C#,CLR，IL，JIT概念 以及 .NET 家族
Monitor 類通過向單個線程授予對象鎖來控制對對象的訪問。對象鎖提供限制訪問代碼塊（通常稱為臨界區）的能⼒。當 ⼀個線程擁有對象的鎖時，其他任何線程都不能獲取該鎖。還可以使⽤ Monitor 來確保不會允許其他任何線程訪問正在由 鎖的所有者執⾏的應⽤程序代碼節，除⾮另⼀個線程正在使⽤其他的鎖定對象執⾏該代碼。
例：
Queue myQueue = new Queue();
Monitor.Enter(myQueue);
//可以在當前線程下對myQueue做任何操作。
Monitor.Exit(myQueue)//釋放鎖
為了保證在異常情況下仍可釋放鎖，Monitor.Exit()⽅法可以放在finally塊⾥。調⽤Monitor.Pulse()⽅法會通知預備隊列中的 線程可以⽴即使⽤釋放的對象。
Mutex類是同步基元。當兩個或更多線程需要同時訪問⼀個共享資源時，系統需要使⽤同步機制來確保⼀次只有⼀個線程 使⽤該資源。
Mutex只向⼀個線程授予對共享資源的獨占訪問權。如果⼀個線程獲取了互斥體，則要獲取該互斥體的第⼆個線程將被掛 起，直到第⼀個線程釋放該互斥體。已命名的系統互斥體（Mutex）在整個操作系統中都可見，可⽤於同步進程活動。
與Monitor類不同，Mutex可與WaitHandle⼀起構成“等待機制”，Mutex還可以穿越應⽤程序域。
例：
class Test
{
// Create a new Mutex. The creating thread does not own the
// Mutex.
private static Mutex mut = new Mutex();
private const int numIterations = 1;
private const int numThreads = 3;
static void Main()
{
// Create the threads that will use the protected resource.
for(int i = 0; i < numThreads; i++)
{
Thread myThread = new Thread(new ThreadStart(MyThreadProc));
myThread.Name = String.Format("Thread{0}", i + 1);
myThread.Start();
}
// The main thread exits, but the application continues to
// run until all foreground threads have exited.
}
private static void MyThreadProc()
{
for(int i = 0; i < numIterations; i++)
{
UseResource();
}
}
// This method represents a resource that must be synchronized
// so that only one thread at a time can enter.
private static void UseResource()
{
// Wait until it is safe to enter.
mut.WaitOne();
Console.WriteLine("{0} has entered the protected area",
Thread.CurrentThread.Name);
// Place code to access non-reentrant resources here.
// Simulate some work.
Thread.Sleep(500);
Console.WriteLine("{0} is leaving the protected area\r\n",
Thread.CurrentThread.Name);
// Release the Mutex.
mut.ReleaseMutex();
}
}
（八） C# 面向對象編程、繼承、多態、接口、委托、事件
基本概念
⾯向對象編程（Object –Oriented Programming,OOP），抽象、繼承和多態是OOP編程語⾔的三⼤要素。
繼承：類繼承的重要特性是，在希望出現基類型實例的任何地⽅，都可以替換成派⽣類型的實例。類似地，接口繼承允許在希望出現已命名接口類型的實例的任何地⽅，都可以替換成實現接口的⼀個類型的實現。
多態：指的是多個類型的對象對同⼀消息做出各⾃的處理。多態是⼦類對⽗類的⽅法進⾏重寫或替換⽽實現的。
接口：接口是⼀組已命名的⽅法簽名，在接口內還可以定義事件和屬性，它們在本質上也是⽅法。C# 要求接口⽅法標記為 Public。接口的關鍵價值在於隱藏類型的設計細節，即外部對象不依賴當前對象的內部細節。
接口特性
接口⽅法的隱式實現：當⽅法簽名與繼承的接口中的簽名⼀致，並且是public或者是viture修飾的⽅法都視為隱式實現了接口⽅法。
例：
Internal sealed class SimpleType:IDisposable
{
Public void Dispose(){Console.WriteLine(“Dispose”);}
}
接口⽅法的顯式實現：以接口類型名稱作為⽅法前綴時，創建的是⼀個顯式接口⽅法實現（explicit interface method implementation,EIMI）。⼀個EIMI⽅法不允許標記訪問性（⽐如公共或私有），也不能被標記為virture，因⽽也不能被重 寫。顯⽰接口⽅法會損害性能，應當謹慎使⽤。
例：
Internal sealed class SimpleType:IDisposable
{
Public void Dispose(){….}
