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NET框架内部了解CLR如何创建运行时对象

作者: 电脑单机下载  发布:2019-09-10

目录

  • 前言
  • CLKuga运营程序(Bootstrap)创制的域
  • 系统域(System Domain)
  • 共享域(Shared Domain)
  • 默认域(Default Domain)
  • 加载器堆(Loader Heaps)
  • 项目原理
  • 对象实例
  • 方法表
  • 基实例大小
  • 主意槽表(Method Slot Table)
  • 艺术描述(MethodDesc)
  • 接口虚表图和接口图(Interface Vtable Map and Interface Map)
  • 虚分派(Virtual Dispatch)
  • 静态变量(Static Variables)
  • EEClass
  • 结论

EEClass

EEClass在点子表创制前早先生活,它和措施表组成起来,是体系证明的CL奥迪Q5版本。实际上,EEClass和艺术表逻辑上是八个数据结构(它们一同表示三个品类),只不过因为使用频度的区别而被分开。平日选择的域放在方法表,而不平日使用的域在EEClass中。那样,必要被JIT编写翻译函数使用的新闻(如名字,域和摇头)在EEClass中,不过运营时索要的新闻(如虚表槽和GC新闻)在点子表中。

对每七个体系会加载三个EEClass到应用程序域中,蕴含接口,类,抽象类,数组和布局。各类EEClass是八个被实施引擎追踪的树的节点。CLLAND使用这些互联网在EEClass结构中浏览,其目标包含类加载,方法表布局,类型验证和类型调换。EEClass的子-父关系基于承接档案的次序创建,而父-子关系基于接口档案的次序和类加载顺序的结缘。在施行托管代码的经过中,新的EEClass节点被投入,节点的关系被填补,新的关系被确立。在互连网中,相邻的EEClass还应该有二个水平的涉及。EEClass有八个域用于管理被加载类型的节点关系:父类(Parent Class),相邻链(sibling chain)和子链(children chain)。关于图4中的MyClass上下文中的EEClass的语义,请参照他事他说加以考察图13

图13只展示了和那么些商量相关的一些域。因为大家忽略了布局中的一些域,大家尚无在图中适当显示偏移。EEClass有一个直接的对于艺术表的引用。EEClass也针对在私下认可使用程序域的高频堆分配的办法描述块。在格局表创造时,对进程堆上分配的域描述列表的贰个援引提供了域的布局消息。EEClass在利用程序域的低频堆分配,这样操作系统能够更加好的展开内部存款和储蓄器分页管理,由此削减了劳作集。

图13 EEClass 布局

图片 1

图13中的别的域在MyClass(图3)的上下文的意义不言而喻。大家以往探望使用SOS输出的EEClass的真正的大意内部存储器。在mc.Method1代码行设置断点后,运维图3的次序。首先利用命令Name2EE获得MyClass的EEClass的地址。

!Name2EE C:WorkingtestClrInternalsSample1.exe MyClass

MethodTable: 009552a0
EEClass: 02ca3508
Name: MyClass

Name2EE的率先个参数时模块名,能够从DumpDomain命令获得。今后大家获得了EEClass的地方,大家输出EEClass:

!DumpClass 02ca3508
Class Name : MyClass, mdToken : 02000004, Parent Class : 02c4c3e4
ClassLoader : 00163ad8, Method Table : 009552a0, Vtable Slots : 8
Total Method Slots : a, NumInstanceFields: 0,
NumStaticFields: 2,FieldDesc*: 00955224

      MT    Field   Offset  Type           Attr    Value    Name
009552a0  4000001   2c      CLASS          static 00a8198c  str
009552a0  4000002   30      System.UInt32  static aaaaaaaa  ui

图13和DumpClass的出口看起来一模二样。元数据令牌(metadata token,mdToken)表示了在模块PE文件中映射到内部存储器的元数据表的MyClass索引,父类指向System.Object。从相邻链指向名字为Program的EEClass,能够领略图13出示的是加载Program时的结果。

MyClass有8个虚表槽(能够被虚分派的章程)。就算Method1和Method2不是虚方法,它们得以在经过接口举办摊派时被以为是虚函数并步向到列表中。把.cctor和.ctor参与到列表中,你会拿走总共十二个章程。最终列出的是类的多少个静态域。MyClass未有实例域。别的域不言而喻。

方法表

各样类和实例在加载到使用程序域时,会在内部存款和储蓄器中经过艺术表来表示。这是在指标的第多个实例成立前的类加载活动的结果。对象实例表示的是场地,而艺术表表示了作为。通过EEClass,方法表把对象实例绑定到被语言编写翻译器发生的照射到内部存储器的元数据结构(metadata structures)。方法表包涵的新闻和外挂的新闻方可经过System.Type访问。指向方法表的指针在托管代码中得以由此Type.RuntimeTypeHandle属性得到。对象实例包罗的花色句柄指向方法表开头地方的摇荡处,偏移量暗中认可情状下是12字节,满含了GC新闻。我们不谋算在此地对其开展座谈。

