Silverlight CoreCLR结构浅析

Silverlight背后有强大的.Net平台支持，自Silverlight1.1开始它就使用CLR运行时环境，而Silverlight4更是将运行时环境升级为最新的.Net4.0版本。下面我们就来看看Silverlight CoreCLR里面究竟有什么？

我通过解压Silverlight安装程序了解其.Net的身份与丰富的基础类库。下图是笔者解压Silverlight4安装程序后的文件列表截图：

其中mainfest.XML是程序集清单文件，而sllauncher.exe是Silverlight 脱浏览器应用（OOB）的宿主启动程序，而其余动态链接库文件就是Silverlight4的运行时环境。如果你安装了Silverlight运行时环境（当然还包括语言资源文件），也可以在C:\Program Files\Microsoft Silverlight\下的对应版本文件夹发现它们。而有心的读者或许会意识到为什么Silverlight不使用与.Net Framework一致的程序集文件，这一问题笔者在《Silverlight之轻》中已经给出了答案，现在我们就来看看C:\Windows\Microsoft.NET\Framework下对应主版本下的程序集文件是否存在不同，以CLR核心程序集文件mscorlib.dll为例，在Framework4.0下为5075KB，而在Silverlight4.0下则只有1558KB大小。如果我们使用Reflector比较一下会发现，Silverlight类库的精简情况：

Silverlight安装文件夹下npctrl.dll为浏览器插件，为宿主浏览器提供了Silverlight的插件式集成，同时也避免了JavaScript等对不同浏览器的兼容问题。如果使用depends工具查看Silverlight安装文件夹下的npctrl.dll、coreclr.dll、agcore.dll的话，我们可以发现它们没有通过.Net总入口MSCOREE.DLL程序集启动，它们并不是Silverlight的.Net基础类库：

如上图所示，这些动态链接库并不是托管程序，而是引用Windows的内核与API的底层接口，是负责与操作系统交互的核心运行文件。现在我们来看看MSDN关于Silverlight运行环境的图例：

其实npctrl.dll就是Silverlight plug-in，这一点可以从安装时的注册表监控中找到答案：

HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\InternetExplorer\ActiveX Compatibility\{32C73088-76AE-40F7-AC40-81F62CB2C1DA} 
HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Classes\CLSID\{DFEAF541-F3E1-4c24-ACAC-99C30715084A} 
HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Classes\CLSID\{DFEAF541-F3E1-4c24-ACAC-99C30715084A}\InprocServer32 

其键值是: C:\Program Files\Microsoft Silverlight\<版本号>\npctrl.dll

npctrl.dll本身是个 ActiveX控件与宿主浏览器交互，而npctrl.dll会调用agcore.dll来处理一些非托管的API, 它具有NP_GetEntryPoints、NP_Initialize、DllGetClassObject、InstallOfflineApp、RemoveOfflineApp等调用函数。npctrl.dll会调用agcore.dll来进行绘制，以及coreclr.dll来创建CLR，Silverlight应用程序就是依赖于这个CLR中而被运行的。

agcore.dll与coreclr.dll共同构成了图中的Core Services，agcore.dll是Silverlight的核心展现部件Core presentation framework包括了XAML parser, UI Core, Inputs, DRM(digital rights management), Media, Deep Zoom等，多数是需直接与具体的操作系统API打交道的功能。coreclr.dll是用来创建并执行Silverlight托管代码的总控程序，图中的CLR App Domain就是由coreclr.dll来创建，App Domain应用程序域是介于CLR进程与线程之间的逻辑概念，在一个应用程序域中可以共享全局数据，如下图所示：

而coreclr.dll负责各Silverlight应用程序的内存管理（包括自动内存管理、垃圾回收等）、运行引擎（包括JIT编译器、异常捕获管理、安全管理、类型安全校验等）。按照MSDN的Silverlight整体架构图所示agcore.dll 所负责的展现核心部件presentation Core 与coreclr.dll所负责的CLR执行引擎(CLR Execution Engine)起到了Silverlight应用中极其重要的引擎作用。

