深远探索.NET框架之中理解CLR怎样创设运行时对象语言

不应用Google字体,提升加载速度

 

jtable控件样式中会使用到Google字体,每趟访问都特别慢
1.打开jtable.css文件
文本路径:D:\abp
version\aspnet-zero-3.4.0\aspnet-zero-3.4.0\src\MyCompanyName.AbpZeroTemplate.Web\libs\jquery-jtable\themes\metro\blue\jtable.css

并注释掉Google有关的连天,然后保留

@font-face {
  font-family: 'Open Sans';
  font-style: normal;
  font-weight: 300;
  /*src: local('Open Sans Light'), local('OpenSans-Light'), url(http://themes.googleusercontent.com/static/fonts/opensans/v6/DXI1ORHCpsQm3Vp6mXoaTRa1RVmPjeKy21_GQJaLlJI.woff) format('woff');*/
}

 

2.打开StylePaths.cs文件
【..\MyCompanyName.AbpZeroTemplate.Web\App_Start\Bundling\StylePaths.cs】
把jtable.min.css替换为jtable.css,保存并转移

 

 最后,生成项目即可,再一次登录如下图所示

语言 1

 

 回去总目录

 

主意槽表(Method Slot Table)

在章程表中含有了一个槽表,指向各个艺术的描述(MethodDesc),提供了项目标行为能力。方法槽表是按照方法实现的线性链表,遵照如下顺序排列:继承的虚方法,引入的虚方法,实例方法,静态方法。

类加载器在此时此刻类,父类和接口的元数据中遍历,然后创造方法表。在排列过程中,它替换所有的被掩盖的虚方法和被隐形的父类方法,创造新的槽,在需要时复制槽。槽复制是必不可少的,它可以让各种接口有友好的矮小的vtable。不过被复制的槽指向平等的大体实现。MyClass包含接口方法,一个类构造函数(.cctor)和目的构造函数(.ctor)。对象构造函数由C#编译器为所有没有显式定义构造函数的靶子自动生成。因为我们定义并开首化了一个静态变量,编译器会变动一个类构造函数。图10展现了MyClass的艺术表的布局。布局呈现了10个章程,因为Method2槽为接口IVMap举办了复制,下面大家会开展座谈。图11显示了MyClass的办法表的SOS的出口。

图10 MyClass MethodTable Layout
语言 2

图11 SOS Dump of MyClass Method Table

!DumpMT -MD 0x9552a0
  Entry  MethodDesc  Return Type       Name
0097203b 00972040    String            System.Object.ToString()
009720fb 00972100    Boolean           System.Object.Equals(Object)
00972113 00972118    I4                System.Object.GetHashCode()
0097207b 00972080    Void              System.Object.Finalize()
00955253 00955258    Void              MyClass.Method1()
00955263 00955268    Void              MyClass.Method2()
00955263 00955268    Void              MyClass.Method2()
00955273 00955278    Void              MyClass.Method3()
00955283 00955288    Void              MyClass..cctor()
00955293 00955298    Void              MyClass..ctor()

任何项目标起初4个主意总是ToString, Equals, GetHashCode, and
Finalize。这一个是从System.Object继承的虚方法。Method2槽被开展了复制,然而都针对相同的不二法门描述。代码突显定义的.cctor和.ctor会分别和静态方法和实例方法分在一组。

不需要多租户

AbpZeroTemplateConsts.cs代码修改如下

文本路径:D:\abp
version\aspnet-zero-3.4.0\aspnet-zero-3.4.0\src\MyCompanyName.AbpZeroTemplate.Core\AbpZeroTemplateConsts.cs

/// <summary>
        /// false为不启用多租户,默认为启用
        /// </summary>
        public const bool MultiTenancyEnabled = false;

 

接口虚表图和接口图(Interface Vtable Map and Interface Map)

在措施表的第12字节偏移处是一个首要的指针,接口虚表(IVMap)。如图9所示,接口虚表指向一个行使程序域层次的映射表,该表以进程层次的接口ID作为目录。接口ID在接口类型第一次加载时创制。每个接口的实现都在接口虚表中有一个笔录。假设MyInterface1被三个类实现,在接口虚表表中就有五个记录。该记录会反向指向MyClass方法表内含的子表的最先地点,如图9所示。这是接口方法分派暴发时利用的引用。接口虚表是依照方法表内含的接口图消息创设,接口图在艺术表布局过程中基于类的元数据创设。一旦类型加载成功,只有接口虚表用于方法分派。

第28字节地点的接口图会指向内含在点子表中的接口音信记录。在这种情况下,对MyClass实现的六个接口中的每一个都有两条记下。第一条接口信息记录的开头4个字节指向MyInterface1的类型句柄(见图9图10)。接着的WORD(2字节)被一个讲明占用(0代表从父类派生,1代表由目前类实现)。在注解后的WORD是一个最先槽(Start
Slot),被类加载器用来布局接口实现的子表。对于MyInterface2,起始槽的值为4(从0伊始编号),所以槽5和6指向实现;对于MyInterface2,最先槽的值为6,所以槽7和8指向实现。类加载器会在急需时复制槽来发生这么的法力:每个接口有谈得来的贯彻,可是物理映射到均等的办法描述。在MyClass中,MyInterface1.Method2和MyInterface2.Method2会指向相同的兑现。

