dotnet CLI工具是如何运行你的代码的

C#

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2020-6-13

原文连接:
https://mattwarren.org/2016/07/04/How-the-dotnet-CLI-tooling-runs-your-code/

作者 Matt Warren。授权翻译,转载请保留原文链接。

就在一周前,.NET Core的正式1.0版本发布了(注:本文写于04 Jul 2016),该版本包括:

the .NET Core runtime, libraries and tools and the 
http://ASP.NET Core libraries.

但是,除了全新、经过改进并且跨平台的运行时之外,伴随着dotnet命令工具的出现,开发体验也发生了变化。

因此,你现在可以这样写:

dotnet new
dotnet restore
dotnet run

之后,你会获得如下输出:

Hello World!

本文主要会介绍dotnet CLI (Command Line Interface,命令行界面) 工具,更具体的说是它如何执行你的代码。如果你想要一个太长不看版本,可以参考下图,来自@citizenmatt的推文截图:

.NET可执行文件的传统执行方式

简要提醒一下,.NET可执行文件不能直接运行(它们只是IL,而不是机器代码),因此Windows操作系统始终需要一些技巧来执行它们,下文来自《CLR via C#》:

Windows检查完EXE文件的标头以确定是创建32位进程,64位进程还是WoW64进程后,Windows将x86,x64或IA64版本的MSCorEE.dll加载到进程的地址空间中。 …然后,该进程的主线程调用MSCorEE.dll内部定义的方法。 此方法初始化CLR,加载EXE程序集,然后调用其入口点方法(Main)。 此时,托管应用程序已启动并正在运行。

.NET可执行文件的新的执行方式

dotnet run

那么,现在有了新的、跨平台的CoreCLR和CLI工具之后,事情会发生什么变化呢? 首先,要了解幕后情况,我们需要设置一些环境变量(COREHOST_TRACE和DOTNET_CLI_CAPTURE_TIMING),以便获得更详细的输出:

在这里,参杂在这漂亮的ASCII风格的输出中,我们可以发现dotnet run实际上执行以下命令:

dotnet exec –additionalprobingpath C:\Users\matt\.nuget\packages c:\dotnet\bin\Debug\netcoreapp1.0\myapp.dll

注意:这是在运行控制台应用程序时发生的情况。 CLI工具支持其他方案,例如自托管网站,它们的工作方式有所不同。

dotnet exec 和 corehost

到目前为止,所有事情都发生在托管代码中。但是一旦dotnet exec被调用,我们就会跳到corehost应用内的非托管代码。另外会有一些其他的.dll被加载,最后一个就是CoreCLR运行时本身。(单击以转到每个模块的main源文件)

corehost的主要任务是计算并找到运行该应用程序所需的所有dll以及它们的依赖。完整的输出可以点击链接查看,但总的来说,它会处理:

可以发现这里有很多独立的文件,这是由于CoreCLR执行的是一套所谓的“按需付费”(pay-for-play)模型,可以看来自Motivation Behind .NET Core对此的描述:

通过分解CoreFX库并允许单个应用程序仅提取它所需的CoreFX某些部分(即所谓的“按需付费”模型),使用ASP. NET 5构建的基于服务器的应用程序可以最大程度地减少其依赖性。

最后,一旦完成所有的整理工作,控制权就会移交给corehost,但在设置以下属性来控制CoreCLR本身的执行之前,不会这样做:

  • TRUSTED_PLATFORM_ASSEMBLIES =
    • 235个 .dlls (99 托管, 136 原生)的路径, C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\1.0.0-rc2-3002702
  • APP_PATHS =
    • c:\dotnet\bin\Debug\netcoreapp1.0
  • APP_NI_PATHS =
    • c:\dotnet\bin\Debug\netcoreapp1.0
  • NATIVE_DLL_SEARCH_DIRECTORIES =
    • C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\1.0.0-rc2-3002702
    • c:\dotnet\bin\Debug\netcoreapp1.0
  • PLATFORM_RESOURCE_ROOTS =
    • c:\dotnet\bin\Debug\netcoreapp1.0
    • C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\1.0.0-rc2-3002702
  • AppDomainCompatSwitch =
    • UseLatestBehaviorWhenTFMNotSpecified
  • APP_CONTEXT_BASE_DIRECTORY =
    • c:\dotnet\bin\Debug\netcoreapp1.0
  • APP_CONTEXT_DEPS_FILES =
    • c:\dotnet\bin\Debug\netcoreapp1.0\dotnet.deps.json
    • C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\1.0.0-rc2-3002702\Microsoft.NETCore.App.deps.json
  • FX_DEPS_FILE =
    • C:\Program Files\dotnet\shared\Microsoft.NETCore.App\1.0.0-rc2-3002702\Microsoft.NETCore.App.deps.json

注意:你还可以通过使用以下命令直接调用corehost.exe来运行你的应用程序:

corehost.exe C:\dotnet\bin\Debug\netcoreapp1.0\myapp.dll

执行一个 .NET 程序集

最终,我们可以通过下面这段从unixinterface.cpp 中截取的代码来查看一下.NET dll/assembly是如何被加载和执行的。

hr = host->SetStartupFlags(startupFlags);
IfFailRet(hr);

hr = host->Start();
IfFailRet(hr);

hr = host->CreateAppDomainWithManager(
    appDomainFriendlyNameW,
    // Flags:
    // APPDOMAIN_ENABLE_PLATFORM_SPECIFIC_APPS
    // - By default CoreCLR only allows platform neutral assembly to be run. To allow
    //   assemblies marked as platform specific, include this flag
    //
    // APPDOMAIN_ENABLE_PINVOKE_AND_CLASSIC_COMINTEROP
    // - Allows sandboxed applications to make P/Invoke calls and use COM interop
    //
    // APPDOMAIN_SECURITY_SANDBOXED
    // - Enables sandboxing. If not set, the app is considered full trust
    //
    // APPDOMAIN_IGNORE_UNHANDLED_EXCEPTION
    // - Prevents the application from being torn down if a managed exception is unhandled
    //
    APPDOMAIN_ENABLE_PLATFORM_SPECIFIC_APPS |
    APPDOMAIN_ENABLE_PINVOKE_AND_CLASSIC_COMINTEROP |
    APPDOMAIN_DISABLE_TRANSPARENCY_ENFORCEMENT,
    NULL, // Name of the assembly that contains the AppDomainManager implementation
    NULL, // The AppDomainManager implementation type name
    propertyCount,
    propertyKeysW,
    propertyValuesW,
    (DWORD *)domainId);

如代码所示,这里利用了ICLRRuntimeHost接口,该接口是CLR基于COM的托管API的一部分。 尽管文件名是unixinterface.cpp,但它实际上来自Windows版的CLI工具。 在CoreCLR的跨平台世界中,最初为Unix编写的托管API已在所有平台上复制,以便任何想要使用它的工具都可以使用一个通用接口,有关与此的更多信息,请参见以下GitHub问题:

就是这样,你的.NET代码现在正在运行,真的很简单!

额外的参考:

 

作者:陈嘉栋