其余动态链接库作用如下：

• mscorrc.dll：运行时资源集
• mscordaccore.dll：外部数据访问支持库，包括对跨进程的数据访问
• Microsoft.VisualBasic.dll（托管程序集）：VB运行库支持
• Silverlight.ConfigurationUI.dll：Silverlight右键中的配置界面程序集
• mscordbi.dll（属于Silverlight开发运行时）：运行时环境Debug调试服务
• dbgshim.dll（属于Silverlight开发运行时）：多CLR调试助手

注：以上两个动态链接库文件是加载到Visual Studio中，作为Silverlight程序调试所用。

最后我们就来看看mscorlib.dll与System.*.dll，这两类托管程序集文件构成了Silverlight运行时的基础类库，通过Reflector我们可以了解到该基类库的全貌：

下面是对各个程序集文件的分析：

Mscorlib.dll：CLR的核心基础类库，包含以下常用命名空间

命名空间	命名空间简介
System	包含基本数据结构和基类，运行时管理及委托类，如Object 基类；String，Int，Double, DateTime，Array等基础数据结构；Convert 类型转换类；Math数学函数类；Random随机数生成类；Activator等用于通过创建实例的类；Type类型声明类，用于反射；以及GC垃圾回收类等
System.Collections.Generic	包含定义泛型集合的接口和类，如Dictionary，List等
System.Collections.ObjectModel	包含可在可重用库的对象模型中用作集合的类，如Collection<T>，ObservableCollection<T>，ReadOnlyCollection<T>
System.Globalization	包含定义区域性相关信息的类，这些信息包括语言、国家/地区、使用的日历、日期、货币和数字的格式模式以及字符串的排序顺序
System.IO	包含文件模式、文件访问、文件共享和类用于路径操作和操作流的类及枚举。如Directory，File，StreamReader，StreamWriter等类及FileAccess等枚举
System.IO.IsolatedStorage	包含用于管理独立存储的类，在 Silverlight 中，所有 I/O 操作都被限制为独立存储，不使用操作系统的文件系统，如IsolatedStorageFile
System.Reflection	包含获取托管代码中程序集、类、属性、方法等的反射类，此类为运行时动态调用提供了可能，如Assembly，PropertyInfo ，MethodInfo等
System.Reflection.Emit	包含允许编译器或工具发出元数据和 Microsoft 中间语言 (MSIL) 的类，该类可以向编译器顶端堆栈写入IL语言，可实现更加灵活的动态化支持，如ILGenerator，OpCodes等
System.Runtime.InteropServices	提供各种支持 COM 互操作及平台调用服务的 .NET Framework 基础结构
System.Runtime.Serialization	包含可用于将对象序列化和反序列化的类，如DataContractSerializer，XmlObjectSerializer等
System.Security	提供公共语言运行时安全系统的基础结构。包括Cryptography的加密类库，支持AES、SHA1 及SHA256哈希函数等加密算法与X.509证书
System.Text	包含表示操作和格式化 String的类，如Encoder ，Decoder，StringBuilder
System.Threading	包含进行多线程编程的类，如Timer，WaitHandle，Thread，ThreadPool等

System.dll：主要是对Mscorlib.dll基类的扩展，包括Uri支持、组件模型、正则式等

命名空间	命名空间简介
System	包含Uri相关类，如Uri，UriBuilder等
System.Collections.Generic	对Mscorlib.dll的扩展，增加LinkedList，Queue，Stack等
System.ComponentModel	提供用于实现组件和控件运行时和设计时行为的类，包括用于Xaml绑定及执行异步操作的类，如BackgroundWorker，AsyncOperation等
System.Text.RegularExpressions	包括正则表达式引擎的类，如Regex，Match等

System.Core.dll：主要扩展委托、Linq及动态语言等

命名空间	命名空间简介
System	包含委托方法类，如带返参的委托方法类Func与不带返参的委托方法类Action，目前最多支持16个泛型参数；扩展了Lazy<T>的延迟泛型对象。
System.Linq	提供支持使用语言集成查询 (LINQ) 进行查询的类和接口，如Enumerable，Queryable
System.Linq.Expressions	包含LINQ的基础表达式树的类、接口和枚举，与.Net4.0中的表达式树完全一致，提供申明式编程方式
System.Dynamic	提供支持动态语言运行时的类和接口，支持以dynamic声明的动态变量