基于接口的形式分派通过接口虚表举行,而一贯的法子分派通过保留在逐个槽的办法描述地址举行。如往日提及,.NET框架使用fastcall的调用约定,起首2个参数在可能的时候一般经过ECX和EDX寄存器传递。实例方法的首先个参数总是this指针,所以通过ECX寄存器传送,可以在“mov
ecx,esi”语句看到这点:

mi1.Method1();
mov    ecx,edi                 ;move "this" pointer into ecx
mov    eax,dword ptr [ecx]     ;move "TypeHandle" into eax
mov    eax,dword ptr [eax+0Ch] ;move IVMap address into eax at offset 12
mov    eax,dword ptr [eax+30h] ;move the ifc impl start slot into eax
call   dword ptr [eax]         ;call Method1

mc.Method1();
mov    ecx,esi                 ;move "this" pointer into ecx
cmp    dword ptr [ecx],ecx     ;compare and set flags
call   dword ptr ds:[009552D8h];directly call Method1

那多少个反汇编显示了第一手调用MyClass的实例方法没有选拔偏移。JIT编译器把办法描述的地址直接写到代码中。基于接口的摊派通过接口虚表暴发,和向来分派相比较需要有的外加的一声令下。一个下令用来取得接口虚表的地址,另一个获取方式槽表中的接口实现的上马槽。而且,把一个目标实例转换为接口只需要拷贝this指针到对象的变量。在图2中,语句“mi1=mc”使用一个限令把mc的对象引用拷贝到mi1。

刚报到体系会面到如下界面,这不是最后想要的职能,以下就相继来修改。

基实例大小

基实例大小是由类加载器总括的对象的高低,基于代码中宣示的域。从前曾经琢磨过,当前GC的贯彻需要一个起码12字节的对象实例。就算一个类没有概念任何实例域,它至少含有额外的4个字节。其余的8个字节被对象头(可能含有syncblk编号)和类型句柄占用。再说两回,对象的轻重会受到StructLayoutAttribute的熏陶。

看看图3中显示的MyClass(有五个接口)的主意表的内存快照(Visual
Studio .NET
2003内存窗口),将它和SOS的出口举办相比。在图9中,对象大小位于4字节的晃动处,值为12(0x0000000C)字节。以下是SOS的DumpHeap命令的输出:

!DumpHeap -type MyClass
 Address       MT     Size
00a819ac 009552a0       12
total 1 objects
Statistics:
    MT  Count TotalSize Class Name
9552a0      1        12    MyClass

接纳当地时钟

Global.asax.cs代码修改如下

文件路径:D:\abp
version\aspnet-zero-3.4.0\aspnet-zero-3.4.0\src\MyCompanyName.AbpZeroTemplate.Web\Global.asax.cs

protected override void Application_Start(object sender, EventArgs e)
        {
            //Use UTC clock. Remove this to use local time for your application.
            //Clock.Provider = ClockProviders.Utc;
            Clock.Provider = ClockProviders.Local;

 

加载器堆(Loader Heaps)

加载器堆的效果是加载不同的运作时CLR部件和优化在域的一切生命期内存在的构件。那些堆的滋长基于可预测块,这样能够使碎片最小化。加载器堆不同于垃圾回收堆(或者对称多处理器上的三个堆),垃圾回收堆保存对象实例,而加载器堆同时保留类型系统。通常访问的预制构件如方法表,方法描述,域描述和接口图,分配在反复堆上,而较少访问的数据结构如EEClass和类加载器及其查找表,分配在低频堆。代理堆保存用于代码访问安全性(code
access security, CAS)的代理部件,如COM封装调用和平台调用(P/Invoke)。

从高层次精晓域后,我们准备看看它们在一个概括的应用程序的上下文中的情理细节,见
图3。我们在程序运行时停在mc.Method1(),然后使用SOS调试器扩大命令DumpDomain来输出域的音信。(请查看
Son of
Strike
问询SOS的加载信息)。这里是编写后的出口:

图3 Sample1.exe

!DumpDomain
System Domain: 793e9d58, LowFrequencyHeap: 793e9dbc,
HighFrequencyHeap: 793e9e14, StubHeap: 793e9e6c,
Assembly: 0015aa68 [mscorlib], ClassLoader: 0015ab40

Shared Domain: 793eb278, LowFrequencyHeap: 793eb2dc,
HighFrequencyHeap: 793eb334, StubHeap: 793eb38c,
Assembly: 0015aa68 [mscorlib], ClassLoader: 0015ab40

Domain 1: 149100, LowFrequencyHeap: 00149164,
HighFrequencyHeap: 001491bc, StubHeap: 00149214,
Name: Sample1.exe, Assembly: 00164938 [Sample1],
ClassLoader: 00164a78

using System;

public interface MyInterface1
{
    void Method1();
    void Method2();
}
public interface MyInterface2
{
    void Method2();
    void Method3();
}

class MyClass : MyInterface1, MyInterface2
{
    public static string str = "MyString";
    public static uint   ui = 0xAAAAAAAA;
    public void Method1() { Console.WriteLine("Method1"); }
    public void Method2() { Console.WriteLine("Method2"); }
    public virtual void Method3() { Console.WriteLine("Method3"); }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        MyClass mc = new MyClass();
        MyInterface1 mi1 = mc;
        MyInterface2 mi2 = mc;

        int i = MyClass.str.Length;
        uint j = MyClass.ui;

        mc.Method1();
        mi1.Method1();
        mi1.Method2();
        mi2.Method2();
        mi2.Method3();
        mc.Method3();
    }
}

