冠军

导航

统计

深入 .NET Core 基础 - 1:deps.json, runtimeconfig.json 以及 dll

深入 .NET Core 基础:deps.json, runtimeconfig.json 以及 dll

原文地址:https://natemcmaster.com/blog/2017/12/21/netcore-primitives/

1. .NET Core 应用程序基础

我学习过使用 gcc,C++ 和 vim 编程。当我开始使用 C# 和 .NET 的时候,点击 Visual Studio 中的 运行 按钮就是魔法,也带者失望。失望 - 不是因为我希望编写 Makefile - 而是因为我不知道 运行 都做了什么。所以,我开始探索。在本博文中,我将展示在 .NET Core 中使用的多数基础工具,并手工创建 .NET Core 应用程序而不借助于 Visual Studio。如果你是 .NET Core 的新手,并且希望揭开内幕,本文就是为您而来。如果您已经是一个 .NET Core 的开发者,并且好奇 *.deps.json 或者 *.runtimeconfig.json 文件是做什么的,我也会涵盖这些内容。

我将会终止 Visual Studio 的魔法,而一直使用命令行工具。为了你能够进行,您需要

.NET Core 2.1 SDK ( 实际上,.NET Core 3.1 SDK 已经发布,我想你更应该下载这个最新版)。下面的这些步骤是在 macOS 上完成的,但是它们也同样在 Linux 和 Windows 上一样工作,如果您将路径更改为 c:\Program Files\dotnet\dotnet.exe 的话。

2. C# 编译器

C# 编译器将 *.cs 文件编译为 *.dll 文件,也被称为程序集文件。程序集文件具有便携可执行文件格式,.NET Core 可以在 Windows、macOS 和 Linux 上执行它。.NET Core app 是一系列 *.dll 文件的集合 (包括少量的配置文件)。它可以通过多种程序设计语言,例如 VB 或者 F# 等所生成,但是,C# 是最常用的一种。

C# 编译器可以直接调用来生成程序集文件。C# 编译器可以在 .NET Core SDK 中发现,并像下面这样被调用。

dotnet /usr/local/share/dotnet/sdk/2.1.3/Roslyn/bincore/csc.dll -help

让我们为它提供一个输入内容。首先,创建名为 Program.cs 的文件,并编写如下 C# 代码:

/* Program.cs */
class Program
{
    static void Main(string[] args)
        => System.Console.WriteLine("Hello World!");
}

然后,在命令行,执行如下命令:

> dotnet \
  /usr/local/share/dotnet/sdk/2.1.3/Roslyn/bincore/csc.dll \
  -reference:/usr/local/share/dotnet/sdk/NuGetFallbackFolder/microsoft.netcore.app/2.0.0/ref/netcoreapp2.0/System.Runtime.dll \
  -reference:/usr/local/share/dotnet/sdk/NuGetFallbackFolder/microsoft.netcore.app/2.0.0/ref/netcoreapp2.0/System.Console.dll \
  -out:Program.dll \
  Program.cs

在 .NET Core 3.1 中,NuGetFallbackFoler 已经从 sdk 文件夹中移除了。这些程序集已经转移到 C:\Program Files\dotnet\packs\Microsoft.NETCore.App.Ref\3.1.0\ref\netcoreapp3.1 文件夹中。

如果在 Windows 下,注意空格的处理:

dotnet 'C:\Program Files\dotnet\sdk\3.1.100\Roslyn\bincore\csc.dll' -reference:'C:\Program Files\dotnet\packs\Microsoft.NETCore.App.Ref\3.1.0\ref\netcoreapp3.1\System.Runtime.dll' -reference:'C:\Program Files\dotnet\packs\Microsoft.NETCore.App.Ref\3.1.0\ref\netcoreapp3.1\System.Console.dll' -out:Program.dll Program.cs
参数的含义如下:
  • dotnet - C# 编译器本身也是一个 .NET Core 应用程序,所以,我们需要通过 dotnet 命令来启动它

  • /usr/local/share/dotnet/sdk/2.1.3/Roslyn/bincore/csc.dll - C# 编译器的路径。在 Windows 上,路径就是: C:\Program Files\dotnet\