图 9 展现了办法表的卓越布局。我们会表明项目句柄的一对重要的域,不过对于截然的列表,请参谋此图。让大家从基实例大小(Base Instance Size)开头,因为它从来关联到运营时的内部存款和储蓄器状态。

图 9 方法表布局

图片 2

艺术槽表(Method Slot Table)

在点子表中包括了一个槽表,指向各类艺术的叙说(MethodDesc),提供了档案的次序的行为本事。方法槽表是遵照方法达成的线性链表,依照如下顺序排列:承接的虚方法,引进的虚方法,实例方法,静态方法。

类加载器在此时此刻类,父类和接口的元数据中遍历,然后成立方法表。在排列进度中,它替换全部的被遮蔽的虚方法和被埋伏的父类方法,创造新的槽,在急需时复制槽。槽复制是要求的,它能够让种种接口有和好的比相当小的vtable。然而被复制的槽指向同一的大意达成。MyClass富含接口方法,一个类构造函数(.cctor)和对象构造函数(.ctor)。对象构造函数由C#编写翻译器为具备未有显式定义构造函数的对象自动生成。因为大家定义并开端化了七个静态变量,编写翻译器会生成贰个类构造函数。图10展现了MyClass的章程表的布局。布局展现了10个艺术,因为Method2槽为接口IVMap进行了复制,上面我们会议及展览开座谈。图11体现了MyClass的方法表的SOS的出口。

图10 MyClass MethodTable Layout
图片 3

图11 SOS Dump of MyClass Method Table

!DumpMT -MD 0x9552a0
  Entry  MethodDesc  Return Type       Name
0097203b 00972040    String            System.Object.ToString()
009720fb 00972100    Boolean           System.Object.Equals(Object)
00972113 00972118    I4                System.Object.GetHashCode()
0097207b 00972080    Void              System.Object.Finalize()
00955253 00955258    Void              MyClass.Method1()
00955263 00955268    Void              MyClass.Method2()
00955263 00955268    Void              MyClass.Method2()
00955273 00955278    Void              MyClass.Method3()
00955283 00955288    Void              MyClass..cctor()
00955293 00955298    Void              MyClass..ctor()

其他项目标起头4个艺术总是ToString, Equals, GetHashCode, and Finalize。那一个是从System.Object承袭的虚方法。Method2槽被开展了复制,可是都针对一样的艺术描述。代码展现定义的.cctor和.ctor会分别和静态方法和实例方法分在一组。

接口虚表图和接口图(Interface Vtable Map and Interface Map)

在艺术表的第12字节偏移处是三个注重的指针,接口虚表(IVMap)。如图9所示,接口虚表指向叁个行使程序域档案的次序的映射表,该表以进度档期的顺序的接口ID作为目录。接口ID在接口类型第三回加载时创设。每一个接口的落实都在接口虚表中有贰个笔录。若是MyInterface1被八个类实现,在接口虚表表中就有多个记录。该记录会反向指向MyClass方法表内含的子表的启幕地方,如图9所示。那是接口方法分派产生时选拔的引用。接口虚表是依靠方法表内含的接口图音信创设,接口图在格局表布局进程中基于类的元数据创制。一旦类型加载成功,只有接口虚表用于方法分派。

第28字节地点的接口图会指向内含在措施表中的接口消息记录。在这种状态下,对MyClass达成的多个接口中的每多少个都有两条记下。第一条接口消息记录的早先4个字节指向MyInterface1的门类句柄(见图9图10)。接着的WO安德拉D(2字节)被贰个标记占用(0意味从父类派生,1意味由近期类实现)。在评释后的WOEvoqueD是多个起来槽(Start Slot),被类加载器用来布局接口落成的子表。对于MyInterface2,开始槽的值为4(从0开端编号),所以槽5和6指向完成;对于MyInterface2,初叶槽的值为6,所以槽7和8指向实现。类加载器会在供给时复制槽来产生那样的功力:种种接口有和好的落实,但是物理映射到一样的方法描述。在MyClass中,MyInterface1.Method2和MyInterface2.Method2会指向一样的贯彻。

基于接口的格局分派通过接口虚表进行,而平昔的方法分派通过保留在逐条槽的法子描述地址进行。如此前聊到,.NET框架使用fastcall的调用约定,最初2个参数在恐怕的时候一般经过ECX和EDX寄放器传递。实例方法的首先个参数总是this指针,所以通过ECX存放器传送,能够在“mov ecx,esi”语句看到这点:

mi1.Method1();
mov    ecx,edi                 ;move "this" pointer into ecx
mov    eax,dword ptr [ecx]     ;move "TypeHandle" into eax
mov    eax,dword ptr [eax+0Ch] ;move IVMap address into eax at offset 12
mov    eax,dword ptr [eax+30h] ;move the ifc impl start slot into eax
call   dword ptr [eax]         ;call Method1

mc.Method1();
mov    ecx,esi                 ;move "this" pointer into ecx
cmp    dword ptr [ecx],ecx     ;compare and set flags
call   dword ptr ds:[009552D8h];directly call Method1