我们的控制台程序,山姆ple1.exe,被加载到一个名为”山姆(Sam)ple1.exe”的拔取程序域。Mscorlib.dll被加载到共享域,可是因为它是主旨系统库,所以也在系统域中列出。每个域会分配一个屡次堆,低频堆和代办堆。系统域和共享域使用同一的类加载器,而默认应用程序使用自己的类加载器。

出口没有显得加载器堆的保留尺寸和已交给尺寸。高频堆的起首化大小是32KB,每一遍提交4KB。SOS的出口也未曾显示接口虚表堆(InterfaceVtableMap)。每个域有一个接口虚表堆(简称为IVMap),由自己的加载器堆在域先河化阶段成立。IVMap保留大小是4KB,起初时交由4KB。大家将会在延续部分研商项目布局时琢磨IVMap的含义。

图2
呈现默认的长河堆,JIT代码堆,GC堆(用于小目的)和大目的堆(用于大小相当于依旧超越85000字节的对象),它注解了这么些堆和加载器堆的语义区别。即时(just-in-time,
JIT)编译器爆发x86指令并且保留到JIT代码堆中。GC堆和大目的堆是用于托管对象实例化的废料回收堆。

  本篇内容杂而精炼,不需要多租户、不需要多语言、使用MPA(多页面)、页面加载速度提高……

静态变量(Static Variables)

静态变量是措施表数据结构的首要性组成部分。作为艺术表的一局部,它们分配在情势表的槽数组后。所有的本来静态类型是内联的,而对此协会和引用的档次的静态值对象,通在句柄表中创建的对象引用来针对。方法表中的指标引用指向应用程序域的句柄表的目的引用,它引用了堆上成立的靶子实例。一旦成立后,句柄表内的对象引用会使堆上的目的实例保持生存,直到应用程序域被卸载。在图9
中,静态字符串变量str指向句柄表的靶子引用,后者指向GC堆上的MyString。

语言 3

目的实例

正如我辈说过的,所有值类型的实例或者隐含在线程栈上,或者隐含在 GC
堆上。所有的引用类型在 GC 堆或者 LOH 上创设。图 6
突显了一个超人的靶子布局。一个对象可以通过以下途径被引述:基于栈的有些变量,在交互操作仍旧平台调用情形下的句柄表,寄存器(执行办法时的
this 指针和措施参数),拥有终结器( finalizer )方法的目标的终结器队列。
OBJECTREF 不是指向目的实例的始发地方,而是有一个 DWORD 的偏移量( 4
字节)。此 DWORD 称为对象头,保存一个对准 SyncTableEntry 表的目录(从 1
起首计数的 syncblk
编号。因为经过索引举办连续,所以在急需扩张表的深浅时, CLR
可以在内存中移动那些表。 SyncTableEntry 维护一个反向的弱引用,以便 CLR
可以跟踪 SyncBlock 的所有权。弱引用让 GC
可以在尚未另外强引用存在时回收对象。 SyncTableEntry 还保存了一个针对性
SyncBlock
的指针,包含了很少需要被一个对象的享有实例使用的实用的音讯。这个音信包括对象锁,哈希编码,任何转换层
(thunking) 数据和利用程序域的目录。对于绝大多数的目的实例,不会为实在的
SyncBlock 分配内存,而且 syncblk 编号为 0 。这点在执行线程遭遇如
lock(obj) 或者 obj.GetHashCode 的讲话时会发生变化,如下所示:

SmallClass obj = new SmallClass()
// Do some work here
lock(obj) { /* Do some synchronized work here */ }
obj.GetHashCode();

图 6 对象实例布局
语言 4

在以上代码中, smallObj 会动用 0 作为它的开场的 syncblk 编号。 lock
语句使得 CLR 创设一个 syncblk 入口并动用相应的数值更新对象头。因为 C#
的 lock 关键字会扩充为 try-finally 语句并采纳 Monitor 类,一个用作同步的
Monitor 对象在 syncblk 上创制。堆 GetHashCode
的调用会利用对象的哈希编码扩充 syncblk 。
在 SyncBlock 中有其他的域,它们在 COM 交互操作和封送委托( marshaling
delegates )到非托管代码时利用,但是这和优异的对象用处无关。
花色句柄紧跟在目标实例中的 syncblk
编号后。为了保持连续性,我会在注明实例变量后研商类型句柄。实例域(
Instance field
)的变量列表紧跟在品种句柄后。默认意况下,实例域会以内存最有效行使的法子排列,这样只需要最少的作为对齐的填充字节。
7
的代码显示了 SimpleClass 包含有部分不同大小的实例变量。

图 7 SimpleClass with Instance Variables

class SimpleClass
{
    private byte b1 = 1;                // 1 byte
    private byte b2 = 2;                // 1 byte
    private byte b3 = 3;                // 1 byte
    private byte b4 = 4;                // 1 byte
    private char c1 = 'A';              // 2 bytes
    private char c2 = 'B';              // 2 bytes
    private short s1 = 11;              // 2 bytes
    private short s2 = 12;              // 2 bytes
    private int i1 = 21;                // 4 bytes
    private long l1 = 31;               // 8 bytes
    private string str = "MyString"; // 4 bytes (only OBJECTREF)