System.Net.dll：负责网络通信的程序集

命名空间	命名空间简介
System.Net	提供多种网络协议的简单编程接口，如WebRequest 和 WebResponse类封装不同协议下异步通讯的差异，使开发者不必考虑各种不同协议的具体细节，而HttpWebRequest 和HttpWebResponse 是上述两类的的 HTTP 特定实现；WebClient类提供了上下行数据的工具
System.Net.Sockets	提供Socket网络协议的托管实现，在Windows下是Winsock接口的托管实现，而在Mac OS X上BSD UNIX Socket的托管实现

System.ServiceModel.dll：负责WCF分布式通信的程序集

命名空间	命名空间简介
System.ServiceModel	提供WCF的编程接口，支持WebService调用等
System.ServiceModel.Channels	包含构造和修改客户端用于与服务进行通信的消息时所需的类型、枚举和接口、用于交换消息的通道的类型、用于构造这些通道的通道工厂，以及用于配置这些通道的绑定元素，如BufferManager，BodyWriter，Message等
System.ServiceModel.Syndication	包含构成 Silverlight 联合对象模型的所有类，如RSS 2.0来回序列化类、Atom 1.0来回序列化类

System.ServiceModel.Web.dll：扩展了JSON序列化类

命名空间	命名空间简介
System.Runtime.Serialization.Json	用于将对象序列化为 JavaScript 对象表示法 (JSON)，并可用于从 JSON 反序列化对象，如DataContractJsonSerializer和JsonReaderWriterFactory类

System.Windows.dll：Silverlight控件类库，与 Windows Presentation Foundation (WPF) 中存在的类相似

命名空间	命名空间简介
MS.Internal（对外不可见）	包含Silverlight内部控制组件与枚举，以内部密封类形式存在，如负责下载的Downloader类，负责错误的Error类以及负责XAML信息的XamlMemberInfo类等
System.Collections.ObjectModel	扩展了mscorlib.dll的集合类，使其可用于一般用于UI控件数据源绑定，如ObservableCollection<T>等
System.Collections.Specialized	包含用于集合类中的事件处理的专用类，提供数据更改通知
System.ComponentModel	扩展了System.dll的组件和控件运行时和设计时行为的类，专门负责数据更改通知
System.IO.IsolatedStorage	扩展了mscorlib.dll的独立存储操作类，加入IsolatedStorageSettings 类以提供一个在独立存储中存储键/值对的 Dictionary<TKey, TValue>
System.Runtime.InteropServices.Automation	提供可与已注册COM进行交互操作的类，如AutomationFactory类允许在OOB模式下创建COM组件，并与Silverlight程序实现互操作
System.Windows	包括了Silverlight UI控件及属性的基础类、结构及枚举，如程序总框架Application类，程序集部件AssemblyPart类，控件基类DependencyObject、UIElement、FrameworkElement，样式类Style与Setter，UI状态管理类VisualStateManager、VisualState、VisualStateGroup，事件路由类RoutedEvent，消息控件MessageBox等
System.Windows.Automation	提供对 Silverlight UI 自动化客户端的支持
System.Windows.Controls	包括Silverlight UI基础控件，如Canvas 、Button、TreeView 、DataGrid、WebBrowser等近百种控件
System.Windows.Controls.Primitives	提供Silverlight UI基础控件的局部供开发者控制，如ButtonBase、CalendarDayButton、ScrollBar等
System.Windows.Data	包含用于将属性绑定到数据源的类，如Binding等
System.Windows.Documents	包含支持 Silverlight 中基本文档对象的类，如TextElement、Italic、Bold、Run等
System.Windows.Ink	提供用于手写笔交互的类，如Stroke等
System.Windows.Input	提供支持 Silverlight 客户端输入的类，如Cursor、Keyboard、FocusManager、TouchPoint（多点触摸）、InputScope、MouseEventArgs等
System.Windows.Interop	为 Silverlight 插件的属性提供托管代码公开的类，这些属性也存在于宿主浏览器的 HTML DOM 中，可以被JavaScript访问，如SilverlightHost，Content等
System.Windows.Markup	提供对 XAML 处理的类，包括 XAML 读取器XamlReader等
System.Windows.Media	提供集成富媒体的类，包括绘图、文本和音频/视频内容等，如Brush、ImageBrush、VideoBrush 、Geometry、AudioCaptureDevice以及可视化树助手类VisualTreeHelper等
System.Windows.Media.Animation	提供动画支持的类，包括时间线、故事板和关键帧等，如Storyboard，Timeline，SineEase（正弦缓动）等
System.Windows.Media.Effects	提供视觉效果的类，可用于将视觉效果应用到位图图像，如BlurEffect，DropShadowEffect，PixelShader等
System.Windows.Media.Imaging	提供图像处理的类，如BitmapImage等
System.Windows.Media.Media3D	提供3D的类，支持 Silverlight 中矩阵/透视演示,如Matrix3D等
System.Windows.Messaging	提供支持在多个基于 Silverlight 的应用程序之间创建本地消息传递通道的类，如LocalMessageReceiver，LocalMessageSender等
System.Windows.Navigation	提供支持导航的类，如UriMapper，NavigationService等
System.Windows.Printing	提供打印服务的类，如PrintDocument等
System.Windows.Resources	提供对通过 Silverlight 应用程序模型检索资源的支持类，如StreamResourceInfo
System.Windows.Shapes	Silverlight基本形状库，如Line，Ellipse，Rectangle，同时还包括 Path 类，该类可以加载路径数据，以便通过对象模型或内联格式描述复合几何图形
System.Windows.Threading	提供支持 Silverlight 线程处理系统的类，但只包括Dispatcher方式的多线程类，如Dispatcher和DispatcherTimer

