全新的.NET解释器 - Mono已经到来

Mono通过新的运行代码方式,完善了自己的即时编译器和静态编译器。

2001年,Mono项目正式开始,Mono开发团队为.NET指令集编写了一个解释器,用于在Linux上引导一个自托管的.NET开发环境。

当时认为解释器只是一个临时工具,可以在建立一个Just-in-Time(JIT)编译器的时候使用它。解释器(mint)和JIT引擎(mono)一直保持同步存在的状态,直到可以将JIT引擎移植到所有支持的平台。

当引入泛型时,同时保留解释器和JIT引擎的工程成本变得很高,不再值得,所以去掉了解释器。

稍后会介绍.NET代码的全静态编译。这也是引入禁止目标平台生成动态代码的技术。iOS是这方面的主要驱动者,它开启了允许Mono运行在PlayStation和Xbox等游戏机上的大门。

全静态编译的主要缺点是:每次更新代码时都必须重新创建一个全新的可执行文件。这是一个缓慢的过程,不适合于实践的互动式发展。

例如,一些游戏开发者喜欢在不触发完整的重新编译情况下,调整自己的游戏代码。静态编译使这种情况变得不切实际,所以他们在游戏代码中嵌入脚本语言,来快速迭代和调整。

.NET缺乏动态功能,这也妨碍了.NET作为教学或原型开发工具在一些环境中的使用。一些像Xamarin Workbooks或简单的脚本的工具,不能使用.NET语言,不得不求助于平台上的其它解决方案。

Frank Krueger在构建Continuous IDE时,需要iOS上的这样的环境,所以他用F#编写了自己的.NET解释器,以便让他在iPad上拥有一个完整的 .NET开发环境。

为了解决这些问题并支持一些内部的微软产品,又重新迎回了Mono解释器。

新的Mono解释器

现在再次迎回了Mono的旧解释器,并升级了它对.NET的支持,同时还加入了对泛型的支持,使其升级为运行.NET,现在2017年它已经正式存在了。接下来Mono会增加对混合模式执行的支持。

Mono现在运行在WebAssembly上就是其中的一种方式(另一种方式是使用LLVM的静态编译)。

解释器现在是Mono的重要部分,它通过了大量的测试套件的大部分测试,现在你就可以在通过源代码构建Mono的时候使用它,如下所示:

$ mono --interpreter yourassembly.exe

混合模式执行

尽管目前独立的解释器已经非常成熟了,但是Mono开发团队目前正在开发一种能够可以将解释的代码与静态编译的代码或即时编译的代码混合起来的配置,称之为混合模式执行。

对于像iOS,PlayStation和Xbox这样的平台,混合模式执行意味着你可以预编译核心库或核心应用程序,并且仍然支持动态加载和执行代码。在拥有使用LLVM优化所有核心库的优势的同时,仍具有运行某些动态代码的灵活性。

这将允许游戏开发者在他们的系统上使用.NET语言进行原型设计、实验和调整游戏代码,而不必重新编译应用程序。

这将为在使用 .NET语言的设备上,进行可编写脚本应用程序的设计打开大门。

未来的工作

Mono开发团队正在扩展解释器的能力来处理各种有趣的场景,下面是一些当前的项目:

  • 提升Mono的静态编译

Mono的完整AOT编译版本不带有System.Reflection.Emit,这有几个用途。

System.Linq.Expressions API已经广泛应用于许多高级场景,例如实体框架或用户利用C#编译器将表达式解析到表达式树中,你可能已经在如下场景中看到了代码:

Expression sum = a + b;
var adder = sum.Compile ( );
adder ( );

在完整的AOT场景中,设计实体框架和上述工作的方式都会通过上面的Expression 类集成到解释器中。虽然这个expression解释器有局限性,但也是一个很大的解释器。

通过启用System.Reflection.Emit解释器,可以去除大量的代码。

这也使得为 .NET构建的脚本语言,能够工作在静态编译的环境中,如IronPython,IronRuby和IronScheme。

为了做到这一点,Mono开发团队正在完成混合模式执行的工作。这意味着解释的代码补充了现有的静态编译的 .NET代码。

  • 更好的隔离

之前未能解决开发者在部署应用APP时的热加载问题,Mono开发团队正在完成对AppDomain的支持,以便启用此方案。

  • 正在研究混合模式选项

Mono开发团队发现某些程序通过解释器解释之后,会比使用JIT引擎来执行运行更快。同时,Mono也逐渐在部分产品中得到了支持,Spread表格组件就是其中支持的较好的产品之一。

因此打算研究混合执行模式,或者称为分层编译。可以让解释器执行一些对性能不敏感的代码,例如,静态构造函数或其他只能运行一次的初始化代码,以便达到减少内存使用量,减少生成的代码使用率和执行时间的目的。

另一个方案是在解释模式下运行代码,如果超过某个阈值,则切换到该方法的JIT编译实现,或者使用属性来注释遇到的问题和不值得进行优化的方法。

Mono下载地址:http://www.mono-project.com/download/

原文链接:http://www.mono-project.com/

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