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[ASP.net教程]DotNet程序集解析


   在.NET Framework框架中,程序集是重用、安全性以及版本控制的最小单元。程序集的定义为:程序集是一个或多个类型定义文件及资源文件的集合。程序集主要包含:PE/COFF,CLR头,元数据,清单,CIL代码,元数据。

   PE/COFF文件是由工具生成的,表示文件的逻辑分组。PE文件包含“清单”数据块,清单是由元数据表构成的另一种集合,这些表描述了构成程序集的文件,由程序集中的文件实现的公开导出的类型,以及与程序集关联在一起的资源或数据文件。

   在托管程序集中包含元数据和IL(微软的一种中间语言),IL能够访问和操作对象类型,并提供了指令来创建和初始化对象、调用对象上的虚方法以及直接操作数组元素。

   CLR头是一个小的信息块,主要包含模块在生成是所面向的CLR的major(主)和major(次)版本号;一个标志,一个MethodDef token(指定了模块的入口方法);一个可选的强名称数字签名。

   元数据表示一个二进制数据块,由几个表构成:定义表,引用表,清单表。

   以上是对程序集的构成做了一个简单的说明,接下来看一下程序集的一些特性:程序集定义了可重用的类型;程序集标记了一个版本号;程序集可以有关联的安全信息。

  在程序运行时,JIT编译器利用程序集的TypeRef和AssemblyRef元数据表来确定哪一个程序集定义了所引用的类型。JIT编译器在运行时需要获取程序集的相关信息,主要包括:名称、版本、语言文化、公钥标记等,并将这些连接为一个字符串。JIT编译器会差查找该标识的程序集,如果查询到,则将该程序集加载到AppDomain。

   接下来介绍一下在CLR中加载程序集的方法:

    在System.Refection.Assembly类的静态方法Load来加载程序集,在加载指定程序集的操作中,会使用LoadFrom()方法,LoadFrom()具有多个重载版本,看一下LoadFrom这个方法的底层实现代码:

 [ResourceExposure(ResourceScope.Machine)]     [ResourceConsumption(ResourceScope.Machine)]    [MethodImplAttribute(MethodImplOptions.NoInlining)]    public static Assembly LoadFrom(String assemblyFile)     {      Contract.Ensures(Contract.Result<Assembly>() != null);       Contract.Ensures(!Contract.Result<Assembly>().ReflectionOnly);      StackCrawlMark stackMark = StackCrawlMark.LookForMyCaller;       return RuntimeAssembly.InternalLoadFrom(        assemblyFile,         null, // securityEvidence         null, // hashValue        AssemblyHashAlgorithm.None,         false,// forIntrospection        false,// suppressSecurityChecks        ref stackMark);    } 

 [System.Security.SecurityCritical] // auto-generated    [ResourceExposure(ResourceScope.Machine)]     [ResourceConsumption(ResourceScope.Machine)]    [MethodImplAttribute(MethodImplOptions.NoInlining)] // Methods containing StackCrawlMark local var has to be marked non-inlineable     internal static RuntimeAssembly InternalLoadFrom(String assemblyFile,                             Evidence securityEvidence,                             byte[] hashValue,                             AssemblyHashAlgorithm hashAlgorithm,                             bool forIntrospection,                             bool suppressSecurityChecks,                             ref StackCrawlMark stackMark)     {      if (assemblyFile == null)         throw new ArgumentNullException("assemblyFile");       Contract.EndContractBlock(); #if FEATURE_CAS_POLICY      if (securityEvidence != null && !AppDomain.CurrentDomain.IsLegacyCasPolicyEnabled)      {         throw new NotSupportedException(Environment.GetResourceString("NotSupported_RequiresCasPolicyImplicit"));      } #endif // FEATURE_CAS_POLICY       AssemblyName an = new AssemblyName();      an.CodeBase = assemblyFile;       an.SetHashControl(hashValue, hashAlgorithm);      // The stack mark is used for MDA filtering      return InternalLoadAssemblyName(an, securityEvidence, null, ref stackMark, true /*thrownOnFileNotFound*/, forIntrospection, suppressSecurityChecks);    } 

    在加载程序集的操作中,LoadFrom首先会调用Syatem.Reflection.AssemblyName类的静态方法GetAssemblyName(该方法打开指定文件,查找AssemblyRef元数据表的记录项,提取程序集标识信息,然后以一个Syatem.Reflection.AssemblyName对象的形式返回这些信息),LoadFrom方法在内部调用Assembly的Load方法,将AssemblyName对象传给它,CLR会为应用版本绑定重定向策略,并在各个位置查找匹配的程序集。如果Load找到匹配的程序集,就会加载它,并返回代表已加载程序集的一个Assembly对象,LoadFrom方法将返回这个值。

    加载程序的另一个方法为LoadFile,这个方法可从任意路径加载一个程序集,并可将具有相同标识的一个程序集多次加载到一个AppDoamin中。接下来可以看一下LoadFile的底层实现代码:

