CLR via C#學習之線程棧，托管堆，值類型和引用類型

本文轉載自查看原文 2013-04-21 23:44 1554 C# 基礎

　　最近在系統的讀CLR via C#這本書，發現寫得很好。但是抽象的概念比較多，有些地方理解起來表費勁耗時，所以在這里記錄下自己覺得重要的地方。

　　本文要闡述的主要內容：在運行時，值類型和引用型是如何在線程棧和托管堆中工作的。

線程棧的基本概念及資源分配：

　　線程棧的創建：在windows進程加載完CLR，創建一個線程后，大小為1MB的線程棧被創建。

　　線程棧的作用：存儲形參和局部變量。如圖所示name和m2方法的形參將會被存放在線程棧中。

　　疑問：為什么全局變量不存放在線程棧中？全局變量應該是在類里面，類作為引用類型自然是存放在托管堆中。

　　圖4-3 執行String name="Joe"后，CLR會在線程棧中name分配空間。

　　圖4-4

　　1.執行M2(name)之前，CLR將name的拷貝s作為實參，存放在線程棧中。

　　2.執行M2(name)之前，CLR將函數的執行返回地址（return address）存放在線程棧中，以便M2方法執行完成好，回到M1中繼續執行。

　　圖4-5

　　　　1.M2方法內的局部變量存放在線程棧中。

　　　　2.M2方法執行完成后，清空M2中局部變量，同時取出return address，回到M1方法中繼續執行。此時線程棧中的資源只剩下name了，如圖4-3所示。

　　托管堆中的資源分配

　　我們有兩個類定義如下：

internal class Employee {
   public         Int32     GetYearsEmployed()   { ... }
   public virtual String    GetProgressReport() { ... }
   public static Employee Lookup(String name) { ... }
}

internal sealed class Manager : Employee {
   public override String   GetProgressReport() { ... }
}

　　圖4-6 windows進程啟動，CLR加載完成，托管堆完成初始化，線程被創建，且執行了一部分代碼，接下來准備執行M3方法。

　　圖4-8

　　1.在實行M3方法之前，JIT編譯器將IL代碼編譯成本地CPU指令。

　　此外JIT編譯器還做了的兩件事情：

　　（1）通過查詢元數據信息，加載M3方法中引用的所有類型的程序集（如果程序集已經加載，就跳過）。

　　（2）通過查詢元數據信息，在托管堆中創建引用的類。

　　2.執行M3中申明變量e和year代碼時，在線程棧中分配兩個變量。

　　圖4-9

　　1.執行e=new Manager()時，根據元數據找到對應的模板（Manager Type Object），然后創建實例對象Manager object，並且修改線程棧中變量e的值，讓它指向Manager object對象。

　　2.對象指針指向相應的類型對應指針。

　　3.由圖中可以看出對象在托管堆中包括三部分：對象指針，同步索引塊，對象字段。

　　疑問1：對象的方法存放在哪里？由圖可以看出方法存放在類中。

　　疑問2: 實例的方法存放在類對象中，多線程訪問實例的方法的過程是什么樣子的？

　　答：假設方法已經編譯成IL指令集合（包括指令1，指令2，指令3）。線程1進入方法訪問完指令1，2后，保存線程現場。線程2開始訪問指令1,2，此時CPU的權限又移交給線程1，線程1恢復線程現場，接着執行指令3完成后，線程1回到線程池或者關閉。CPU把控制權交給線程2，繼續執行指令3，完成后線程3回到線程池。

　　疑問2的解答是我個人理解，如果不正確，歡迎指教。