那个反汇编展现了平昔调用MyClass的实例方法未有利用偏移。JIT编写翻译器把措施描述的地点直接写到代码中。基于接口的摊派通过接口虚表发生,和直接分派相比较须求有个别附加的吩咐。一个发令用来收获接口虚表的地点,另一个到手格局槽表中的接口完成的伊始槽。而且,把三个对象实例转变为接口只需求拷贝this指针到目的的变量。在图2中,语句“mi1=mc”使用二个发令把mc的指标援引拷贝到mi1。

对象实例

正如作者辈说过的,全体值类型的实例恐怕隐含在线程栈上,恐怕隐含在 GC 堆上。全部的援用类型在 GC 堆或许 LOH 上创造。图 6 展现了一个优异的目的布局。贰个对象能够经过以下门路被引述:基于栈的有的变量,在相互操作照旧平台调用意况下的句柄表,寄存器(执涨势势时的 this 指针和章程参数),具有终结器( finalizer )方法的对象的终结器队列。 OBJECTREF 不是指向目的实例的上马地方,而是有四个 DWORubiconD 的偏移量( 4 字节)。此 DWOENCORED 称为对象头,保存三个针对 SyncTableEntry 表的目录(从 1 最早计数的 syncblk 编号。因为经过索引实行连接,所以在要求扩展表的轻重时, CLLX570可以在内部存款和储蓄器中活动这些表。 SyncTableEntry 维护三个反向的弱援引,以便 CL瑞鹰可以追踪 SyncBlock 的全数权。弱援用让 GC 能够在一向不任何强援用存在时回收对象。 SyncTableEntry 还保留了三个对准 SyncBlock 的指针,包括了很少需求被三个对象的有着实例使用的可行的消息。那些音信包涵对象锁,哈希编码,任何转换层 (thunking) 数据和接纳程序域的目录。对于大多的对象实例,不会为实在的 SyncBlock 分配内部存款和储蓄器,并且 syncblk 编号为 0 。那一点在奉行线程遭遇如 lock(obj) 可能 obj.GetHashCode 的口舌时会产生变化,如下所示:

SmallClass obj = new SmallClass()
// Do some work here
lock(obj) { /* Do some synchronized work here */ }
obj.GetHashCode();

图 6 对象实例布局
图片 4

在上述代码中, smallObj 会动用 0 作为它的开局的 syncblk 编号。 lock 语句使得 CLLAND 成立一个 syncblk 入口并采取相应的数值更新对象头。因为 C# 的 lock 关键字会扩张为 try-finally 语句并使用 Monitor 类,二个看成同步的 Monitor 对象在 syncblk 上创设。堆 GetHashCode 的调用会选用对象的哈希编码扩充 syncblk 。
在 SyncBlock 中有别的的域,它们在 COM 交互操作和封送委托( marshaling delegates )到非托管代码时行使,不过那和杰出的靶子用处非亲非故。
项目句柄紧跟在对象实例中的 syncblk 编号后。为了保险三回九转性,作者会在认证实例变量后商量类型句柄。实例域( Instance 田野同志)的变量列表紧跟在项目句柄后。私下认可处境下,实例域会以内存最实用利用的法门排列,那样只必要最少的当作对齐的填充字节。图 7 的代码呈现了 SimpleClass 包罗有一点见仁见智大小的实例变量。

图 7 SimpleClass with Instance Variables

class SimpleClass
{
    private byte b1 = 1;                // 1 byte
    private byte b2 = 2;                // 1 byte
    private byte b3 = 3;                // 1 byte
    private byte b4 = 4;                // 1 byte
    private char c1 = 'A';              // 2 bytes
    private char c2 = 'B';              // 2 bytes
    private short s1 = 11;              // 2 bytes
    private short s2 = 12;              // 2 bytes
    private int i1 = 21;                // 4 bytes
    private long l1 = 31;               // 8 bytes
    private string str = "MyString"; // 4 bytes (only OBJECTREF)

    //Total instance variable size = 28 bytes 

    static void Main()
    {
        SimpleClass simpleObj = new SimpleClass();
        return;
    }
}

图 8 显示了在 Visual Studio 调节和测量试验器的内部存款和储蓄器窗口中的三个 SimpleClass 对象实例。我们在图 7 的 return 语句处设置了断点,然后利用 ECX 寄放器保存的 simpleObj 地址在内部存款和储蓄器窗口体现对象实例。前 4 个字节是 syncblk 编号。因为我们未有用别的共同代码应用此实例(也尚无访谈它的哈希编码), syncblk 编号为 0 。保存在栈变量的对象实例,指向起首地点的 4 个字节的偏移处。字节变量 b1,b2,b3 和 b4 被贰个接三个的排列在一块儿。四个short 类型变量 s1 和 s2 也被排列在同步。字符串变量 str 是一个 4 字节的 OBJECTREF ,指向 GC 堆中分红的实际的字符串实例。字符串是一个专程的品种,因为有着包括同样文字标识的字符串,会在前后相继集加载到进程时指向一个大局字符串表的一样实例。那个进程称为字符串驻留( string interning ),设计指标是优化内部存款和储蓄器的行使。大家事先早就提过,在 NET Framework 1.1 中,程序集无法采用是或不是使用那个进程,尽管将来版本的 CL驭胜可能会提供这么的力量。