  • -reference 参数指向了 System.Runtime.dll 和 System.Console.dll,这些类似于 C++ 中的头文件,它们为编译器提供关于 System.ObjectSystem.Console 的信息。

  • -out:Program.dll,输出文件名。.dll 的扩展名是 .NET Core 的约定,并不是必需的。如果没有指定,编译器将生成名为 Program.exe 的文件。在 Windows 系统上,这会导致一点误解,因为你并不能通过双击 Program.exe 来启动它,所以,在 .NET Core 中,我们总是使用 .dll 扩展名。

Reference 引用允许我们使用代码中涉及的在其它 .NET Core 代码中定义的成千上万的类型,例如 ListInteger 以及 HttpClient 类型等等。但是,你不得不告诉编译器到哪里去找到它们。如果你删除掉 -reference:*** 部分,编译器将会失败,并返回如下错误:

Program.cs(1,11): error CS0518: Predefined type 'System.Object' is not defined or imported
Program.cs(3,26): error CS0518: Predefined type 'System.String' is not defined or imported
Program.cs(3,16): error CS0518: Predefined type 'System.Void' is not defined or imported

示例中使用的路径是 /usr/local/share/dotnet/sdk/NuGetFallbackFolder/microsoft.netcore.app。这些来自与 Microsoft.NETCore.App 这个 NugGet 包,后面我们会讨论它。

3. runtimeconfig.json

对于 .NET Core 应用程序来说,runtime.config.json 文件是必需的。术语 runtimeshared framework、或者 platform 经常互换,但是,在谈论 .NET Core 的时候,它们是一回事。该 JSON 配置文件用于运行时。

如果您拥有了上一步所得到的程序集,您可以试着在命令行运行它,通过 dotnet 工具。没有这个 runtime.config.json,该尝试将会失败:

>dotnet Program.dll
A fatal error was encountered. The library 'libhostpolicy.dylib' required to execute the application was not found in '/Users/nmcmaster/code/'.

在 Windows 环境的 .NET Core 3.1 环境下,我得到是:

 >dotnet Program.dll
A fatal error was encountered. The library 'hostpolicy.dll' required to execute the application was not found in 'C:\temp\dotnet\'.
Failed to run as a self-contained app. If this should be a framework-dependent app, add the C:\temp\dotnet\Program.runtimeconfig.json file specifying the appropriate framework.

该段说明的意思是,.NET Core 不能找到用于执行 Program.dll 文件所必需的某些文件。为了解决这个问题,创建名为 Program.runtimeconfig.json 的文件,并使用如下内容:

{
  "runtimeOptions": {
    "framework": {
      "name": "Microsoft.NETCore.App",
      "version": "2.0.0"
    }
  }
}

注意,在 .NET Core .3.1 下,文件内容如下:

{
  "runtimeOptions": {
    "framework": {
      "name": "Microsoft.NETCore.App",
      "version": "3.1.0"
    }
  }
}

这些设置指示 dotnet 使用 Microsoft.NETCore.App 3.1.0 共享框架。该框架也是最常使用的框架,但是,还有其它的框架,例如 Microsoft.AspNetCore.App。不像 .NET Framework 是装个机器范围生效,可以有多个 .NET Core 共享框架安装在同一台机器上。dotnet 将读取该 JSON 文件,并在 /usr/local/share/dotnet/shared/$FrameworkName/$Version/ 中查找需要的文件并运行应用程序。

说明:如果有更高版本的 Microsoft.NeTCore.App 补丁安装,例如 shared/Microsoft.NETCore.App/2.0.4/dotnet 将自动使用更高版本。

现在,执行 dotnet Program.dll

>dotnet Program.dll
Hello world!

