底层.NET——CLR的环境

CLR由2部分组成，即可执行文件和CLR的虚拟引擎（VEE）。

CLR的VEE负责将中间语言转换成机器码，并负责执行，同时提供所需要的各种支持服务。类装载器（Class Loader）负责将.NET类装载进内存并为它的执行做准备。在.NET程序执行的任何时刻，如果想调入一个新类，都需要类加载器来完成。类型检测器主要是在程序运行时刻来验证代码是否类型安全，提供运行时安全检查，是.NET平台在可靠性方面的较大该进。JIT编译器将对每个已经通过类型安全验证的方法进行编译，将其转换为托管本地代码。JIT只在方法的第一次调用的时候进行，已编译的本地代码会在内存中保存，但在下一次开机，执行进程或组件时，JIT会再次工作。JIT在编译时生成管理器定位和托管数据，代码管理器用此数据控制代码的执行，包括代码的异常处理、安全检查、调用支持、互操作支持、无用资源回收等。如下图所示：

 

.NET架构的思想基础依然是虚拟机原理。但.NET架构最重要的事实之一是它没有像JAVA那样的通用虚拟机技术，运行在CLR上的软件不是解释执行的，而是被完全编译的，并且像C++程序编译代码一样运行在机器一级。尽管.NET使用了中间语言，但.NET使用的是多阶段编译技术，最初编译为可移植的公用中间语言，最好在执行程序时JIT编译到最终的可执行格式。.NET编译架构总图如下：

 

上图应该是一个程序员心中的.NET编译器框架图，虽然复杂但它体现很多优点：

1、           所有语言有一个共同的中间层，它们在该层上完全共享中间格式。当用某一种语言编写的某一段代码被编译成IL时，就把它与它的全部描述一起打包，把类、接口、属性、方法做为元数据格式存放。这就是.NET支持的语言能够完全集成，任何语言编写的模块混合能够创建单个应用程序的原因。

2、           放弃了解释执行的方法。CLR在执行一个已经被转化成IL的程序时，它使用的是JIT把IL编译为本地代码。JIT是非常快速有效的，它甚至可以做到不编译中间代码未使用的部分，以介绍编译是时间。为了能节省编译的时间，CLRhaunted提供了预编译器(PRE JIT)，当程序不需要移植时，PRE JIT将IL编译为永久本地代码。此外CLR还提供了一个ECONOJIT，它是一个压缩移动编译器，速度非常快，它编译高度优化的代码OPTIL（OPTIL是IL的一个高度优化的子集，专门为一些没有大量内存或大量计算能力的系统使用）

3、           ，应用在PDA、手持设备、电话等小型设备上。

我们知道，CLR的环境的根本任务是管理和执行.NET代码，程序代码的执行过程，是每个程序员最关心的问题，同时对他们从本质上理解CLR环境也有很大的帮助。.NET程序执行过程可以简述为：首先由类装载器找到并装入对象，将其激活；检测器中验证程序对其进行类型验证；JIT将编译并转换为本地代码；同时可以动态对目标机器进行代码优化；执行代码，同时提供所需的其他服务（如安全检查、异常处理、垃圾回收等）。如下图：