    //Total instance variable size = 28 bytes 

    static void Main()
    {
        SimpleClass simpleObj = new SimpleClass();
        return;
    }
}

图 8 展现了在 Visual Studio 调试器的内存窗口中的一个 SimpleClass
对象实例。我们在图 7 的 return 语句处设置了断点,然后利用 ECX
寄存器保存的 simpleObj 地址在内存窗口显示对象实例。前 4 个字节是 syncblk
编号。因为大家一向不用任何共同代码应用此实例(也并未访问它的哈希编码),
syncblk 编号为 0 。保存在栈变量的靶子实例,指向起初地点的 4
个字节的偏移处。字节变量 b1,b2,b3 和 b4 被一个接一个的排列在联合。四个short 类型变量 s1 和 s2 也被排列在同步。字符串变量 str 是一个 4 字节的
OBJECTREF ,指向 GC
堆中分红的骨子里的字符串实例。字符串是一个特意的品种,因为拥有包含同样文字标记的字符串,会在先后集加载到过程时指向一个大局字符串表的同一实例。这一个历程称为字符串驻留(
string interning ),设计目标是优化内存的运用。我们此前早已提过,在 NET
Framework 1.1 中,程序集无法采用是否接纳这多少个进程,即便未来版本的 CLR
可能会提供这么的力量。

图 8 Debugger Memory Window for Object Instance
语言 5

为此默认处境下,成员变量在源代码中的词典顺序没有在内存中保持。在竞相操作的动静下,词典顺序必须被保存到内存中,这时可以采取StructLayoutAttribute 特性,它有一个 LayoutKind 的枚举类型作为参数。
LayoutKind.Sequential 能够为被封送( marshaled
)数据保持词典顺序,尽管在 .NET Framework 1.1
中,它从未影响托管的布局(可是 .NET Framework 2.0
可能会如此做)。在相互操作的情形下,假若您确实需要异常的填充字节和呈现的控制域的顺序,
LayoutKind.Explicit 可以和域层次的 菲尔德(Field)(Field)Offset 特性一起使用。

看完底层的内存内容后,大家利用 SOS 看看对象实例。一个实惠的授命是
DumpHeap
,它可以列出所有的堆内容和一个特别类型的兼具实例。无需依赖寄存器,
DumpHeap 可以显示我们创立的唯一一个实例的地址。

!DumpHeap -type SimpleClass
Loaded Son of Strike data table version 5 from
"C:WINDOWSMicrosoft.NETFrameworkv1.1.4322mscorwks.dll"
 Address       MT     Size
00a8197c 00955124       36
Last good object: 00a819a0
total 1 objects
Statistics:
      MT    Count TotalSize Class Name
  955124        1        36 SimpleClass

目的的总大小是 36 字节,不管字符串多大, SimpleClass 的实例只含有一个
DWORD 的目的引用。 SimpleClass 的实例变量只占用 28 字节,另外 8
个字节包括项目句柄( 4 字节)和 syncblk 编号( 4 字节)。找到 simpleObj
实例的地址后,我们得以选拔 DumpObj 命令输出它的内容,如下所示:

!DumpObj 0x00a8197c
Name: SimpleClass
MethodTable 0x00955124
EEClass 0x02ca33b0
Size 36(0x24) bytes
FieldDesc*: 00955064
      MT    Field   Offset                 Type       Attr    Value Name
00955124  400000a        4         System.Int64   instance      31 l1
00955124  400000b        c                CLASS   instance 00a819a0 str
    &lt;&lt; some fields omitted from the display for brevity &gt;&gt;
00955124  4000003       1e          System.Byte   instance        3 b3
00955124  4000004       1f          System.Byte   instance        4 b4

正如以前说过, C# 编译器对于类的默认布局使用 LayoutType.Auto
(对于协会拔取 LayoutType.Sequential
);因而类加载器重新排列实例域以最小化填充字节。我们得以应用 ObjSize
来输出包含被 str 实例占用的空间,如下所示:

!ObjSize 0x00a8197c
sizeof(00a8197c) =       72 (    0x48) bytes (SimpleClass)

万一您从目的图的大局大小( 72 字节)减去 SimpleClass 的分寸( 36
字节),就足以得到 str 的尺寸,即 36 字节。让我们输出 str
实例来验证这多少个结果:

!DumpObj 0x00a819a0
Name: System.String
MethodTable 0x009742d8
EEClass 0x02c4c6c4
Size 36(0x24) bytes

尽管你将字符串实例的轻重缓急(36字节)加上SimpleClass实例的大大小小(36字节),就足以拿走ObjSize命令报告的总大小72字节。

请小心ObjSize不包含syncblk结构占用的内存。而且,在.NET Framework
1.1中,CLR不精晓非托管资源占用的内存,如GDI对象,COM对象,文件句柄等等;由此它们不会被那多少个命令报告。

