.Net基础--.Net体系结构

.Net是微软开发的一个集成的、面向对象的开发平台，它以通用语言运行时（CLR）为基础，支持C#、F#、C++等多种编程语言（编程语言可以互操作）。

.Net框架是运行在操作系统之上、应用程序之下的，它负责管理所有运行在它之上的.Net应用程序。.Net框架是跨平台的，运行在它之上的应用程序也是跨平台的，只是微软官方只提供了运行在Windows平台上的.Net框架（如果他也提供可以运行在其他平台上的.Net框架，不是扇自己耳光吗），但是已有开源团队提供了基于其他平台的.Net框架。

.Net能够支持多种编程语言互操作，是因为有通用语言基础架构（CLI）。通用语言基础架构是一个开放的技术规范，它规定了如何在库中声明、使用和管理类型。它的目的是：

1、建立一个支持跨语言集成、类型安全、高性能执行代码的框架；

2、提供一个支持完整实现多种编程语言的面向对象的模型；

3、定义各语言必须遵守的规则，有助于确保用不同语言编写的对象能够交互作用。

.Net框架相当于虚拟机，它为.Net应用程序提供编译、运行、内存管理、垃圾回收等服务，也就是说，.Net应用程序和操作系统没有交集，它只需要和.Net框架打交道。

.Net框架主要包含两部分，即公共语言运行时和类库。仅仅使用.Net公共语言运行时提供的功能的代码叫做托管代码，反之就叫做非托管代码，托管代码有很多优点，如：跨语言集成、跨语言异常处理、增强安全性、版本控制和部署支持、简化的组件交互模型、调试和分析服务等。

公共语言运行时有如下优点和特性：

1、基于公共语言运行时开发的应用程序性能得到了改进；

2、允许使用其他语言开发的组件；

3、.Net类库提供可扩展类型；

4、具有语言功能，如面向对象编程的继承、接口和重载特性；

5、允许创建多线程的可伸缩应用程序，具有显示的自由线程处理支持；

6、结构化的异常处理支持；

7、自定义特性支持（特性是一个用户自定义的元数据）；

8、垃圾回收特性；

9、使用委托取代函数指针，从而增强了类型安全和安全性。

公共语言运行时有一个重要的组成部分，叫做通用类型系统（CTS），它由各种不同的编程语言的数据类型抽象而来。所以，虽然各种编程语言都有自己的数据类型，但在编译后都会转换成CTS类型，也就实现了多种编程语言编写的程序之间的互操作性。

CTS类型分为值类型和引用类型两种，这两种类型可以相互转换。引用类型直接继承自Object对象，而值类型直接继承自ValueType对象，而ValueType对象继承自Object对象，所以CTS类型最终都继承自Object对象。值类型的变量直接存储数据，而引用类型的变量存储的是数据的引用，而数据本身存储在堆中。

CTS为每种类型分配内存的方式只有两种，即托管栈、托管堆。这两种方式的区别是：分配在托管栈中的变量会在创建它们的方法返回时自动被释放；分配在托管堆中的变量并不会在创建它们的方法结束时释放内存，它们所占用的内存会被CLR的垃圾回收机制释放。

当值类型转换为引用类型时，CLR会先在托管堆中配置一块内存，将值类型的数据复制到这块内存，然后再让托管栈上引用类型的变量指向这块内存，这样的过程叫做装箱，反之则叫做拆箱。

.Net中语言的互操作性主要有两方面：

1、不同的.Net语言间的互相调用。如：使用C#编写的对象B可以从VB.Net编写的对象A继承，还可以在对象B中对基类A的方法进行重载、重写等操作。

2、通过P/Invoke服务调用非托管代码编写的组件或服务，如COM组件。

即时编译

以C#为例，在.Net框架中它从编译到运行的过程如下：

1、在编译期，CLR对C#代码进行第一次编译，生成中间代码的DLL或者EXE；

2、在运行期，CLR将针对特定的硬件环境使用JIT（即时编译引擎），将中间代码编译成二进制码并执行；

3、编译好的二进制代码被放到一个缓冲区缓存，下次再调用相同的代码就直接从缓存区调用，也就是说相同代码的编译只会执行一次（但这一次有两个编译步骤）。

基类库（BCL）

BCL类似于SDK或者JDK，它封装了大量的基础功能，如文件操作、图形操作等等。有了BCL，我们就可以更加方便、高效的编写程序。