.NET Runtime（.NET 運行時）是什么？

.NET Runtime 是運行 .NET 應(yīng)用程序的核心組件。它提供了應(yīng)用程序運行所需的底層支持，比如內(nèi)存管理、類型系統(tǒng)、垃圾回收、線程管理等。所有基于 .NET 平臺的應(yīng)用程序（如 ASP.NET Core、WinForms、WPF 等）都依賴于 .NET Runtime 的支持。

在現(xiàn)代 .NET（如 .NET 5+）中，運行時主要包括以下部分：

• CoreCLR：主要面向 Windows、Linux 和 macOS，提供了完整的運行時功能。
• Mono：輕量級運行時，主要面向移動設(shè)備（如 Android 和 iOS）和游戲開發(fā)（如 Unity）。
• Libraries：標準類庫（Base Class Libraries, BCL），為應(yīng)用程序提供通用功能（如文件 I/O、網(wǎng)絡(luò)操作、集合類等）。

.NET Runtime 的主要功能

托管代碼執(zhí)行：

• 執(zhí)行用 .NET 支持的語言（如 C#、F#、VB.NET）編寫的代碼。
• 通過 Just-In-Time (JIT) 或 AOT（Ahead-Of-Time）編譯器將 IL（Intermediate Language）轉(zhuǎn)為機器碼。

內(nèi)存管理：

• 自動管理堆和棧上的內(nèi)存分配。
• 垃圾回收器（Garbage Collector, GC）負責清理不再使用的內(nèi)存。

類型安全和代碼驗證：

• 確保運行時不會執(zhí)行未授權(quán)或不安全的代碼。

異常處理：

• 提供統(tǒng)一的異常捕獲和處理機制，保障程序的健壯性。

跨平臺支持：

• 提供抽象層，支持在不同操作系統(tǒng)上運行同一個應(yīng)用程序。

性能優(yōu)化：

• 包括即時編譯（JIT）、本地代碼緩存，以及通過 AOT 編譯提高啟動速度和性能。

.NET Runtime 的組成部分

1. CoreCLR

• 提供 JIT 編譯、垃圾回收、線程管理和其他運行時核心功能。
• 主要用于 Windows、Linux 和 macOS 的服務(wù)端和桌面應(yīng)用。
• 支持高性能應(yīng)用程序。

2. Mono

• 輕量級運行時，適合資源受限設(shè)備，如移動端（Android/iOS）。
• 支持 AOT 編譯，減少運行時依賴。
• 用于 Unity 引擎等場景。

3. Libraries

• 基礎(chǔ)類庫（BCL），如 System.IO、System.Net。
• 提供通用功能，比如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、文件操作、網(wǎng)絡(luò)通信等。

4. Host

• 包括 hostfxr.dll 和 hostpolicy.dll，負責加載運行時和執(zhí)行應(yīng)用程序。
• 從入口點啟動程序，加載運行時，初始化應(yīng)用環(huán)境。

5. GC（Garbage Collector）

• 管理托管內(nèi)存的分配和回收。
• 通過代際回收策略優(yōu)化內(nèi)存使用和性能。

運行時的版本

• 1. .NET Framework 最早的運行時，僅支持 Windows。包括 Common Language Runtime (CLR)。
• 2. .NET Core / .NET 跨平臺運行時，包括 CoreCLR 和 Libraries。從 .NET 5 起，統(tǒng)一了 .NET Core 和 Mono，形成單一的運行時。
• 3. Mono 獨立運行時，支持移動和嵌入式設(shè)備。
• 4. NativeAOT 提供提前編譯的模式，將應(yīng)用程序直接編譯為本機代碼。
• 不依賴完整的運行時。

運行時的工作流程

加載程序：

• 通過 dotnet 命令或其他入口加載應(yīng)用程序。
• 初始化 hostfxr 和運行時環(huán)境。

加載程序集：

• 讀取 .dll 文件中的 IL 代碼和元數(shù)據(jù)。

JIT 或 AOT 編譯：

• 將 IL 轉(zhuǎn)為機器碼，供 CPU 執(zhí)行。

執(zhí)行代碼：

• 執(zhí)行托管代碼，提供必要的運行時支持。

內(nèi)存管理：

• 動態(tài)分配和釋放內(nèi)存，保證應(yīng)用高效運行。

如何安裝和使用 .NET Runtime

安裝：

• 通過 .NET SDK 自動安裝運行時。
• 直接下載運行時（Runtime-only）版本（如用于生產(chǎn)環(huán)境的服務(wù)器）。

運行程序：

• 使用 dotnet run 執(zhí)行托管代碼。
• 或直接運行編譯好的程序（如 myapp.exe 或 myapp.dll）。

與其他組件的關(guān)系

• Roslyn：用于將源碼編譯為 IL 代碼，供運行時執(zhí)行。
• MSBuild：生成程序的構(gòu)建工具，依賴運行時運行構(gòu)建腳本。
• ASP.NET Core：依賴運行時提供的托管環(huán)境和庫支持。
• Visual Studio：調(diào)用 MSBuild 和運行時，支持代碼調(diào)試和執(zhí)行。

自定義運行時

• 你可以基于官方的 .NET Runtime（CoreCLR 或 Mono）源碼進行修改。
• 編譯方式：

git clone https://github.com/dotnet/runtime
./build.sh clr+libs

自定義運行時可以用于特殊場景，例如嵌入式設(shè)備。

常見問題

是否需要安裝運行時？

• 開發(fā)環(huán)境通常包含運行時（通過 SDK 提供）。
• 部署時可以打包運行時（Self-contained deployment）。

如何選擇運行時？

• 使用 .NET CoreCLR 或 Mono 根據(jù)目標平臺和性能需求選擇運行時。

.NET Runtime 是托管代碼執(zhí)行的核心，支持跨平臺開發(fā)，并提供高性能和靈活性，適合多種開發(fā)場景。

注意：該內(nèi)容由由AIGC提供。

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