本着方法表的项目句柄在syncblk编号后分配。在目的实例成立前,CLR查看加载类型,要是没有找到,则开展加载,得到方法表地址,创造对象实例,然后把品种句柄值追加到对象实例中。JIT编译器暴发的代码在拓展格局分派时采纳项目句柄来定位方法表。CLR在需要史可以经过艺术表反向访问加载类型时采纳项目句柄。

Son of Strike
SOS调试器扩张程序用于本文化的突显CLR数据结构的始末,它是 .NET
Framework 安装程序的一有的,位于
%windir%\Microsoft.NET\Framework\v1.1.4322。SOS加载到过程在此之前,在
Visual Studio 中启用托管代码调试。 添加 SOS.dll
所在的文件夹到PATH环境变量中。 加载 SOS.dll, 然后装置一个断点, 打开
Debug|Windows|Immediate。然后在 Immediate 窗口中执行 .load
sos.dll。使用 !help
获取调试相关的一些限令,关于SOS更多信息,参考这里

修改登录后默认进入mpa

ApplicationController.cs代码修改如下

文件路径:D:\abp
version\aspnet-zero-3.4.0\aspnet-zero-3.4.0\src\MyCompanyName.AbpZeroTemplate.Web\Controllers\ApplicationController.cs

public ActionResult Index()
        {
            /* 启用下一行以重定向到多页面应用程序 */
            return RedirectToAction("Index", "Home", new { area = "Mpa" });

            //return View("~/App/common/views/layout/layout.cshtml"); //Layout of the angular application.
        }

 

系统域(System Domain)

系统域负责创立和开头化共享域和默认使用程序域。它将系统库mscorlib.dll载入共享域,并且保养过程范围之中拔取的带有或者显式字符串符号。

字符串驻留(string interning)是 .NET Framework
1.1中的一个优化特性,它的处理办法显得有点昏头转向,因为CLR没有给程序集机会采取此特性。尽管如此,由于在装有的运用程序域中对一个特定的标记只保留一个相应的字符串,此特性可以省去内存空间。

系统域还肩负爆发过程范围的接口ID,并用来创制每个应用程序域的接口虚表映射图(InterfaceVtableMaps)的接口。系统域在经过中维系跟踪所有域,并落实加载和卸载应用程序域的效能。

去掉多语言,保留简体粤语本

跻身系统安装简体中央为默认语言

语言 6

_Header.cshtml文件代码修改如下

文本路径:D:\abp
version\aspnet-zero-3.4.0\aspnet-zero-3.4.0\src\MyCompanyName.AbpZeroTemplate.Web\Areas\Mpa\Views\Layout\_Header.cshtml

 

招来 @if (Model.Languages.Count > 1),然后把这块代码删除掉

 

目录

 

前言

  • SystemDomain, SharedDomain, and DefaultDomain。
  • 目的布局和内存细节。
  • 措施表布局。
  • 艺术分派(Method dispatching)。

因为国有语言运行时(CLR)即将成为在Windows上创立应用程序的主角级基础架构,
多明白点关于CLR的深度认识会拉扯您构建便捷的, 工业级健壮的利用程序.
在这篇小说中, 我们会浏览,调查CLR的内在精神, 包括对象实例布局,
方法表的布局, 方法分派, 基于接口的分摊, 和五光十色的数据结构.

咱俩会使用由C#写成的相当简单的代码示例,
所以任何对编程语言的隐式引用都是以C#言语为目的的.
研究的部分数据结构和算法会在Microsoft® .NET Framework 2.0中改变,
不过大部分的定义是不会变的. 大家会使用Visual Studio® .NET 2003
Debugger和debugger extension Son of Strike (SOS)来窥探一些数量结构.
SOS可以了然CLR内部的数据结构, 可以dump出有用的音讯. 通篇,
我们会谈谈在Shared Source CLI(SSCLI)中所有相关兑现的类, 你可以从
http://msdn.microsoft.com/net/sscli 下载到它们.

图表1 会协理您在检索一些结构的时候到SSCLI中的音讯.

ITEM SSCLI PATH
AppDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
AppDomainStringLiteralMap sscliclrsrcvmstringliteralmap.h
BaseDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
ClassLoader sscliclrsrcvmclsload.hpp
EEClass sscliclrsrcvmclass.h
FieldDescs sscliclrsrcvmfield.h
GCHeap sscliclrsrcvmgc.h
GlobalStringLiteralMap sscliclrsrcvmstringliteralmap.h
HandleTable sscliclrsrcvmhandletable.h
InterfaceVTableMapMgr sscliclrsrcvmappdomain.hpp
Large Object Heap sscliclrsrcvmgc.h
LayoutKind sscliclrsrcbclsystemruntimeinteropserviceslayoutkind.cs
LoaderHeaps sscliclrsrcincutilcode.h
MethodDescs sscliclrsrcvmmethod.hpp
MethodTables sscliclrsrcvmclass.h
OBJECTREF sscliclrsrcvmtypehandle.h
SecurityContext sscliclrsrcvmsecurity.h
SecurityDescriptor sscliclrsrcvmsecurity.h
SharedDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
StructLayoutAttribute sscliclrsrcbclsystemruntimeinteropservicesattributes.cs
SyncTableEntry sscliclrsrcvmsyncblk.h
System namespace sscliclrsrcbclsystem
SystemDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
TypeHandle sscliclrsrcvmtypehandle.h

