1、.NET平台概述

    本学习主要参考Andrew Troelsen的C#与.NET4高级程序设计，这小节主要述说以下几个东西：

    宏观上讨论一下.net相关的主题：程序集、CIL（Common Intermediate Language，公共中间语言）和JIT（just-in-time，即时）编译。还有阐述一下.NET Framework不同方面之间的关系：CLR（公共语言运行库）、CTS（公共类型系统）、CTS（公共语言规范）。

    最后将会简单阐述一下.NET的基础类库（缩写为BCL或者FCL）和语言平台无关性。

    .NET framework的一些核心功能：

    1、对已有代码具有完全的互操作性：已有的com二进制组件可以喝更新的.net二进制组件共存，反之亦然。在.net4中，使用dynamic关键字可以大大简化这种互操作性。

    2、支持多重编程语言：使用多种编程语言（C#、Visual Basic、F#和S#等）创建.net应用。

    3、所有支持.net的语言共享的公共运行时引擎：这个引擎的一个特点是具有一组明确定义的类型，而每一种支持.net的语言都能‘明白’这些类型。

    4、全面和彻底的语言集成：.net支持跨语言的继承、异常处理和代码调试。

    5、全面的基础类库：这个库隐藏了原始api调用的复杂性外，还提供了被所有支持.net的语言所使用的一致的对项模型。

    6、不关注com底层操作：IClassFactory、IUnknown、IDispatch、IDL代码和讨厌的于变量兼容的数据类型（如BSTR、SAFEARRAY等）不会出现在.net二进制代码中。

    7、真正简化的部署模型：在.net环境下，不需要将二进制单元注册到系统注册表了。另外，.net允许同一个*.dll的不同版本存在于同一台机器上。    

    .net的平台构造块（CLR、CTS、CLS）简介：

    运行库层的正式名称是CLR：从程序员的角度看，.net可以理解为一个运行库环境和一个全面的基础类库。其主要的作用是为我们定位、加载和管理.net类型，同时也负责一些低层细节的工作，如内存管理、应用托管、处理线程、安全检查等。

    构造块CTS（公共类型系统）：CTS规范完整描述了运行库所支持的所有可能的数据类型和编程结构，指定了这些实体间如何交互，也规定了他们在.net元数据格式中的表示。

    CLS（公共语言规范）：一种特定的支持.net的语言可能不支持CTS所定义的所有特性。CLS定义了一个让所有,net语言都支持的公共类型和编程结构子集。这样，如果够早的.net类型仅公开了与cls兼容的数据类型或编程结构，就不能保证所有的.net语言能和你的.net代码库相交互。 

    基础类库：

    除了CLR和CTS/CLS规范之外，.net平台提供了一个适用于全部.net程序语言的基础类库（BCL）。这个基础类库不仅封装了各种基本类型，如线程、文件输入/输出（I/O）、图形绘制以及与各种外部硬件设备的交互，还支持在实际应用中用到的一些服务。基础类库定义了一些类型，方便了数据访问、xml文档的操作、安全和基于web（以及传统的桌面和基于控制台）的前端的构造。如下图，可以从宏观上看到clr、cts、cls和基础类库（BCL）之间的关系。

         

    .net程序集概览：

    不管选择了哪种.net语言编程，需要明白的是，尽管.net二进制文件与com服务器和非托管Windows二进制文件（*.dll或*.exe）具有相同的文件扩展名，但它们的内部却是完全不同的。例如，*.dll的.net二进制文件不会导出与com运行库进行通信的方法（因为.net不是com）。

    此外，.net二进制文件不适用com类型库文件描述，而且不用再系统注册表种注册。也许更重要的是，.net二进制文件不包含特定的平台的指令，它包含的是平台无关性的IL(中间语言)和类型元数据。下图显示了这个流程：

    

    说明：在.net的开发过程中，IL的官方术语是MSIL（微软中间语言）。然而，在最终发布的.net中，该属于改为了CIL（公共中间语言）。因此在阅读.net资料时，我们应该明白IL、MSIL和CIL指的是同一个概念。

    CIL：概念上类似于java的字节码，因为它只在绝对必须的情况下才编译为特定的平台的指令。绝对必须通常指一段CIL指令被.net运行库引用时。

    元数据：元数据详尽描述了二进制文件中每个‘类型’的特征。.net元数据总是存在并且会由某种支持.net的编译器自动生成。

    清单：描述程序集本身的元数据，清单记录了程序集单签的版本信息、文化信息和正确执行所需的外部引用的程序集的列表。 

    程序集、命名空间和类型的区别：

    我们都知道代码库的重要性，像MFC、javaEE和ATL这些代码库给程序员提供了一套定义明确的既有代码，可以显著地提高开发效率。C#没有提供特定语言的代码库，但是C#程序员可以利用一种语言无关的.net代码库。为确保基础类库中所有的类型能良好地组织在一起，.net平台提出了命名空间的概念。

    命名空间：简单地说，命名空间就是一个程序集内相关类型的一个分组。（方便我们从逻辑上理解和组织关联类型的方式。）例如，System.IO命名空间包含了有关文件i/o的类型。需要特别指出的是，一个程序集可以包含任意个命名空间，每个命名空间又可以包含多种类型。

    程序集：除了通过c#的using关键字来指定命名空间，还需要告诉C#编译器包含引用类型的实际CIL定义程序集的名字。大多数.net framework程序集都位于成为全局程序集缓存（GAC）的指定目录下。默认windows在C:\Windows\Assembly下。

    using关键字只是特定类型的完全限定名的简单速记符号，每种方法最后都会得出相同的底层CIL（事实上，CIL代码总是使用完全限定名），并且对程序集大小和性能没有任何影响。 

    .NET的平台无关性：

    要理解它是如何做到的，需要掌握.net领域中的另一个缩写词CLI（公共语言基础设施）。

    当微软发布C#语言和.net平台时，也发布了一整套正式的文档来说明C#和CIL语言的语法和语义、.net程序集格式、核心.net命名空间以及假定的.net运行时引擎的结构（叫做虚拟执行系统，即VES）。

    让我们高兴的是，这些文档已经提交到ECMA，并被ECMA批准成为官方的国际标准，这些规范包括：

    ECMA-334，C#语言规范；

    ECMA-334，公共语言基础设施（CLI）。

    她们可以使第三方组织在各种操作系统和处理器上构造不同的.net平台发行版，理解了这一点，这些文档的重要性就显而易见了。 

    小结：

    .net本质上就是一个运行库执行引擎（mscoree.dll）和基础类库（mscorlib.dll等）。CLR可以承载任意符合托管代码规则的.net二进制文件（又称程序集）。而程序集中有很多的CIL指令（以及类型元数据和程序集清单），这些指令通过即时编译器（JIT）编译成为特定平台的指令。