图 8 Debugger Memory Window for Object Instance
图片 5

为此暗中认可景况下,成员变量在源代码中的词典顺序未有在内存中保持。在竞相操作的情形下,词典顺序必得被封存到内部存款和储蓄器中,那时能够采纳StructLayoutAttribute 天性,它有一个 LayoutKind 的枚举类型作为参数。 LayoutKind.Sequential 可感到被封送( marshaled )数据保持词典顺序,固然在 .NET Framework 1.第11中学,它从未影响托管的布局(可是 .NET Framework 2.0 或许会那样做)。在互相操作的情景下,假设您确实必要极其的填充字节和出示的调控域的各样, LayoutKind.Explicit 能够和域档期的顺序的 FieldOffset 特性一同使用。

看完底层的内部存款和储蓄器内容后,大家运用 SOS 看看对象实例。二个一蹴而就的吩咐是 DumpHeap ,它能够列出全体的堆内容和二个专程类型的保有实例。无需依附寄存器, DumpHeap 能够来得大家成立的当世无双贰个实例的地方。

!DumpHeap -type SimpleClass
Loaded Son of Strike data table version 5 from
"C:WINDOWSMicrosoft.NETFrameworkv1.1.4322mscorwks.dll"
 Address       MT     Size
00a8197c 00955124       36
Last good object: 00a819a0
total 1 objects
Statistics:
      MT    Count TotalSize Class Name
  955124        1        36 SimpleClass

指标的总大小是 36 字节,不管字符串多大, SimpleClass 的实例只含有一个DWO中华VD 的对象引用。 SimpleClass 的实例变量只占用 28 字节,其余 8 个字节满含项目句柄( 4 字节)和 syncblk 编号( 4 字节)。找到 simpleObj 实例的地方后,大家得以选择 DumpObj 命令输出它的剧情,如下所示:

!DumpObj 0x00a8197c
Name: SimpleClass
MethodTable 0x00955124
EEClass 0x02ca33b0
Size 36(0x24) bytes
FieldDesc*: 00955064
      MT    Field   Offset                 Type       Attr    Value Name
00955124  400000a        4         System.Int64   instance      31 l1
00955124  400000b        c                CLASS   instance 00a819a0 str
    << some fields omitted from the display for brevity >>
00955124  4000003       1e          System.Byte   instance        3 b3
00955124  4000004       1f          System.Byte   instance        4 b4

正如之前说过, C# 编写翻译器对于类的私下认可布局使用 LayoutType.Auto (对于组织选用 LayoutType.Sequential );因而类加载重视新排列实例域以最小化填充字节。大家可以利用 ObjSize 来输出富含被 str 实例占用的空中,如下所示:

!ObjSize 0x00a8197c
sizeof(00a8197c) =       72 (    0x48) bytes (SimpleClass)

假定您从目的图的全局大小( 72 字节)减去 SimpleClass 的尺寸( 36 字节),就能够获得 str 的深浅,即 36 字节。让我们输出 str 实例来证明这几个结果:

!DumpObj 0x00a819a0
Name: System.String
MethodTable 0x009742d8
EEClass 0x02c4c6c4
Size 36(0x24) bytes

若果您将字符串实例的分寸(36字节)加上SimpleClass实例的分寸(36字节),就足以得到ObjSize命令报告的总大小72字节。

请小心ObjSize不含有syncblk结构占用的内存。而且,在.NET Framework 1.第11中学,CL奇骏不通晓非托管能源占用的内部存储器,如GDI对象,COM对象,文件句柄等等;因而它们不会被这些命令报告。

本着方法表的品类句柄在syncblk编号后分配。在目的实例创设前,CL中华V查看加载类型,若无找到,则开展加载,得到方法表地址,成立对象实例,然后把品种句柄值追加到对象实例中。JIT编写翻译器发生的代码在张开格局分派时采用项目句柄来稳固方法表。CLRubicon在供给史能够透过措施表反向访谈加载类型时利用项目句柄。

Son of Strike
SOS调节和测验器扩充程序用于本文化的突显CL锐界数据结构的源委,它是 .NET Framework 安装程序的一有的,位于 %windir%Microsoft.NETFrameworkv1.1.4322。SOS加载到进程在此以前,在 Visual Studio 中启用托管代码调节和测量试验。 增添 SOS.dll 所在的公文夹到PATH意况变量中。 加载 SOS.dll, 然后安装三个断点, 张开 Debug|Windows|Immediate。然后在 Immediate 窗口中实践 .load sos.dll。使用 !help 获取调节和测验相关的局地命令,关于SOS越来越多音讯,参谋这里。

加载器堆(Loader Heaps)

加载器堆的意义是加载分裂的运转时CL福睿斯部件和优化在域的一切生命期内部存款和储蓄器在的构件。这几个堆的增高基于可预测块,这样可以使碎片最小化。加载器堆区别于垃圾回收堆(也许对称多处理器上的七个堆),垃圾回收堆保存对象实例,而加载器堆同临时间保留类型系统。平常访谈的部件如方法表,方法描述,域描述和接口图,分配在一再堆上,而很少访谈的数据结构如EEClass和类加载器及其查找表,分配在低频堆。代理堆保存用于代码访谈安全性(code access security, CAS)的代办部件,如COM封装调用和平台调用(P/Invoke)。