在大家起首前,请留意:本文提供的消息只对在X86平台上运行的.NET Framework
1.1使得(对于Shared Source CLI
1.0也多数适用,只是在某些交互操作的情状下必须注意例外),对于.NET
Framework
2.0会有改观,所以请不要在构建软件时看重于这多少个内部结构的不变性。

EEClass

EEClass在章程表成立前发轫生活,它和办法表组成起来,是序列注明的CLR版本。实际上,EEClass和章程表逻辑上是一个数据结构(它们一起表示一个档次),只不过因为使用频度的不同而被分手。日常应用的域放在方法表,而不平日利用的域在EEClass中。这样,需要被JIT编译函数使用的音信(如名字,域和摇头)在EEClass中,不过运行时索要的新闻(如虚表槽和GC音信)在章程表中。

对每一个品种会加载一个EEClass到使用程序域中,包括接口,类,抽象类,数组和协会。每个EEClass是一个被实践引擎跟踪的树的节点。CLR使用那么些网络在EEClass结构中浏览,其目标包括类加载,方法表布局,类型验证和类型转换。EEClass的子-父关系基于继承层次建立,而父-子关系基于接口层次和类加载顺序的组合。在推行托管代码的进程中,新的EEClass节点被插足,节点的涉嫌被补充,新的涉嫌被确立。在网络中,相邻的EEClass还有一个品位的关联。EEClass有五个域用于管理被加载类型的节点关系:父类(Parent
Class),相邻链(sibling chain)和子链(children
chain)。关于图4中的MyClass上下文中的EEClass的语义,请参见图13

图13只突显了和那么些议论相关的一些域。因为我们忽略了布局中的一些域,我们从未在图中适当展现偏移。EEClass有一个直接的对于艺术表的引用。EEClass也针对在默认使用程序域的多次堆分配的法子描述块。在章程表成立时,对经过堆上分配的域描述列表的一个引用提供了域的布局音信。EEClass在选取程序域的低频堆分配,这样操作系统可以更好的拓展内存分页管理,因此削减了办事集。

图13 EEClass 布局

语言 7

图13中的其余域在MyClass(图3)的上下文的意思不言自明。我们明天看看使用SOS输出的EEClass的确实的大体内存。在mc.Method1代码行设置断点后,运行图3的顺序。首先应用命令Name2EE拿到MyClass的EEClass的地址。

!Name2EE C:WorkingtestClrInternalsSample1.exe MyClass

MethodTable: 009552a0
EEClass: 02ca3508
Name: MyClass

Name2EE的率先个参数时模块名,可以从DumpDomain命令拿到。现在我们拿到了EEClass的地方,我们输出EEClass:

!DumpClass 02ca3508
Class Name : MyClass, mdToken : 02000004, Parent Class : 02c4c3e4
ClassLoader : 00163ad8, Method Table : 009552a0, Vtable Slots : 8
Total Method Slots : a, NumInstanceFields: 0,
NumStaticFields: 2,FieldDesc*: 00955224

      MT    Field   Offset  Type           Attr    Value    Name
009552a0  4000001   2c      CLASS          static 00a8198c  str
009552a0  4000002   30      System.UInt32  static aaaaaaaa  ui

图13和DumpClass的出口看起来完全等同。元数据令牌(metadata
token,mdToken)表示了在模块PE文件中映射到内存的元数据表的MyClass索引,父类指向System.Object。从相邻链指向名为Program的EEClass,可以领略图13显得的是加载Program时的结果。

MyClass有8个虚表槽(可以被虚分派的方法)。即便Method1和Method2不是虚方法,它们得以在通过接口举行分摊时被认为是虚函数并投入到列表中。把.cctor和.ctor参与到列表中,你会赢得总共10个办法。最终列出的是类的六个静态域。MyClass没有实例域。其余域不言自明。

方法描述(MethodDesc)

措施描述(MethodDesc)是CLR知道的法子实现的一个卷入。有三种档次的办法描述,除了用于托管实现,分别用于不同的交互操作实现的调用。在本文中,我们只考察图3代码中的托管方法描述。方法描述在类加载过程中生出,初步化为指向IL。每个方法描述包含一个预编译代理(PreJitStub),负责触发JIT编译。图12来得了一个突出的布局,方法表的槽实际上指向代理,而不是实际的措施描述数据结构。对于实际的艺术描述,这是-5字节的偏移,是每个方法的8个附加字节的一片段。这5个字节包含了调用预编译代理程序的下令。5字节的舞狮可以从SOS的DumpMT输出从观看,因为方法描述总是方法槽表指向的职位后边的5个字节。在率先次调用时,会调用JIT编译程序。在编译完成后,包含调用指令的5个字节会被跳转到JIT编译后的x86代码的义诊跳转指令覆盖。

图 12措施描述

语言 8

图12的格局表槽指向的代码举办反汇编,呈现了对预编译代理的调用。以下是在
Method2 被JIT编译前的反汇编的简化突显。

Method2:

!u 0x00955263
Unmanaged code
00955263 call        003C3538        ;call to the jitted Method2()
00955268 add         eax,68040000h   ;ignore this and the rest
                                     ;as !u thinks it as code

近期我们举办此办法,然后反汇编相同的地点:

