.net runtime(.net 运行时)是什么?
.net runtime 是运行 .net 应用程序的核心组件。它提供了应用程序运行所需的底层支持,比如内存管理、类型系统、垃圾回收、线程管理等。所有基于 .net 平台的应用程序(如 asp.net core、winforms、wpf 等)都依赖于 .net runtime 的支持。
在现代 .net(如 .net 5+)中,运行时主要包括以下部分:
- coreclr:主要面向 windows、linux 和 macos,提供了完整的运行时功能。
- mono:轻量级运行时,主要面向移动设备(如 android 和 ios)和游戏开发(如 unity)。
- libraries:标准类库(base class libraries, bcl),为应用程序提供通用功能(如文件 i/o、网络操作、集合类等)。
.net runtime 的主要功能
托管代码执行:
- 执行用 .net 支持的语言(如 c#、f#、vb.net)编写的代码。
- 通过 just-in-time (jit) 或 aot(ahead-of-time)编译器将 il(intermediate language)转为机器码。
内存管理:
- 自动管理堆和栈上的内存分配。
- 垃圾回收器(garbage collector, gc)负责清理不再使用的内存。
类型安全和代码验证:
- 确保运行时不会执行未授权或不安全的代码。
异常处理:
- 提供统一的异常捕获和处理机制,保障程序的健壮性。
跨平台支持:
- 提供抽象层,支持在不同操作系统上运行同一个应用程序。
性能优化:
- 包括即时编译(jit)、本地代码缓存,以及通过 aot 编译提高启动速度和性能。
.net runtime 的组成部分
1. coreclr
- 提供 jit 编译、垃圾回收、线程管理和其他运行时核心功能。
- 主要用于 windows、linux 和 macos 的服务端和桌面应用。
- 支持高性能应用程序。
2. mono
- 轻量级运行时,适合资源受限设备,如移动端(android/ios)。
- 支持 aot 编译,减少运行时依赖。
- 用于 unity 引擎等场景。
3. libraries
- 基础类库(bcl),如
system.io
、system.net
。 - 提供通用功能,比如数据结构、文件操作、网络通信等。
4. host
- 包括
hostfxr.dll
和hostpolicy.dll
,负责加载运行时和执行应用程序。 - 从入口点启动程序,加载运行时,初始化应用环境。
5. gc(garbage collector)
- 管理托管内存的分配和回收。
- 通过代际回收策略优化内存使用和性能。
运行时的版本
- 1. .net framework 最早的运行时,仅支持 windows。包括 common language runtime (clr)。
- 2. .net core / .net 跨平台运行时,包括 coreclr 和 libraries。从 .net 5 起,统一了 .net core 和 mono,形成单一的运行时。
- 3. mono 独立运行时,支持移动和嵌入式设备。
- 4. nativeaot 提供提前编译的模式,将应用程序直接编译为本机代码。
- 不依赖完整的运行时。
运行时的工作流程
加载程序:
- 通过
dotnet
命令或其他入口加载应用程序。 - 初始化
hostfxr
和运行时环境。
加载程序集:
- 读取
.dll
文件中的 il 代码和元数据。
jit 或 aot 编译:
- 将 il 转为机器码,供 cpu 执行。
执行代码:
- 执行托管代码,提供必要的运行时支持。
内存管理:
- 动态分配和释放内存,保证应用高效运行。
如何安装和使用 .net runtime
安装:
- 通过 .net sdk 自动安装运行时。
- 直接下载运行时(runtime-only)版本(如用于生产环境的服务器)。
运行程序:
- 使用
dotnet run
执行托管代码。 - 或直接运行编译好的程序(如
myapp.exe
或myapp.dll
)。
与其他组件的关系
- roslyn:用于将源码编译为 il 代码,供运行时执行。
- msbuild:生成程序的构建工具,依赖运行时运行构建脚本。
- asp.net core:依赖运行时提供的托管环境和库支持。
- visual studio:调用 msbuild 和运行时,支持代码调试和执行。
自定义运行时
- 你可以基于官方的 .net runtime(coreclr 或 mono)源码进行修改。
- 编译方式:
git clone https://github.com/dotnet/runtime ./build.sh clr+libs
自定义运行时可以用于特殊场景,例如嵌入式设备。
常见问题
是否需要安装运行时?
- 开发环境通常包含运行时(通过 sdk 提供)。
- 部署时可以打包运行时(self-contained deployment)。
如何选择运行时?
- 使用 .net coreclr 或 mono 根据目标平台和性能需求选择运行时。
.net runtime 是托管代码执行的核心,支持跨平台开发,并提供高性能和灵活性,适合多种开发场景。
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