从高档案的次序驾驭域后,我们图谋看看它们在四个轻巧易行的应用程序的前后文中的情理细节,见 图3。大家在程序运维时停在mc.Method1(),然后选择SOS调试器扩充命令DumpDomain来输出域的音讯。(请查看 Son of Strike问询SOS的加载消息)。这里是编辑后的输出:

图3 Sample1.exe

!DumpDomain
System Domain: 793e9d58, LowFrequencyHeap: 793e9dbc,
HighFrequencyHeap: 793e9e14, StubHeap: 793e9e6c,
Assembly: 0015aa68 [mscorlib], ClassLoader: 0015ab40

Shared Domain: 793eb278, LowFrequencyHeap: 793eb2dc,
HighFrequencyHeap: 793eb334, StubHeap: 793eb38c,
Assembly: 0015aa68 [mscorlib], ClassLoader: 0015ab40

Domain 1: 149100, LowFrequencyHeap: 00149164,
HighFrequencyHeap: 001491bc, StubHeap: 00149214,
Name: Sample1.exe, Assembly: 00164938 [Sample1],
ClassLoader: 00164a78

using System;

public interface MyInterface1
{
    void Method1();
    void Method2();
}
public interface MyInterface2
{
    void Method2();
    void Method3();
}

class MyClass : MyInterface1, MyInterface2
{
    public static string str = "MyString";
    public static uint   ui = 0xAAAAAAAA;
    public void Method1() { Console.WriteLine("Method1"); }
    public void Method2() { Console.WriteLine("Method2"); }
    public virtual void Method3() { Console.WriteLine("Method3"); }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        MyClass mc = new MyClass();
        MyInterface1 mi1 = mc;
        MyInterface2 mi2 = mc;

        int i = MyClass.str.Length;
        uint j = MyClass.ui;

        mc.Method1();
        mi1.Method1();
        mi1.Method2();
        mi2.Method2();
        mi2.Method3();
        mc.Method3();
    }
}

大家的调整台程序,Sample1.exe,被加载到三个名字为"Sample1.exe"的行使程序域。Mscorlib.dll被加载到分享域,但是因为它是主导系统库,所以也在系统域中列出。种种域会分配多少个频仍堆,低频堆和代理堆。系统域和分享域使用一样的类加载器,而暗许应用程序使用本身的类加载器。

出口未有显得加载器堆的保存尺寸和已交给尺寸。高频堆的初步化大小是32KB,每一次提交4KB。SOS的输出也没有展现接口虚表堆(InterfaceVtableMap)。种种域有八个接口虚表堆(简称为IVMap),由友好的加载器堆在域伊始化阶段创造。IVMap保留大小是4KB,开首时提交4KB。大家将会在承接部分钻探项目布局时探讨IVMap的意思。

图2 展现默许的进度堆,JIT代码堆,GC堆(用于小目的)和大指标堆(用于大小约等于还是超过86000字节的指标),它注解了那么些堆和加载器堆的语义差异。即时(just-in-time, JIT)编写翻译器产生x86指令何况保留到JIT代码堆中。GC堆和大目的堆是用来托管对象实例化的污物回收堆。

系统域(System Domain)

系统域肩负创立和最早化分享域和暗中同意使用程序域。它将系统库mscorlib.dll载入分享域,何况敬爱进度范围里边选取的蕴藏恐怕显式字符串符号。

字符串驻留(string interning)是 .NET Framework 1.第11中学的叁个优化性格,它的管理方式显得有一些昏头转向,因为CLTiguan未有给程序集时机选择此天性。就算如此,由于在具有的行使程序域中对二个特定的号子只保留三个一见青睐的字符串,此天性能够节约内部存款和储蓄器空间。

系统域还担任发生进程范围的接口ID,并用来创立每一种应用程序域的接口虚表映射图(InterfaceVtableMaps)的接口。系统域在经过中保持追踪所有域,并促成加载和卸载应用程序域的效劳。

CL哈弗运行程序(Bootstrap)创造的域

在CLGL450试行托管代码的首先行代码前,会创建七个应用程序域。其中多个对于托管代码以至CL途乐宿主程序(CLR hosts)都是不可知的。它们只好由CLOdyssey运转进度成立,而提供CLLX570运转进度的是shim——mscoree.dll和mscorwks.dll (在多管理器系统下是mscorsvr.dll)。正如 图2 所示,这几个域是系统域(System Domain)和共享域(Shared Domain),都以应用了单件(Singleton)形式。第八个域是缺省应用程序域(Default AppDomain),它是贰个AppDomain的实例,也是独步天下的有命名的域。对于简易的CLRubicon宿主程序,比方调节台程序,暗中认可的域名由可施行映象文件的名字组成。别的的域能够在托管代码中利用AppDomain.CreateDomain方法创设,或然在非托管的代码中接纳ICOENCORERuntimeHost接口创设。复杂的宿主程序,比方ASP.NET,对于特定的网址会遵照顾用程序的数据成立四个域。

