.net framework基础知识

目录

1.什么是.Net平台、.NET框架

2..NET版本

3.CLR(公共语言运行时)

4.BCL（基础类库）

5.FCL（框架类库）

3..NET的运行机制

6.为什么说.NET是平台无关的

7.术语

参考：

1.什么是.Net平台、.NET框架
“平台”（这里指软件技术平台，下面都指的是这个）就是能够独立运行并自主存在，为其所支撑的上层系统和应用提供运行所依赖的环境。提取一下就是，平台是一个环境。只要符合平台规范的应用都能扔到上面来运行。

.Net 包含两部分 .Net平台 和.Net FrameWork 框架

1、.Net FrameWork框架包含于.Net平台. .Net FrameWork提供环境和支撑保证.Net平台运行。

2、.Net FrameWork框架是.Net平台不可缺少的一部分，它提供了一个稳定的运行环境里来保证我们基于.Net平台开发的各种应用能够正常的运转。（.Net平台类似于可上网、通信、游戏的中国移动互联网平台，而.Net FrameWork框架类似保证中国移动互联网平台能够正常运转对的信号塔。）

3、C#是编程语言，可以基于.net平台的引用 。而java既是一种语言又是开发平台

4、.Net的开发应用： Winform（桌面应用程序）、ASP.NET（Internet应用程序）、WP8（手机开发）、Unity3D（游戏开发或虚拟现实）

5、两种交互模式 ：C/S（客户机（Client）/服务器模式（Server）、B/S（浏览器（Browser）/服务器模式（Server））

6.NET框架是以一种采用系统虚拟机(即CLR)运行的，面向CLR的编程平台，以CLR为基础。

7.NET的基础类库运行于CLR之上(类比Java的虚拟机)，作为其他各种功能的基石。

8.NET框架支持多种语言(C#、F#、VB.NET、C++、Python等)的开发。

2..NET版本
C#版本 .NET版本 发布日期 特性
C# 1.0 .NET Framework 1.0 2002-02-13 委托、事件
C# 1.1 .NET Framework 1.1 2003-04-24 APM（异步编程模型）
C# 2.0 .NET Framework 2.0 2005-11-07 泛型、匿名方法、迭代器、可空类型
C# 3.0 .NET Framework 3.0 2007-11-06 隐式类型
.NET Framework 3.5 2007-11-19 对象集合初始化、自动实现属性、匿名类型、扩展方法、查询表达式、Lambda表达式、 表达式树、分部类和方法、Linq
C# 4.0 .NET Framework 4.0 2010-04-12 动态绑定、命名和可选参数、泛型的协变和逆变、互操作性
C# 5.0 .NET Framework 4.5 2012-08-15 异步和等待(async和await)、调用方信息(Caller Information)
C# 6.0 .NET Framework 4.6 2015-07-20 C# 6 中的新增功能
.NET Core 1.0 2016-06-27
C# 7.0 .NET Framework 4.6.2 2016-08-02 C# 7.0 中的新增功能
C# 7.1 .NET Framework 4.7 2017-04-05
.NET Core 2.0 2016-08-14 .NET Core 2.0 的新增功能
C# 7.2 .NET Framework 4.7.1 2017-10-17
C# 7.3 .NET Framework 4.7.2 2018-04-30
.NET Core 2.1 2018-05-30 .NET Core 2.1 的新增功能
.NET Core 2.2 2018-12-04 .NET Core 2.2 的新增功能
C# 8.0 .NET Framework 4.8 2019-04-18 C# 8.0 中的新增功能
.NET Core 3.0 2019-09-23 .NET Core 3.0 的新增功能
.NET Core 3.1 2019-12-03 .NET Core 3.1 的新增功能
.NET框架是开源的。它的代码在.NET Foundation - GitHub。

3.CLR(公共语言运行时)
CLR是让程序执行所需的外部服务的集合，类似Java需要JVM虚拟机才可以运行。它的核心功能(比如即时编译，内存管理，程序集加载，安全性，异常处理和线程同步)可由面向CLR的所有语言使用。

