Автор: Пользователь скрыл имя, 16 Декабря 2011 в 01:41, реферат
За прошедшие десятилетия было создано множество технологий, призванных облегчить создание архитектуры и реализацию исходного кода приложений. Многие технологии предусматривают абстрагирование, которое позволяет разработчикам сосредоточиться на решении предметных задач, меньше думая об особенностях аппаратного обеспечения и операционных систем.
Целью данной работы является дать краткое описание платформы Microsoft. NETF ramework, ее структуры и принципов работы, показать ее преимущества и недостатки перед другими существующими технологиями, а также последние нововведения в платформу и перспективы ее развития.
Введение
1. Обзор существующих технологий разработки программного обеспечения
2. Описание платформы NET Framework
3. Архитектура и принцип работы платформы NET Framework
3.1 Компиляция исходного кода
3.2 Процесс загрузки и исполнения кода в платформе NET
3.3 IL-код и верификация
3.4 Библиотека классов .NET Framework
4. Новые возможности платформы .NETFramework 4.0
Заключение
Список литературы.
- Безопасность.
Традиционные системы
- Взаимодействие
с существующим кодом. В
3. Архитектура и принцип работы платформы NET Framework
3.1
Компиляция исходного
кода
платформа net framework работа
При работе с платформой .NETможно создавать файлы с исходным кодом на любом языке, поддерживающем CLR. Затем соответствующий компилятор проверяет и анализирует исходный код. Независимо от компилятора результатом его работы является управляемый модуль (managedmodule) – стандартный переносимый исполняемый (portableexecutable, РЕ) файл 32-разрядной (РЕ32) или 64-разрядной Windows (PE32+), который требует для своего выполнения исполняемую среду CLR.
В прошлом почти все компиляторы генерировали код для конкретных процессорных архитектур, таких как x86, IA64, Alpha или PowerPC. Все CLR-совместимые компиляторы вместо этого генерируют IL-код. IL-код иногда называют управляемым (managedcode), потому что CLR управляет его жизненным циклом и выполнением.
Каждый компилятор, предназначенный для CLR, кроме генерации IL-кода, также должен создавать полные метаданные (metadata) для каждого управляемого модуля. Коротко говоря, метаданные – это просто набор таблиц данных, описывающих то, что определено в модуле, например типы и их члены. Метаданные служат многим целям:
- Они устраняют
необходимость в заголовочных
и библиотечных файлах
- В процессе
верификации кода CLR использует метаданные,
чтобы убедиться, что код
- Метаданные
позволяют сериализовать поля
объекта в блок памяти на
удаленной машине и затем
- Метаданные
позволяют сборщику мусора
Метаданные расширяют возможности таких старых технологий, как библиотеки типов и файлы языка описания интерфейсов (Interface Definition Language, IDL). Важно заметить, что метаданные CLR гораздо полнее. И в отличие от библиотек типов и IDL они всегда связаны с файлом, содержащим IL-код. Фактически метаданные всегда встроены в тот же ЕХЕ/DLL, что и код, так что их нельзя разделить. Так как компилятор генерирует метаданные и код одновременно и привязывает их к конечному управляемому модулю, рассинхронизация метаданных и описываемого ими IL-кода исключена.
После компиляции
набор управляемых модулей
3.2 Процесс загрузки
и исполнения кода в платформе NET
При выполнении
исполняемого файла Windows анализирует
заголовок ЕХЕ-файла на предмет
необходимого для его работы адресного
пространства – 32-или 64-разрядного. Файл
с заголовком РЕ32 может выполняться
в адресном пространстве любого из
указанных двух типов, а файлу
с заголовком РЕ32+ требуется 64-разрядное
пространство. Windows также проверяет
информацию о процессорной архитектуре
на предмет совместимости с
После анализа
заголовка ЕХЕ-файла для
Далее основной поток процесса вызывает определенный в MSCorEE.dll метод, который инициализирует CLR, загружает сборку ЕХЕ, а затем ее метод точки входа (Main). На этом процедура запуска управляемого приложения считается завершенной.