图 2 由CL哈弗运转程序创造的域 ↓

图片 6

结论

我们关于CL翼虎一些最要紧的内在的探赜索隐旅程终于甘休了。显然,还会有为数非常的多难点亟待涉及,况兼亟需在越来越深的等级次序上研商,可是大家盼望那足以协助您看到事物怎么样行事。这里提供的成都百货上千的消息大概会在.NET框架和CLPRADO的新兴版本中改造,可是即便本文提到的CL本田UR-V数据结构恐怕变动,概念应该保持不变。

静态变量(Static Variables)

静态变量是办法表数据结构的十分重要组成都部队分。作为艺术表的一有的,它们分配在艺术表的槽数组后。全数的本来面目静态类型是内联的,而对于协会和援引的门类的静态值对象,通在句柄表中开创的靶子援用来针对。方法表中的对象援引指向应用程序域的句柄表的目的引用,它引用了堆上创设的目的实例。一旦创建后,句柄表内的靶子引用会使堆上的对象实例保持生存,直到应用程序域被卸载。在图9 中,静态字符串变量str指向句柄表的对象援用,后面一个指向GC堆上的MyString。

类型原理

品种是.NET编制程序中的基本单元。在C#中,类型能够选取class,struct和interface关键字张开宣示。大好些个项目由程序猿显式创设,但是,在特意的互相操作(interop)情况和远程对象调用(.NET Remoting)场所中,.NET CLSportage会隐式的发出类型,那个发生的品类包蕴COM和平运动行时可调用封装及传输代理(Runtime Callable Wrappers and Transparent Proxies)。

小编们透过一个包含对象引用的栈初叶钻探.NET类型原理(规范地,栈是三个对象实例起初生命期的地方)。 图4中展现的代码蕴涵贰个简易的前后相继,它有一个调整台的入口点,调用了二个静态方法。Method1创造三个SmallClass的等级次序实例,该类型包涵叁个字节数组,用于演示怎么样在大目标堆成立对象。纵然那是一段无聊的代码,可是能够帮忙大家开展座谈。

图4 Large Objects and Small Objects

using System;

class SmallClass
{
    private byte[] _largeObj;
    public SmallClass(int size)
    {
        _largeObj = new byte[size];
        _largeObj[0] = 0xAA;
        _largeObj[1] = 0xBB;
        _largeObj[2] = 0xCC;
    }

    public byte[] LargeObj
    {
        get { return this._largeObj; }
    }
}

class SimpleProgram
{
    static void Main(string[] args)
    {
        SmallClass smallObj = SimpleProgram.Create(84930,10,15,20,25);
        return;
    }

    static SmallClass Create(int size1, int size2, int size3,
        int size4, int size5)
    {
        int objSize = size1 + size2 + size3 + size4 + size5;
        SmallClass smallObj = new SmallClass(objSize);
        return smallObj;
    }
}

图5 呈现了结束在Create方法"return smallObj;" 代码行断点时的fastcall栈结构(fastcall时.NET的调用规范,它表明在恐怕的情状下将函数参数通过贮存器传递,而别的参数遵照从右到左的逐一入栈,然后由被调用函数完结出栈操作)。本地值类型变量objSize内含在栈结构中。援引类型变量如smallObj以稳住大小(4字节DWO凯雷德D)保存在栈中,包蕴了在形似GC堆中分配的指标的地址。对于价值观C++,那是指标的指针;在托管世界中,它是指标的援用。不管怎么样,它满含了贰个对象实例的地点,大家将利用术语对象实例(ObjectInstance)描述对象引用指向地址地点的数据结构。

图5 SimpleProgram的栈结商谈堆

图片 7

诚如GC堆上的smallObj对象实例包括叁个名称为 _largeObj 的字节数组(注意,图中展现的轻重缓急为85016字节,是事实上的储备大小)。CL哈弗对超过或等于8六千字节的指标的拍卖和小指标分化。大目的在大目的堆(LOH)上分红,而小指标在相似GC堆上创造,那样能够优化对象的分配和回收。LOH不会压缩,而GC堆在GC回收时举行削减。还会有,LOH只会在一同GC回收时被回收。

smallObj的靶子实例包罗类型句柄(TypeHandle),指向对应项指标方法表。每一个证明的体系有三个方法表,而同样档案的次序的有所指标实例都指向同一个方法表。它富含了品种的特点新闻(接口,抽象类,具体类,COM封装和代办),达成的接口数目,用于接口分派的接口图,方法表的槽(slot)数目,指向相应达成的槽表。

艺术表指向三个名称叫EEClass的要害数据结构。在章程表创设前,CL昂科拉类加载器从元数据中开创EEClass。 图4中,SmallClass的主意表指向它的EEClass。那一个构造指向它们的模块和程序集。方法表和EEClass一般分配在分享域的加载器堆。加载器堆和利用程序域关联,这里涉及的数据结构一旦被加载到里面,就直到应用程序域卸载时才会熄灭。而且,暗中同意的施用程序域不会被卸载,所以那么些代码的生存期是截止CL奥迪Q5关闭截止。

