發的組件，需要特定的版本才能運行。為了確保使用者過去編寫的組件不會因為新的CLR版本而不能運行，CLR4.0中允許使用者在一個進程中，運行不同的CLR版本，這樣不同的組建就可以各取所需，運行在適合他們的CLR中了。

基本類庫

基本類庫，也就是mscorlib.dll，包括了諸如System.Object這樣在整個類型系統中最為核心的類庫。CLR4.0也包含了很多新功能：比如用於支援動態語言的System.Tuple,新的集合類型System.Collections.Generic.SortedSet，用於提高檔案系統瀏覽效能的API，操作註冊表的API，以及對記憶體對應檔的支援等等。

 

總的來說，CLR4.0相較於CLR2.0，在保證了很高的相容性的同時，做了大量的改進工作，在之後的一系列部落格中，我們團隊的成員會進一步作更為具體的介紹，敬請大家期待。