4. Package 包

包提供了在不同项目之间、项目组之间以及组织之间共享代码的方式,.NET 程序集被打包到 *.nupkg 文件中,这仅仅是一个 ZIP 压缩格式文件,并含有一个 XML 文件 (.nuspec) ,包含有关于该包的元数据。

最流行的一个 .NET 包称为 JSON.NET,也被称为 Newtonsoft.Json。它提供了解析和序列化 JSON 的 API。我们可以从 NuGet.org 得到它并提取到磁盘上。

# Bash
mkdir -p ./packages/Newtonsoft.Json/10.0.3/
curl -L https://www.nuget.org/api/v2/package/Newtonsoft.Json/10.0.3 | tar -xf - -C ./packages/Newtonsoft.Json/10.0.3/

Windows 环境下

# Windows (powershell)
mkdir ./packages/Newtonsoft.Json/10.0.3/
Invoke-WebRequest https://www.nuget.org/api/v2/package/Newtonsoft.Json/10.0.3 -OutFile Newtonsoft.Json.10.0.3.zip
Expand-Archive Newtonsoft.Json.10.0.3.zip -D ./packages/Newtonsoft.Json/10.0.3/

为了演示它的使用,我们将更新前一步的示例代码,以 JSON 对象格式输出信息。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
      => System.Console.WriteLine(
          Newtonsoft.Json.JsonConvert.SerializeObject(new { greeting = "Hello World!" }));
}

这需要添加更多的编译参数到编译器的参数列表中,以便使用 Newtonsoft.Json 的 API。

> dotnet /usr/local/share/dotnet/sdk/2.1.3/Roslyn/bincore/csc.dll \
    -reference:/usr/local/share/dotnet/sdk/NuGetFallbackFolder/microsoft.netcore.app/2.0.0/ref/netcoreapp2.0/System.Runtime.dll \
    -reference:/usr/local/share/dotnet/sdk/NuGetFallbackFolder/microsoft.netcore.app/2.0.0/ref/netcoreapp2.0/System.Console.dll \
    -reference:/usr/local/share/dotnet/sdk/NuGetFallbackFolder/microsoft.netcore.app/2.0.0/ref/netcoreapp2.0/System.Collections.dll \
    -reference:./packages/Newtonsoft.Json/10.0.3/lib/netstandard1.3/Newtonsoft.Json.dll \
    -out:Program.dll \
    Program.cs

使用 .NET Core 3.1 的命令如下:

dotnet 'C:\Program Files\dotnet\sdk\3.1.100\Roslyn\bincore\csc.dll' -reference:'C:\Program Files\dotnet\packs\Microsoft.NETCore.App.Ref\3.1.0\ref\netcoreapp3.1\System.Runtime.dll' -reference:'C:\Program Files\dotnet\packs\Microsoft.NETCore.App.Ref\3.1.0\ref\netcoreapp3.1\System.Console.dll' -reference:'C:\Program Files\dotnet\packs\Microsoft.NETCore.App.Ref\3.1.0\ref\netcoreapp3.1\System.Collections.dll' -reference:'./packages/Newtonsoft.Json/10.0.3/lib/netstandard1.3/Newtonsoft.Json.dll' -out:Program.dll Program.cs

注意:显然我们需要 reference:Newtonsoft.Json.dll,但是,为什么需要 System.Collections.dll?这是因为我们还使用了匿名类型,new { greeting }。在背后,C# 编译器在匿名类型上生成了一个 .Equals() 方法,该方法调用了 System.Collections.Generic.EqualityComparer,它定义在 System.Collections.dll 中。

编译应当成功,虽然带有一些警告信息。

Program.cs(4,35): warning CS1701: Assuming assembly reference 'System.Runtime, Version=4.0.20.0, 
Culture=neutral, PublicKeyToken=b03f5f7f11d50a3a' used by 'Newtonsoft.Json' matches
identity 'System.Runtime, Version=4.2.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b03f5f7f11d50a3a'
of 'System.Runtime', you may need to supply runtime policy

在 .NET Core 3.1 下,实际上,我得到的输出信息如下:

Microsoft (R) Visual C# Compiler version 3.4.0-beta4-19562-05 (ff930dec)
Copyright (C) Microsoft Corporation. All rights reserved.