原版的书文地址:
原稿发表日期: 9/19/2006
原稿已经被 Microsoft 删除了,收罗进程中窥见众多小说图都不全,那是因为原著的图都不全,所以特搜罗完整全文。

共享域(Shared Domain)

具备不属于别的特定域的代码被加载到系统库SharedDomain.Mscorlib,对于有着应用程序域的客商代码都以供给的。它会被机关加载到分享域中。系统命名空间的中坚项目,如Object, ValueType, Array, Enum, String, and Delegate等等,在CLXC90运营程序进程中被先行加载到本域中。客户代码也得以被加载到那几个域中,方法是在调用CorBindToRuntimeEx时行使由CL普拉多宿主程序内定的LoaderOptimization天性。调控台程序也能够加载代码到分享域中,方法是运用System.LoaderOptimizationAttribute性情注脚Main方法。分享域还管理贰个利用营地址作为目录的程序集映射图,此映射图作为管理分享程序集依赖关系的查找表,这个程序集被加载到私下认可域(DefaultDomain)和任何在托管代码中创制的利用程序域。非分享的顾客代码被加载到暗中认可域。

默认域(Default Domain)

私下认可域是采纳程序域(AppDomain)的三个实例,一般的应用程序代码在中间运转。即便有个别应用程序须要在运作时创设额外的使用程序域(比方有些使用插件,plug-in,框架结构大概拓宽第一的运作时期码生成工作的应用程序),抢先十分之五的应用程序在运作时期只创立贰个域。全体在此域运转的代码都以在域档案的次序上有上下文限制。假设三个应用程序有多少个应用程序域,任何的域间访谈会通过.NET Remoting代理。额外的域内上下文限制音讯方可采纳System.ContextBoundObject派生的系列创制。每种应用程序域有和好的平安描述符(SecurityDescriptor),安全上下文(SecurityContext)和暗中认可上下文(DefaultContext),还应该有团结的加载器堆(高频堆,低频堆和代理堆),句柄表,接口虚表管理器和顺序集缓存。

虚分派(Virtual Dispatch)

当今大家看看虚分派,并且和基于接口的分摊进行比较。以下是图3中MyClass.Method3的虚函数调用的反汇编代码:

mc.Method3();
Mov    ecx,esi               ;move "this" pointer into ecx
Mov    eax,dword ptr [ecx]   ;acquire the MethodTable address
Call   dword ptr [eax+44h]   ;dispatch to the method at offset 0x44

虚分派总是通过四个恒久的槽编号发生,和方法表指针在特定的类(类型)完成档案的次序非亲非故。在艺术表布局时,类加载器用覆盖的子类的落实代替父类的落到实处。结果,对父对象的法门调用被分摊到子对象的兑现。反汇编展现了分派通过8号槽发生,能够在调节和测量试验器的内部存款和储蓄器窗口(如图10所示)和DumpMT的出口看到那或多或少。

基实例大小

基实例大小是由类加载器总括的指标的高低,基于代码中评释的域。在此以前早就钻探过,当前GC的落到实处内需四个足足12字节的靶子实例。如若多个类未有概念任何实例域,它至少含有额外的4个字节。其余的8个字节被对象头(恐怕带有syncblk编号)和类别句柄占用。再说三遍,对象的大大小小会面临StructLayoutAttribute的熏陶。

看看图3中显得的MyClass(有多个接口)的点子表的内部存款和储蓄器快速照相(Visual Studio .NET 二〇〇一内部存储器窗口),将它和SOS的输出进行相比。在图9中,对象大小位于4字节的摇晃处,值为12(0x0000000C)字节。以下是SOS的DumpHeap命令的输出:

!DumpHeap -type MyClass
 Address       MT     Size
00a819ac 009552a0       12
total 1 objects
Statistics:
    MT  Count TotalSize Class Name
9552a0      1        12    MyClass

前言

  • SystemDomain, SharedDomain, and DefaultDomain。
  • 对象布局和内部存款和储蓄器细节。
  • 艺术表布局。
  • 方法分派(Method dispatching)。

因为国有语言运营时(CLXC60)将在成为在Windows上开创应用程序的主演级基础架构, 多通晓点关于CL汉兰达的纵深认知会赞助你营造高速的, 工业级健壮的运用程序. 在那篇作品中, 我们会浏览,考察CL福睿斯的内在精神, 包罗对象实例布局, 方法表的布局, 方法分派, 基于接口的分摊, 和多姿多彩的数量结构.

大家会利用由C#写成的特别轻易的代码示例, 所以任何对编制程序语言的隐式引用都以以C#言语为目的的. 切磋的一对数据结商谈算法会在Microsoft® .NET Framework 2.0中更动, 但是绝大多数的概念是不会变的. 大家会动用Visual Studio® .NET 二零零零Debugger和debugger extension Son of Strike (SOS)来窥探一些数据结构. SOS能够领略CL昂科雷内部的数据结构, 能够dump出有用的音讯. 通篇, 大家构和论在Shared Source CLI(SSCLI)中存有相关兑现的类, 你可以从 下载到它们.

