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读书笔记—CLR via C#章节4-7

时间:2014-10-19 19:47:43      阅读:454      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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前言

这本书这几年零零散散读过两三遍了,作为经典书籍,应该重复读反复读,既然我现在开始写博了,我也准备把以前觉得经典的好书重读细读一遍,并且将笔记整理到博客中,好记性不如烂笔头,同时也在写的过程中也可以加深自己理解的深度,当然同时也和技术社区的朋友们共享

对象的祖先 – Object

  • 公共方法
    • Equals, 虚方法,对象相等性,默认调用RuntimeHelpers.Equals方法
    • GetHashCode,虚方法,返回哈希吗(随机分布的整数),在哈希表中作为键使用
    • ToString , 默认返回 this.GetType().FullName,调试器默认调用此方法
    • GetType, 返回从Type派生的对象实例,包含Type对象类型元数据信息,和反射配合使用。设计为非虚方法可以防止重写,因为重写会引起欺瞒类型从而破坏类型安全性
  • 受保护的方法
    • MemberwiseClone, 非虚方法,浅拷贝(创建新实例,复制实例字段),感觉是一个鸡肋!
    • Finalize ,GC判断对象为垃圾之后,内存实际回收之前,调用此虚方法,如果需要清理,则重写此方法

new对象的过程

  • 计算字节数(实例字段+额外成员(类型对象指针+同步快索引))
  • 从托管堆中分配响应字节的内存,字节全部设为0
  • 初始化类型对象指针和同步块索引
  • 初始化所有实例字段(0或null)
  • 调用构造函数(同时往上调用直到调用object的构造函数)
  • 返回指向堆中的一个引用

方法调用的过程

  • 调用静态方法
    • CLR定位类型对象
    • 在类型对象方法表中查找与被调用的方法对应的记录项
    • JIT编译(如果需要的话)
    • 执行编译后的本地代码
  • 调用非虚实例方法
    • CLR定位发出调用变量对应的类型对象方法表
    • 如果找到则定位
    • 如果找不到通过类型对象的地址沿着基类回溯查找
    • 定位到方法,然后执行
  • 调用虚实例方法
    • JIT为编译器生成额外的代码
    • 检查定位发出调用变量
    • 通过地址定位发出调用的对象(实际类型)
    • 检查对象类型指针的方法表记录

类型和实例的构建

CLR在进程中运行时,会为System.Type类型创建一个特殊的对象,任何类的类型对象都是该对象的“实例”,他们的类型对象指针成员会初始化成为Type类型对象的引用。Type的类型对象指针指向自己。GetType返回的是指向对象的类型对象指针(一个地址),可以判断对象的真实类型

bubuko.com,布布扣

类型

  • 有符号byte和无符号数值型不符合CLS相容性,如sbyte,ushort,uint,ulong
  • char为16位Unicode字符,decimal为128位高精度浮点值
  • 基元数值类型转换,如果安全(不会丢失数据)则可隐式,否则需要显式转换
  • 小数转整数总是进行截断处理
  • decimal内部的运算都进行了重载
  • checked符号对decimal无效,decimal强制执行安全检查,不安全则抛出异常
  • BigInteger在内部使用UInt32数组表示任意大的整数,没有上限和下限,永远不会造成OverflowException,但是如果值太大,没有足够的内存来改变数组大小,对BigInteger的运算可能抛出OutOfMemoryException异常

引用类型

  • 分配操作:托管堆分配内存,额外成员(类型对象指针和同步索引块)初始化
  • 分配对象时,可能强制执行一次垃圾收集操作
  • 引用类型的复制,只复制内存地址
  • 字段布局默认使用System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute.LayoutKind.Auto
  • int x = 4; object o = x; short y = (short)(int)o; // 注意,先拆箱为正确的类型,再进行转型

值类型

  • 轻量类型,没有额外成员,避免了频繁的内存分配节省性能
  • 一般在栈上分配,不需要提供指针引用
  • 不受垃圾回收器控制,所以也缓解了托管堆和GC的压力
  • 枚举从Enum派生,Enum和其他值类型都从ValueType派生
  • 默认隐式密封不可派生,可以实现接口
  • new一个值类型,所以字段初始化位0,如果不new编译器认为字段未初始化
  • 值类型不适合太大(16字节或更小),太大就增加内存拷贝的开销
  • ValueType重写了Equals和GetHashCode方法,默认使用所有字段计算和匹配
  • 值类型建议不可变,字段都标记为readonly比较规范
  • 建议重写自己的GetHashCode和Equals方法,节省性能并且避免装箱
  • 值类型内存回收,不会通过Finalize方法
  • 字段布局默认使用System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute.LayoutKind.Sequential
  • 如果不考虑到非托管交互,使用LayoutKind.Auto可以提升性能
  • 值类型没有同步块索引,所以不能使用lock或Monitor让多线程同步对实例的访问
  • 值类型调用基类虚方法会导致装箱,转型为接口会导致装箱