CLR是.NET的运行基础，管理.NET程序集的执行。它运行于Windows之上，很多功能仅仅是Windows上的一个wrapper，例如线程，内存管理等，这些实际上是Windows在管理。但JIT则是它独有的，如果没有它，就不能把IL变成机器码，计算机也就不认识C#，你也就不能运行C#程序。

.NET下程序的运行

　在开始运行.NET程序之前，编译器将代码转换为IL。

　　IL代码并不能直接运行，CLR将真正需要用到的程序集导入内存，读取元数据，接着为类型开辟内存空间，执行所有需要的安全检查，并最终运行代码：

　　CLR找到代码中拥有Main方法的类型并且加载这个类型。CLR中一个名为Class loader(类加载程序)的组件负责这项工作。它会从GAC、配置文件、程序集元数据中寻找这个类型，然后将它的类型信息加载到内存中的数据结构中。在Class loader找到并加载完这个类型之后，它的类型信息会被缓存起来，这样就无需再次进行相同的过程。当然，如果这个类型引用了其他的类型，则会导致一连串的程序集加载，这将定义程序代码执行的环境(类似Java的JVM)。注意即使工程很大，有几百个程序集，CLR不会全部加载，只会在真正用到该程序集的时候才加载。

　　验证。在CLR中，还存在一个验证程序(verifier)，该验证程序的工作是在运行时确保代码是类型安全的。它主要校验两个方面，一个是元数据是正确的，一个是IL代码必须是类型安全的，类型的签名必须正确。这是早期绑定验证，验证在运行时之前发生。对于动态类型，此时不做任何检查。

　　即时编译。(此时就从编译时过渡到了运行时)这一步就是将托管的IL代码编译为可以执行的机器代码的过程，由CLR的即时编译器(JIT Complier)完成。即时编译只有在方法的第一次调用时发生。类型加载程序(Class loader)会为每个方法插入一个存根。在调用方法时，CLR会检查方法的存根，如果存根为空，则执行JIT编译过程，并将该方法被编译后的本地机器代码地址写入到方法存根中。当第二次对同一方法进行调用时，会再次检查这个存根，如果发现其保存了本地机器代码的地址，则直接跳转到本地机器代码进行执行，无需再次进行JIT编译。JIT编译还会优化本地的代码。

在程序运行时，CLR还负责：

　　异常处理

　　内存管理与垃圾回收

　　线程管理(线程池)

　　托管代码是必须在CLR下执行的代码，而非托管代码则不需要CLR的支持就可以运行。CLR本身用于管理托管代码，因此它是由非托管代码编写的，并不是一个包含了托管代码的程序集，也不能使用IL DASM进行查看。

4.BCL（基础类库）
Base Class Library (BCL) 是微软所提出的一组标准库，可提供给.NET Framework所有语言使用。随着 Windows 以及.NET Framework 的成长，BCL 已近乎成为在.NET上的 Windows API。mscorlib.dll程序集几乎就是基础类库的代名词。基础类库中定义的类型称为基元类型，它也是为.NET框架所有的语言共享。

　　当安装.NET Framework时，所有的基础类库被部署到全局程序集缓存(GAC)。它的位置一般在C:\Windows\assembly。所以你不需要在你的工程中手动引用任何的基础类库，它们会被自动引用。

　　如果你从GAC中删除了mscorlib.dll，你的IDE将变成一个什么都不懂的白痴。因为没有mscorlib.dll，意味着没有基础类库，没有整型，字符串，控制台…你什么都做不了。

5.FCL（框架类库）
　　作为一名.NET程序员，每天都要打交道的就是FCL了(框架类库)。BCL是FCL的一个子集。简单来说FCL除了BCL的那部分，就是我们要引用的外部参考。