warning CS1701: Assuming assembly reference 'System.Runtime, Version=4.0.20.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b03f5f7f11d50a3a' used by 'Newtonsoft.Json' matches identity 'System.Runtime, Version=4.2.2.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b03f5f7f11d50a3a' of 'System.Runtime', you may need to supply runtime policy
Program.cs(5,11): warning CS1701: Assuming assembly reference 'System.Runtime, Version=4.0.20.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b03f5f7f11d50a3a' used by 'Newtonsoft.Json' matches identity 'System.Runtime, Version=4.2.2.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b03f5f7f11d50a3a' of 'System.Runtime', you may need to supply runtime policy

这意味着在 Newtonsoft.Json 的作者创建 Newtonsoft.Json.dll 的时候,他基于的 System.Runtime.dll 的版本是 4.0.20.0。但是,现在提供的 System.Runtime.dll 更新一些,版本是 4.2.0.0。如果在版本 4.0.20.04.2.0.0 之间有变化的化,会导致你运行的应用程序出现问题,所以,编译器发出警告。幸运的是,这些变更是后向兼容的,所以 Newtonsoft.Json 将工作正常。我们可以通过添加参数 -nowarn:/CS1701 来抑制这些警告。

> dotnet /usr/local/share/dotnet/sdk/2.1.3/Roslyn/bincore/csc.dll \
    -reference:/usr/local/share/dotnet/sdk/NuGetFallbackFolder/microsoft.netcore.app/2.0.0/ref/netcoreapp2.0/System.Runtime.dll \
    -reference:/usr/local/share/dotnet/sdk/NuGetFallbackFolder/microsoft.netcore.app/2.0.0/ref/netcoreapp2.0/System.Console.dll \
    -reference:/usr/local/share/dotnet/sdk/NuGetFallbackFolder/microsoft.netcore.app/2.0.0/ref/netcoreapp2.0/System.Collections.dll \
    -reference:./packages/Newtonsoft.Json/10.0.3/lib/netstandard1.3/Newtonsoft.Json.dll \
    -nowarn:CS1701 \
    -out:Program.dll \
    Program.cs

  

对于 Windows 环境下的 .NET Core 3.1,命令如下:

dotnet 'C:\Program Files\dotnet\sdk\3.1.100\Roslyn\bincore\csc.dll' -reference:'C:\Program Files\dotnet\packs\Microsoft.NETCore.App.Ref\3.1.0\ref\netcoreapp3.1\System.Runtime.dll' -reference:'C:\Program Files\dotnet\packs\Microsoft.NETCore.App.Ref\3.1.0\ref\netcoreapp3.1\System.Console.dll' -reference:'C:\Program Files\dotnet\packs\Microsoft.NETCore.App.Ref\3.1.0\ref\netcoreapp3.1\System.Collections.dll' -reference:'./packages/Newtonsoft.Json/10.0.3/lib/netstandard1.3/Newtonsoft.Json.dll' -nowarn:CS1701 -out:Program.dll Program.cs

注意 CS1701 中的字母是大写。

5. 动态链接

在上一步,我们编译了一个引用 Newtonsoft.dllSystem.Runtime.dll 和其它程序集的简单应用程序。在添加 Newtonsoft.dll 之前,我们的应用程序工作良好。但是,在更新版本之后,该程序的运行将会失败。

> dotnet Program.dll
Unhandled Exception: System.IO.FileNotFoundException: Could not load file or assembly 'Newtonsoft.Json, Version=10.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=30ad4fe6b2a6aeed'. The system cannot find the file specified.

.NET 在运行时动态链接程序集。编译器在程序集 Program.dll 中添加了到 Newtonsoft.Json.dll 的引用,但并不会将代码复制进来。.NET Core 运行时期待能够在应用程序执行的时候能够加载名为 Newtonsoft.Json.dll 的程序集。对于 System.Runtime.dllSystem.Console.dll ,以及其它引用的 System.* 文件也是同样的。

.NET Core 可以通过配置在一系列位置寻找 Newtonsoft.Json.dll,但是,为了简单起见,我们可以将它复制到 Program.dll 的同一个文件夹中。

> cp ./packages/Newtonsoft.Json/10.0.3/lib/netstandard1.3/Newtonsoft.Json.dll ./
> dotnet Program.dll
{"greeting":"Hello World!"}

为什么我们不需要将 System.Runtime.dll 和其它文件复制过来呢?这些文件通过 Microsoft.NETCore.App 共享框架动态链接过来,如前面所述。