同一性和相等性

  • 同一性使用ReferenceEquals
  • Equals和==通常表示相等性,因为是虚方法,会被重写
  • 使用泛型IEqualable<T>避免装箱拆箱,并且类型安全
  • 建议Equals和GetHashCode一起实现,确保相等性算法和哈希吗算法一致
  • 哈希算法规则:
    • 良好的随机分布,时哈希表获得最佳性能
    • 尽量不适用基类的GetHashCode
    • 算法应该至少使用一个实例字段,并且此字段是不可变的
    • 如果非要获取对象引用的唯一ID,使用RuntimeHelpers的GetHashCode
    • ValueType的GetHashCode使用反射和XOR运算,性能不好,建议重写
    • 哈希码不适合用来做持久化标识,可能产生“哈希碰撞”

Dynamic类型

  • 应用场景
    • 和动态语言交互,如Python或Ruby
    • 和支持IDispatch接口的COM对象通讯
    • 和HTML的DOM进行通讯
  • 忽略编译检查,编译器生成特殊的IL
  • payload,有效载荷,使用运行时绑定器Runtime Binder
  • payload运行时生成动态代码,进入驻留内存的程序集,匿名寄宿DynamicMethods程序集
  • 编译器允许使用隐式转型语法将dynamic和其他类型转型(可能发生装箱拆箱及异常)
  • 允许使用隐式类型复制动态类型,类型推断为dynamic
  • 如果调用返回值为dynamic的方法却返回void,实际值得到null
  • 特定场景,编译器将dynamic转型为特定接口(如IEnumerable和IDisposable)
  • 运行时判断转型结果,如果转型失败,Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.RuntimeBinderException
  • dynamic可以简化反射和调用,不过有额外开销,慎用
  • 其他组件动态调用 IDynamicObjectProvider –> GetMetaObject() –> DynamicMetaObject派生类型
  • 如果未实现,则视为C#的Object,运行时进行反射

类型和成员基础

  • 友元程序集
    • [assembly:InternalVisibleTo("AssemblyName, PublicKey=...")]
    • 注意:不包含版本和语言文化
  • 接口成员的可访问性都是public,禁止显式指定
  • 派生类可以放宽可访问性,不允许缩紧
  • 静态类
    • 默认 abstract sealed,只继承Object,不允许实现接口
  • 方法调用
    • call指令,静态方法(指定类型)、实例方法(指定对象变量)和虚方法。call指令经常用于非虚的方式调用一个虚方法
    • callvirt指令,此IL指令调用实例方法和虚方法,但不能调用静态方法。调用发出调用对象的实际类型,然后以多态方式调用。由于要检查null条件,所以比call指令稍慢。即使调用非虚的实例方法,也要执行null检查,之所以使用callvirt调用非虚方法,为了执行null检查。C#使用callvirt调用所有的实例方法,调用基类比如base.ToString()会强制使用非虚call指令。如果虚方法调用,则无限递归至栈溢出
    • 由于值类型不为null,也没有多态调用,所以编译器一般都以非虚方式调用值类型的方法
    • 建议尽量避免虚方法,1:性能低   2:不可内嵌(inline) 3:弱化版本控制
  • 常量
    • 使用基元类型定义
    • 隐式为静态成员而不是实例成员
    • 定义常量值将创建元数据,常量值嵌入IL,不会运行时创建内存
    • 常量不会运行时动态引用程序集查找值,如果希望引用查找,使用readonly
  • volatile表示,编译器CLR或硬件不会执行一些“线程不安全”的优化措施
  • 字段
    • 类型字段(静态)和实例字段(非静态)
    • 类型字段,在类型对象中分配,类型对象在类型加载到AppDomain时(引用该类型的任何方法首次进行JIT编译时)创建
    • 对应实例字段,容纳字段数据的动态内存则是在构造类型的一个实例时分配的
    • 注意:可以利用反射来修改readonly字段
  • 方法
    • 类的字段的内联初始化实际上是在构造函数中进行的
    • 内联语法需要考虑性能问题
    • 如果类的abstract,默认构造函数的可访问性就为protected

读书笔记—CLR via C#章节4-7

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原文地址:http://www.cnblogs.com/fecktty2013/p/readingnotes-clr-47.html

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