!u 0x00955263
Unmanaged code
00955263 jmp     02C633E8        ;call to the jitted Method2()
00955268 add     eax,0E8040000h  ;ignore this and the rest
                                 ;as !u thinks it as code

在此地点,只有伊始5个字节是代码,剩余字节包含了Method2的不二法门描述的数据。“!u”命令不明了这一点,所以生成的是无规律的代码,你可以忽略5个字节后的具有东西。

CodeOrIL在JIT编译前包含IL中方法实现的争持虚地址(Relative Virtual
Address
,RVA)。此域用作标志,表示是否IL。在按要求编译后,CLR使用编译后的代码地址更新此域。让大家从列出的函数中精选一个,然后用DumpMT命令分别出口在JIT编译前后的主意描述的内容:

!DumpMD 0x00955268
Method Name : [DEFAULT] [hasThis] Void MyClass.Method2()
MethodTable 9552a0
Module: 164008
mdToken: 06000006
Flags : 400
IL RVA : 00002068

编译后,方法描述的始末如下:

!DumpMD 0x00955268
Method Name : [DEFAULT] [hasThis] Void MyClass.Method2()
MethodTable 9552a0
Module: 164008
mdToken: 06000006
Flags : 400
Method VA : 02c633e8

艺术的那多少个标志域的编码包含了主意的项目,例如静态,实例,接口方法或者COM实现。让大家看方法表其它一个扑朔迷离的地方:接口实现。它包裹了布局过程具有的扑朔迷离,让托管环境觉得这或多或少看起来简单。然后,我们将表明接口怎样进展布局和基于接口的方法分派的贴切工作办法。

共享域(Shared Domain)

抱有不属于此外特定域的代码被加载到系统库SharedDomain.Mscorlib,对于具有应用程序域的用户代码都是必不可少的。它会被机关加载到共享域中。系统命名空间的主干项目,如Object,
ValueType, Array, Enum, String, and
Delegate等等,在CLR启动程序过程中被事先加载到本域中。用户代码也足以被加载到这么些域中,方法是在调用CorBindToRuntimeEx时采取由CLR宿主程序指定的LoaderOptimization特性。控制台程序也得以加载代码到共享域中,方法是采取System.LoaderOptimizationAttribute特性阐明Main方法。共享域还管理一个使用基地址作为目录的次第集映射图,此映射图作为管理共享程序集依赖关系的查找表,这一个程序集被加载到默认域(DefaultDomain)和其他在托管代码中开创的利用程序域。非共享的用户代码被加载到默认域。

默认域(Default Domain)

默认域是使用程序域(AppDomain)的一个实例,一般的应用程序代码在中间运行。即便有些应用程序需要在运行时创建额外的采纳程序域(比如有些使用插件,plug-in,架构或者举行首要的运转时代码生成工作的应用程序),大部分的应用程序在运行期间只开创一个域。所有在此域运行的代码都是在域层次上有上下文限制。倘若一个应用程序有四个应用程序域,任何的域间访问会通过.NET
Remoting代理。额外的域内上下文限制音信可以动用System.ContextBoundObject派生的品种创造。每个应用程序域有自己的平安描述符(SecurityDescriptor),安全上下文(SecurityContext)和默认上下文(DefaultContext),还有团结的加载器堆(高频堆,低频堆和代办堆),句柄表,接口虚表管理器和顺序集缓存。

结论

我们关于CLR一些最要紧的内在的商量旅程终于停止了。明显,还有许多题目亟需涉及,而且亟需在更深的层次上琢磨,不过我们期望这足以帮助您看到东西如何做事。这里提供的成千上万的信息或者会在.NET框架和CLR的新兴版本中改变,可是即使本文提到的CLR数据结构可能变动,概念应该维持不变。

初稿地址:http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc163791.aspx
原稿发表日期: 9/19/2005
原稿已经被 Microsoft
删除了,收集过程中窥见许多稿子图都不全,这是因为原文的图都不全,所以特收集完整全文。

方法表

各样类和实例在加载到利用程序域时,会在内存中经过措施表来表示。那是在指标的率先个实例创设前的类加载活动的结果。对象实例表示的是状态,而艺术表表示了表现。通过EEClass,方法表把对象实例绑定到被语言编译器爆发的映射到内存的元数据结构(metadata
structures)。方法表包含的音讯和外挂的新闻方可经过System.Type访问。指向方法表的指针在托管代码中得以通过Type.RuntimeTypeHandle属性得到。对象实例包含的类型句柄指向方法表起头地点的偏移处,偏移量默认意况下是12字节,包含了GC信息。大家不打算在此地对其开展座谈。

图 9
显示了章程表的出色布局。我们会注脚项目句柄的一些重大的域,不过对于截然的列表,请参见此图。让大家从基实例大小(Base
Instance Size)开头,因为它间接关系到运行时的内存状态。

图 9 方法表布局

语言 9

虚分派(Virtual Dispatch)

现行大家看看虚分派,并且和基于接口的摊派举行相比。以下是图3中MyClass.Method3的虚函数调用的反汇编代码:

mc.Method3();
Mov    ecx,esi               ;move "this" pointer into ecx
Mov    eax,dword ptr [ecx]   ;acquire the MethodTable address
Call   dword ptr [eax+44h]   ;dispatch to the method at offset 0x44