图表1 会扶助你在索求一些布局的时候到SSCLI中的消息.

ITEM SSCLI PATH
AppDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
AppDomainStringLiteralMap sscliclrsrcvmstringliteralmap.h
BaseDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
ClassLoader sscliclrsrcvmclsload.hpp
EEClass sscliclrsrcvmclass.h
FieldDescs sscliclrsrcvmfield.h
GCHeap sscliclrsrcvmgc.h
GlobalStringLiteralMap sscliclrsrcvmstringliteralmap.h
HandleTable sscliclrsrcvmhandletable.h
InterfaceVTableMapMgr sscliclrsrcvmappdomain.hpp
Large Object Heap sscliclrsrcvmgc.h
LayoutKind sscliclrsrcbclsystemruntimeinteropserviceslayoutkind.cs
LoaderHeaps sscliclrsrcincutilcode.h
MethodDescs sscliclrsrcvmmethod.hpp
MethodTables sscliclrsrcvmclass.h
OBJECTREF sscliclrsrcvmtypehandle.h
SecurityContext sscliclrsrcvmsecurity.h
SecurityDescriptor sscliclrsrcvmsecurity.h
SharedDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
StructLayoutAttribute sscliclrsrcbclsystemruntimeinteropservicesattributes.cs
SyncTableEntry sscliclrsrcvmsyncblk.h
System namespace sscliclrsrcbclsystem
SystemDomain sscliclrsrcvmappdomain.hpp
TypeHandle sscliclrsrcvmtypehandle.h

在我们初始前,请细心:本文提供的新闻只对在X86平台上运营的.NET Framework 1.1一蹴而就(对于Shared Source CLI 1.0也相当多适用,只是在有个别交互操作的图景下必须注意例外),对于.NET Framework 2.0会有转移,所以请不要在创设软件时重视于那几个内部结构的不改变性。

情势描述(MethodDesc)

主意描述(MethodDesc)是CLEnclave知道的措施达成的二个卷入。有几种类型的艺术描述,除了用于托管达成,分别用于区别的竞相操作达成的调用。在本文中,大家只考察图3代码中的托管方法描述。方法描述在类加载进程中生出,最初化为指向IL。各个方法描述富含一个预编写翻译代理(PreJitStub),担负触发JIT编写翻译。图12来得了多个头名的布局,方法表的槽实际上指向代理,实际不是实际上的章程描述数据结构。对于实际的措施描述,那是-5字节的撼动,是种种方法的8个附加字节的一有个别。那5个字节满含了调用预编写翻译代理程序的一声令下。5字节的舞狮能够从SOS的DumpMT输出从看到,因为方法描述总是方法槽表指向的职位前面包车型大巴5个字节。在率先次调用时,会调用JIT编写翻译程序。在编写翻译完成后,包括调用指令的5个字节会被跳转到JIT编译后的x86代码的无需付费跳转指令覆盖。

图 12办法描述

图片 8

图12的方法表槽指向的代码进行反汇编,彰显了对预编写翻译代理的调用。以下是在 Method2 被JIT编写翻译前的反汇编的简化展现。

Method2:

!u 0x00955263
Unmanaged code
00955263 call        003C3538        ;call to the jitted Method2()
00955268 add         eax,68040000h   ;ignore this and the rest
                                     ;as !u thinks it as code

今天大家实行此格局,然后反汇编一样的地址:

!u 0x00955263
Unmanaged code
00955263 jmp     02C633E8        ;call to the jitted Method2()
00955268 add     eax,0E8040000h  ;ignore this and the rest
                                 ;as !u thinks it as code

在此地方,唯有开首5个字节是代码,剩余字节包蕴了Method2的方式描述的数量。“!u”命令不精晓那一点,所以生成的是无规律的代码,你可以忽略5个字节后的全部东西。

CodeOrIL在JIT编写翻译前包括IL中方法完结的相对虚地址(Relative Virtual Address ,本田UR-VVA)。此域用作标识,表示是或不是IL。在按需要编写翻译后,CLTucson使用编写翻译后的代码地址更新此域。让大家从列出的函数中挑选两个,然后用DumpMT命令分别出口在JIT编写翻译前后的章程描述的从头到尾的经过:

!DumpMD 0x00955268
Method Name : [DEFAULT] [hasThis] Void MyClass.Method2()
MethodTable 9552a0
Module: 164008
mdToken: 06000006
Flags : 400
IL RVA : 00002068

编写翻译后,方法描述的内容如下:

!DumpMD 0x00955268
Method Name : [DEFAULT] [hasThis] Void MyClass.Method2()
MethodTable 9552a0
Module: 164008
mdToken: 06000006
Flags : 400
Method VA : 02c633e8

艺术的这几个标识域的编码包罗了艺术的类型,比方静态,实例,接口方法照旧COM达成。让我们看方法表其他一个目迷五色的地点:接口完成。它包裹了布局进度具备的叶影参差,让托管蒙受感到那点看起来轻巧。然后,大家将表达接口怎么着开展示公布局和依照接口的方法分派的确切工作格局。

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