.NET Runtime 是什么及主要功能

.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。

注意：该内容由由AIGC提供。

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