虚分派总是通过一个定位的槽编号暴发,和艺术表指针在一定的类(类型)实现层次无关。在点子表布局时,类加载器用覆盖的子类的落实代替父类的落实。结果,对父对象的方法调用被分摊到子对象的兑现。反汇编彰显了分派通过8号槽发生,可以在调试器的内存窗口(如图10所示)和DumpMT的出口看到这或多或少。

品类原理

项目是.NET编程中的基本单元。在C#中,类型可以使用class,struct和interface关键字展开宣示。大多数系列由程序员显式创立,可是,在特其余并行操作(interop)处境和长距离对象调用(.NET
Remoting)场面中,.NET
CLR会隐式的爆发类型,这个暴发的连串涵盖COM和运作时可调用封装及传输代理(Runtime
Callable Wrappers and Transparent Proxies)。

俺们透过一个富含对象引用的栈先河探究.NET类型原理(典型地,栈是一个目标实例开首生命期的地点)。
图4中呈现的代码包含一个简单的次第,它有一个控制台的入口点,调用了一个静态方法。Method1创办一个SmallClass的项目实例,该类型涵盖一个字节数组,用于演示怎么着在大目标堆创设对象。尽管这是一段无聊的代码,但是足以帮忙大家举办商量。

图4 Large Objects and Small Objects

using System;

class SmallClass
{
    private byte[] _largeObj;
    public SmallClass(int size)
    {
        _largeObj = new byte[size];
        _largeObj[0] = 0xAA;
        _largeObj[1] = 0xBB;
        _largeObj[2] = 0xCC;
    }

    public byte[] LargeObj
    {
        get { return this._largeObj; }
    }
}

class SimpleProgram
{
    static void Main(string[] args)
    {
        SmallClass smallObj = SimpleProgram.Create(84930,10,15,20,25);
        return;
    }

    static SmallClass Create(int size1, int size2, int size3,
        int size4, int size5)
    {
        int objSize = size1 + size2 + size3 + size4 + size5;
        SmallClass smallObj = new SmallClass(objSize);
        return smallObj;
    }
}

图5 展现了截止在Create方法”return smallObj;”
代码行断点时的fastcall栈结构(fastcall时.NET的调用规范,它讲明在可能的境况下将函数参数通过寄存器传递,而此外参数根据从右到左的次第入栈,然后由被调用函数完成出栈操作)。本地值类型变量objSize内含在栈结构中。引用类型变量如smallObj以稳定大小(4字节DWORD)保存在栈中,包含了在相似GC堆中分配的对象的地址。对于价值观C++,这是目的的指针;在托管世界中,它是目标的引用。不管怎么着,它涵盖了一个目的实例的地址,大家将采用术语对象实例(ObjectInstance)描述对象引用指向地址地点的数据结构。

图5 SimpleProgram的栈结构和堆

语言 10

诚如GC堆上的smallObj对象实例包含一个名为 _largeObj
的字节数组(注意,图中呈现的大大小小为85016字节,是事实上的储备大小)。CLR对超过或等于85000字节的目标的处理和小目的不同。大目标在大目的堆(LOH)上分红,而小目标在形似GC堆上创造,这样能够优化对象的分红和回收。LOH不会缩减,而GC堆在GC回收时举办压缩。还有,LOH只会在一齐GC回收时被回收。

smallObj的目标实例包含类型句柄(TypeHandle),指向对应档次的方法表。每个表明的类型有一个方法表,而相同档次的持有目的实例都对准同一个方法表。它含有了项目的表征信息(接口,抽象类,具体类,COM封装和代办),实现的接口数目,用于接口分派的接口图,方法表的槽(slot)数目,指向相应实现的槽表。

措施表指向一个名为EEClass的第一数据结构。在点子表创设前,CLR类加载器从元数据中成立EEClass。
图4中,SmallClass的方法表指向它的EEClass。那些社团指向它们的模块和次序集。方法表和EEClass一般分配在共享域的加载器堆。加载器堆和利用程序域关联,这里涉及的数据结构一旦被加载到里面,就直到应用程序域卸载时才会熄灭。而且,默认的运用程序域不会被卸载,所以那一个代码的生存期是停止CLR关闭结束。

CLR启动程序(Bootstrap)创造的域

在CLR执行托管代码的第一行代码前,会创立四个使用程序域。其中三个对于托管代码甚至CLR宿主程序(CLR
hosts)都是不可见的。它们只可以由CLR启动进程创制,而提供CLR启动进程的是shim——mscoree.dll和mscorwks.dll
(在多处理器系统下是mscorsvr.dll)。正如 图2
所示,那一个域是系统域(System Domain)和共享域(Shared
Domain),都是行使了单件(Singleton)形式。第六个域是缺省应用程序域(Default
AppDomain),它是一个AppDomain的实例,也是唯一的有命名的域。对于简易的CLR宿主程序,比如控制台程序,默认的域名由可举行映象文件的名字组成。其余的域可以在托管代码中采用AppDomain.CreateDomain方法创设,或者在非托管的代码中使用ICORRuntimeHost接口成立。复杂的宿主程序,比如
ASP.NET,对于特定的网站会依据应用程序的数码创制六个域。

图 2 由CLR启动程序创建的域 ↓

语言 11

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