6. deps.json

deps.json 文件是依赖说明文件。它可以用来配置来自包的动态链接到程序集。如前所述,.NET Core 可以配置为从多个位置来动态加载程序集。这些位置包括:

  • 应用程序所在的目录,与应用程序入口相同的文件夹,不需要配置。

  • 包的缓存文件夹 (NuGet 恢复缓存或者 NuGet 回落文件夹)

  • 优化之后的包缓存,或者运行时包存储。

  • 服务目录 (servicing index),很少使用,用于 Windows Update 方式

  • 共享框架 (通过 runtimeconfig.json 配置)

综上所述,deps.json 定义可以动态链接的依赖列表,通常,该文件由机器生成,对于实际的应用程序,可能变得很大并且很复杂。但是,它是纯文本形式的,所以我们可以使用编辑器来处理它。

添加名为 Program.deps.json 的文件到项目中,内容如下:

{
  "runtimeTarget": {
    "name": ".NETCoreApp,Version=v2.0"
  },
  "targets": {
    ".NETCoreApp,Version=v2.0": {
      "Newtonsoft.Json/10.0.3": {
        "runtime": {
          "lib/netstandard1.3/Newtonsoft.Json.dll": {
            "assemblyVersion": "10.0.0.0",
            "fileVersion": "10.0.3.21018"
          }
        }
      }
    }
  },
  "libraries": {
    "Newtonsoft.Json/10.0.3": {
      "type": "package",
      "serviceable": false,
      "sha512": ""
    }
  }
}

为了展示这是如何工作的,将现在的与 Program.dll 同一文件夹的 Newtonsoft.Json.dll 删除。然后,执行 dotnet Program.dll

> rm Newtonsoft.Json.dll
> dotnet Program.dll
Error:
  An assembly specified in the application dependencies manifest (Program.deps.json) was not found:
    package: 'Newtonsoft.Json', version: '10.0.3'
    path: 'lib/netstandard1.3/Newtonsoft.Json.dll'

虽然提供了 Program.deps.json 文件,.NET Core 还需要一点关于到哪里定位匹配 deps.json 文件中程序集的信息。该配置可以通过如下三种方式之一实现:

  1. *.runtimeconfig.dev.json。这是配置的典型的最佳方式。添加文件 Program.runtimeconfig.dev.json 文件,其中设置了包文件夹的位置。它类似于 Program.runtimeconfig.json 文件,但它是可选的。典型地其中包含了文件完全路径,所以不适于在不同机器上发布。

    
    
     {
       "runtimeOptions": {
         "additionalProbingPaths": [
           "/Users/nmcmaster/code/packages/"
         ]
       }
     }
  2. 命令行。你可以使用 exec 命令来手工指定 dotnet 命令中程序集的位置。使用 --additionalprobingppath 参数,可以指定多个值。

    > dotnet exec --additionalprobingpath ./packages/ Program.dll
    

      

  3. *.runtimeconfig.json。可以添加一个运行时设置来指定新的探测位置。它可以使用相对路径。

    {
       "runtimeOptions": {
         "framework": {
           "name": "Microsoft.NETCore.App",
           "version": "2.0.0"
         },
         "additionalProbingPaths": [
           "./packages/"
         ]
       }
     }
    

      

注意:在我的 .NET Core 3.1 环境下,这个 additionalProbingPaths 没有工作。这里是 StackOverflow 上的一个问题:https://stackoverflow.com/questions/56844233/additional-probing-paths-for-net-core-3-migration

7. 总结

对于大多数的开发工作,并不需要这些基础。类似 NuGet、MSBuild 和 Visual Studio 自动处理获取应用,C# 文件,调用编译器,连结到调试器,以及其它任务。但是,我认为知道背后是如何工作的还是非常用用。当然了,你还可以更加深入。在 *.dll 文件中实际有什么?什么是 *.pdb 文件?什么是 crossgen 和 libcoreclr?我会把这些留在其它部分中。

8. 参考信息

 

 

 

posted on 2019-12-07 22:58  冠军  阅读(...)  评论(...编辑  收藏