Как уже упоминалось,
управляемые модули содержат метаданные
и код на промежуточном языке
(IL). IL – не зависящий от процессора
машинный язык, это язык более высокого
уровня в сравнении с большинством
других машинных языков. Он позволяет
работать с объектами и имеет
команды для создания и инициализации
объектов, вызова виртуальных методов
и непосредственного
Для выполнения какого-либо метода его IL-код должен быть преобразован в машинные команды. Этим занимается JIT-компилятор CLR. Рассмотрим пример:
publicvoidMain()
{
Console.WriteLine(“HelloWorld”
}
Непосредственно перед исполнением метода Main среда CLR находит все типы, на которые ссылается код Main. При этом CLR выделяет внутренние структуры данных, используемые для управления доступом к типам, на которые есть ссылки. В примере метод Main ссылается на единственный тип – Console, и CLR выделяет единственную внутреннюю структуру. Эта внутренняя структура данных содержит по одной записи для каждого метода, определенного в типе Console. Каждая запись содержит адрес, по которому можно найти реализацию метода. При инициализации этой структуры CLR заносит в каждую запись адрес внутренней, недокументированной функции, содержащейся в самой CLR. Это функция JIT Compiler.
Функции JIT Compiler известен вызываемый метод и тип, в котором он определен. JIT Compiler ищет в метаданных соответствующей сборки IL-код вызываемого метода. Затем JIT Compiler проверяет и компилирует IL-код в собственные машинные команды, которые сохраняются в динамически выделенном блоке памяти.
После этого JIT Compiler возвращается к внутренней структуре данных типа и заменяет адрес вызываемого метода адресом блока памяти, содержащего готовые машинные команды. В завершение JIT Compiler передает управление коду в этом блоке памяти. Этот код – реализация метода Write Line (той его версии, что принимает параметр String). Из этого метода управление возвращается в Main, который продолжает выполнение в обычном порядке.
Затем Main обращается
к Write Line вторично. К этому моменту
код Write Line уже проверен и скомпилирован,
так что обращение к блоку
памяти производится, минуя вызов JIT
Compiler. Отработав, метод Write Line возвращает
управление Main. Снижение производительности
наблюдается только при первом вызове
метода. Все последующие обращения
выполняются «на полной скорости»:
повторная верификация и
JIT-компилятор
хранит машинные команды в
динамической памяти. Это значит,
что скомпилированный код
Для большинства приложений снижение производительности, связанное с работой JIT-компилятора, незначительно. Большинство приложений раз за разом обращается к одним и тем же методам. На производительности это скажется только раз. К тому же, скорее всего больше времени занимает выполнение самого метода, а не обращение к нему.
Полезно также знать, что JIT-компилятор CLR оптимизирует машинный код аналогично компилятору неуправляемого кода C++. Создание оптимизированного кода занимает больше времени, но производительность его будет гораздо выше, чем неоптимизированного.
Многие авторитетные
авторы считают, что управляемые
приложения могут работать производительнее
неуправляемых, и тому есть масса
причин. Взять хотя бы тот факт, что
превращая IL-код в команды процессора
в период выполнения, JIT-компилятор
располагает более полными
- JIT-компилятор
может обнаружить факт
- JIT-компилятор
может обнаружить, что определенное
выражение на конкретной
if (numberOfCPUs> 1)
{
…
}
Здесь number OfCPUs - число процессоров. Код указывает JIT-компилятору, что для машины с одним процессором не нужно генерировать никаких машинных команд. В этом случае машинный код оптимизирован для конкретной машины: он короче и выполняется быстрее.
- CLR может проанализировать
выполнение кода и
Это лишь малая
часть аргументов в пользу того,
что управляемый код будущего
будет исполняться лучше
3.3 IL-код
и верификация
IL ориентирован
на работу со стеком, то есть
все его команды помещают
Команды IL не связаны и с типами. Например, IL-команда add складывает два последних операнда, помещенных в стек; нет отдельных 32- и 64-разрядной версий команды. При выполнении add определяет типы операндов в стеке и делает, что требуется.
Главное достоинство IL не в том, что он позволяет абстрагироваться от конкретного типа процессора, а в надежности и безопасности приложений. При компиляции IL в машинный код CLR выполняет верификацию, в процессе которой проверяется, все ли «безопасно» делает высокоуровневый IL-код: например, нужное ли число параметров передается методу и корректны ли их типы, правильно ли используются возвращаемые методами значения, имеют ли все методы операторы возврата и т.д. Все необходимые для верификации сведения о методах и типах есть в метаданных управляемого модуля.
В Windows у каждого процесса собственное виртуальное адресное пространство. Отдельные адресные пространства нужны потому, что нельзя полностью доверять коду приложения. Весьма вероятно, что приложение будет считывать или записывать данные по недопустимому адресу. Размещение каждого процесса Windows в отдельное адресное пространство позволяет добиться надежности: процесс не может нарушить работу других.