 [System.Security.SecuritySafeCritical] // auto-generated    [ResourceExposure(ResourceScope.Machine)]    [ResourceConsumption(ResourceScope.Machine)]    public static Assembly LoadFile(String path)     {       Contract.Ensures(Contract.Result<Assembly>() != null);       Contract.Ensures(!Contract.Result<Assembly>().ReflectionOnly);       AppDomain.CheckLoadFileSupported();      new FileIOPermission(FileIOPermissionAccess.PathDiscovery | FileIOPermissionAccess.Read, path).Demand();      return RuntimeAssembly.nLoadFile(path, null);     }

     以上对程序集的结构和程序集的加载方法做了一个简单的说明,需要说明的一点是:程序集不提供卸载的功能。

    以下提供几种较为常用的程序集操作方法:

       1.公共属性和方法:

    public static int Minutes = 60;    public static int Hour = 60 * 60;    public static int Day = 60 * 60 * 24;    private readonly int _time;    private bool IsCache { get { return _time > 0; } }    /// <summary>    /// 缓存时间,0为不缓存(默认值:0秒,单位:秒)    /// </summary>    public ReflectionSugar(int time = 0)    {      _time = time;    }    /// <summary>    /// 根据程序集路径和名称获取key    /// </summary>    /// <param name="keyElementArray"></param>    /// <returns></returns>    private string GetKey(params string[] keyElementArray)    {      return string.Join("", keyElementArray);    }    /// <summary>        /// key是否存在       /// </summary>        /// <param name="key">key</param>        /// <returns>存在<c>true</c> 不存在<c>false</c>. </returns>        private bool ContainsKey(string key)    {      return HttpRuntime.Cache[key] != null;    }    /// <summary>        ///获取Cache根据key     /// </summary>            private V Get<V>(string key)    {      return (V)HttpRuntime.Cache[key];    }    /// <summary>        /// 插入缓存.        /// </summary>        /// <param name="key">key</param>        /// <param name="value">value</param>        /// <param name="cacheDurationInSeconds">过期时间单位秒</param>        /// <param name="priority">缓存项属性</param>        private void Add<TV>(string key, TV value, int cacheDurationInSeconds, CacheItemPriority priority = CacheItemPriority.Default)    {      string keyString = key;      HttpRuntime.Cache.Insert(keyString, value, null, DateTime.Now.AddSeconds(cacheDurationInSeconds), Cache.NoSlidingExpiration, priority, null);    }

    2.加载程序集:

    /// <summary>    /// 加载程序集    /// </summary>    /// <param name="path">程序集路径</param>    /// <returns></returns>    public Assembly LoadFile(string path)    {      if (string.IsNullOrEmpty(path))      {        throw new ArgumentNullException(path);      }      try      {        var key = GetKey("LoadFile", path);        if (IsCache)        {          if (ContainsKey(key))          {            return Get<Assembly>(key);          }        }        var asm = Assembly.LoadFile(path);        if (IsCache)        {          Add(key, asm, _time);        }        return asm;      }      catch (Exception ex)      {        throw new Exception(ex.Message);      }    }

    3.根据程序集获取类型:

    /// <summary>    /// 根据程序集获取类型    /// </summary>    /// <param name="asm">Assembly对象</param>    /// <param name="nameSpace">命名空间</param>    /// <param name="className">类名</param>    /// <returns>程序集类型</returns>    public Type GetTypeByAssembly(Assembly asm, string nameSpace, string className)    {      try      {        var key = GetKey("GetTypeByAssembly", nameSpace, className);        if (IsCache)        {          if (ContainsKey(key))          {            return Get<Type>(key);          }        }        Type type = asm.GetType(nameSpace + "." + className);        if (IsCache)        {          Add(key, type, _time);        }        return type;      }      catch (Exception ex)      {        throw new Exception(ex.Message);      }    }

   4. 创建对象实例:

    /// <summary>    /// 创建对象实例    /// </summary>    /// <typeparam name="T"></typeparam>    /// <param name="fullName">命名空间.类型名</param>    /// <param name="assemblyName">程序集(dll名称)</param>    /// <returns></returns>    public T CreateInstance<T>(string fullName, string assemblyName)    {      var key = GetKey("CreateInstance1", fullName, assemblyName);      if (IsCache)        if (ContainsKey(key))        {          return Get<T>(key);        }      //命名空间.类型名,程序集      var path = fullName + "," + assemblyName;      //加载类型      var o = Type.GetType(path);      //根据类型创建实例      var obj = Activator.CreateInstance(o, true);      var reval = (T)obj;      if (IsCache)        Add<T>(key, reval, _time);      //类型转换并返回      return reval;    }

     以上的方法中,根据加载的程序集创建对象后,将获取的返回值结构加入缓存中。