3..NET的运行机制
所有.NET支持的语言编写出来的程序，在支持.NET的编译器编译之后，会先产出程序集，其主要内容是IL和元数据。之后，CLR调用JIT再将其翻译为机器码。

（1）.NET程序被编译成什么形式的代码

　　.net程序在第一次编译后，形成CLR头，元数据和中间代码。

　　在实时运行或者部署时，进行第二次变异，编译的结果是在CLR中可以执行的机器代码；

　　-CLR头包含了.net在运行该程序时得到的信息，包括程序集版本号，文件名和模块版本号。

　　-MetaData包含了所有类型的定义，所有的引用以及程序集清单。

（2） JIT是如何工作的

　　JIT引擎在编译中间代码之前，会寻找本机机器代码缓存并且确认是否可用：

　　-　如果可以用，则直接加载；

　　- 如果不可用，JIT引擎会查找类型中的方法存根，找到中间代码并且进行编译。

（3）简述程序集的加载机制

　　CLR通过System.Reflection.Assembly.LoadFrom和System.Reflection.Assembly.Load来主动加载程序集：

　　- 前者通过位置加载程序集；

　　- 后者通过 唯一标识 强命名程序集 的四个元素来标识程序集；

　　它们的加载方式一致，其内在策略是依次通过版本策略，CODEBASE位置，应用程序域位置和程序位置来查找程序（4）（4）什么是IL(CIL)？

在.NET的开发过程中， IL的官方术语是MSIL或CIL(Common Intermediate Language，即公共中间语言)。因此，IL，MSIL 和CIL指的是同一种东西。

　　当使用支持.NET的编译器编译之后，生成.dll或.exe文件。这文件称作.NET程序集，包含IL和元数据。不同语言(例如C#和 VB)经过不同编译器(例如C#编译器和VB编译器)，编译一段功能相似的代码(区别仅仅在于语法)，其IL也基本相似。虽然IL相对C#较为底层，但它仍然是一个十分高级的语言。它并不是汇编语言。

（5）什么是JIT？还有什么其他编译方式?何时使用到JIT?

　即时编译(英语：Just-in-time compilation)是动态编译的一种形式，是一种提高程序运行效率的方法。通常，程序有两种运行方式：静态编译与动态编译。静态编译的程序在执行前全部被翻译为机器码，而动态编译执行的则是一句句，边运行边翻译。

　　即时编译则混合了这二者，一句句编译源代码，但是会将翻译过的代码缓存起来以降低性能损耗。相对于静态编译代码，即时编译的代码可以处理延迟绑定并增强安全性。

　　CLR的JIT负责将IL编译成机器码。 当程序编译成程序集之后，CLR加载任何需要用到的其他程序集，并开始使用JIT将CIL编译为机器码。

　　JIT编译器会在方法的首次调用时，从类型的元数据中查找方法，并进行检查，例如检查类型是否安全。如果出现了问题，则触发运行时错误。以后对方法的所有调用都以本地代码的形式全速运行，无须重新检查。

6.为什么说.NET是平台无关的
.NET程序集可以在非微软操作系统如Mac OS，各种版本的Linux，以及iOS和Android移动设备上开发和执行。

　　.NET的平台无关性主要体现为：.NET程序集可以在任何的平台上运行，不管是Windows，还是Mac，只要这个平台拥有将IL转换为机器码，以及加载其他相关程序集的能力(即CLR)，而任何机器都可以运行机器码。

　　这类似于Java的虚拟机，只要平台装了Java虚拟机，则这个平台就可以运行Java程序。

7.术语
1.CLR（公共语言运行时）：类似java中jvm虚拟机，对.net很重要

2.BCL（基础类库）

3.FCL（框架类库）

4.CTS（公共类型系统）

5.CLS（公共语言规范）

参考：
https://www.cnblogs.com/makesense/p/6238160.html

https://www.cnblogs.com/makesense/p/6238160.html

https://www.cnblogs.com/joean/p/4716568.html

https://www.cnblogs.com/cuozhixu/p/5968920.html