System.Windows.Browser.dll：与宿主浏览器的交互程序集

命名空间	命名空间简介
System.Windows.Browser	提供用于在基于 Silverlight 的应用程序中的托管代码与 JavaScript 之间实现交互的类，此功能也称为“HTML 桥”，如BrowserInformation ，HtmlDocument，HtmlElement，ScriptObject等

System.Xml.dll：处理 XML操作的程序集

命名空间	命名空间简介
System.Xml	提供基于XML标准处理的类，如XmlReader、XmlWriter、XmlConvert、XmlDictionary等
System.Xml.Schema	包含为 XML 架构定义语言 (XSD)提供支持的类，如XmlSchema等
System.Xml.Serialization	包含用于将对象序列化为 XML 格式的文档或流的类，如XmlSerializer，XmlRootAttribute等

至此，我们已经对Silverlight运行环境中所有的类进行了分析，但在实际应用中我们还可以通过对Silverlight工具或第三方工具程序集的引用来扩展应用框架，从而使前端程序具有更加强大的展现与处理能力。在开发环境中，我们还可以引用C:\Program Files\Microsoft SDKs\Silverlight\v4.0\Libraries文件夹下的SDK程序集，譬如System.Json，System.Xml.Linq等。如果我们使用Silverlight ToolKit工具包来扩展Silverlight框架，那么我们将在C:\Program Files\Microsoft SDKs\Silverlight\v4.0\Toolkit文件夹下找到对应的工具程序集文件，如System.Windows.Controls.Toolkit.dll就提供了如WrapPanel 、DockPanel、DragDropTarget等UI控件扩展。

最后，我们来回顾一下Silverlight应用程序的启动过程：

当用户浏览某个带有Silverlight的网页时，浏览器加载Silverlight Plug-in插件（npctrl.dll），npctrl.dll启动Silverlight核心CLR服务（coreclr.dll、agcore.dll）,同时浏览器将下载指定的xap文件。coreclr.dll在浏览器宿主进程中启动一个AppDomain来容纳Silverlight 的UI与工作线程，并调用agcore.dll绘制加载界面，待加载完成后实例化Application类，并通过启动事件（Startup）的委托（默认为Application_Startup）对主页面进行加载，至此客户端就可以在浏览器中看到Silverlight程序了。

以上就是笔者针对Silverlight CoreCLR结构进行的简单分析，希望对正在实施或关注Silverlight项目的读者能有所帮助。下一期我们将通过一个Demo了解一下Silverlight在多线程方面的性能优势。

感谢张凯峰对本文的策划及审校。