Void IDisposable.Dispose(){….}//顯式
}
對顯式接口的調⽤，需要通過⼀個接口類型的變量來進⾏。
例：
SimpleType st = new SimpleType();
IDisposable d = st;
d.Dispose();
泛型接口有如下優點：
1、使用接口方法變為強類型。
2、泛型接口在操作值類型時，會減少裝箱操作。
3、類可以實現同一個接口若干次，只要使用不同的類型參數。
例：
Public sealed class Number:IComparable<Int32>,IComparable<String>
{
Private int32 m_val =5;
//實現IComparable<Int32>
Public Int32 CompareTo(Int32 n){return m_val.CompareTo(n);}
//實現IComparable<String>
Public Int32 CompareTo(String s){return m_val.CompareTo(Int32.Parse(s));}
}
委托
委托是.NET中的回調機制。將一個方法綁定到一個委托時，C#和CLR允許引用類型的協變（covariance）和反協變（contra-variance）。協變是指一個方法能返回一個從委托的返回類型派生出來的類型。反協變是指一個方法的參數類型可以是委托的參數類型的基類。但協變對於返回值類型或void的方法不適用。
例：
//MyCallback委托
Delegate object MyCallback(FileStream s);
//SomeMethod⽅法
String SomeMethod(Stream s);
上例中，SomeMethod的返回類型(String)繼承⾃委托返回類型(Object)，這種協變是允許的。SomeMethod的參數類型
(Stream)是委托的參數類型(FileStream)的基類。這種反協變是允許的。
鏈式委托指的是⽤⼀個委托回調多個⽅法，即⼀系列委托對象組成的集合。Delegate的公共靜態⽅法Combine⽤於添加⼀ 個委托到委托鏈，Remove⽅法⽤於從鏈中刪除⼀個委托對象。在C#中內置的+=與-=操作符簡化了這些操作。
例：
Internal delegate void Feedback(int32 value);
Feedback fb1 = new Feedback(….);
Feedback fb2 = new Feedback(….);
fbChain =(Feedback)Delegate.Combine(fbChain,fb1);
fbChain =(Feedback)Delegate.Combine(fbChain,fb2);
⼀組委托是按順序執⾏的，如果他們帶有返回值，只能得到最后⼀個委托的返回值，如果其間有委托⽅法出現致命錯誤，其它委托就⽆法執⾏。為了克服這些問題，產⽣了MulticastDelegate類，它的GetInvocationList⽅法⽤於顯式調⽤鏈中的每 ⼀個委托，並使⽤符合⾃⼰需求的任何算法。MulticastDelegate類是特殊的類型，只能由系統派⽣，Delegate類已經具備了 MulticastDelegate的能⼒。
委托的便捷實現：
1. 不構造委托對象
例：
internal sealed class AClass
{
public static void CallbackWithoutNewingADelegateObject()
{
ThreadPool.QueueUserWorkItem(SomeAsyncTask,5);
}
private static void SomeAsyncTask(Object o)
{
Console.WriteLine(o);
}
}
上例中ThreadPool類的靜態⽅法QueueUserWorkItem期望接收⼀個WaitCallback委托對象引⽤，該對象又包含⼀個 SomeAsyncTask⽅法引⽤。因為C#編譯器能夠⾃⼰進⾏推斷，所以我們可以省略構造WaitCallback對象的代碼。
2. 不定義回調⽅法
例：
internal sealed class AClass
{
public static void CallbackWithoutNewingADelegateObject()
{
ThreadPool.QueueUserWorkItem(delegate(Object obj){Console.WriteLine(obj);},5)
}
}
上例中⽤了⼀段代碼塊替代了回調⽅法名，編譯器會⾃動在類中增加⼀個經過命名的基於此代碼塊的回調⽅法。
3. 不指定回調⽅法的參數
例：
button1.Click += delegate(Object sender,EventArgs e){MessageBox.Show(“The Button was clicked”);}
//由於上述⽅法中沒有⽤到sender與e兩個參數，可簡寫為：
button1.Click+=delegate{MessageBox.Show(“ The Button was clicked”);}
4. 不需要將局部變量⼈⼯封裝到類中，即可傳給⼀個回調⽅法
事件
事件：在.NET中事件（event）是類的成員，與成員屬性和⽅法⼀樣。類型的事件，是對外提供的⾃⾝狀態的通知。外部類 型通過訂閱的形式與事件的發布類型進⾏協作。將事件與處理⽅法關聯起來的是委托。.NET中⽤event關鍵指定特定的委托 來為事件做出響應，這樣做可以限制其它⽅法對委托的調⽤(在內部定義委托為私有的，通過event公開，因此外部⽆法訪 問委托中的⽅法)。
設計線程安全的事件，必須顯⽰地控制事件的訂閱與注銷。
例：
internal class MailManager
{
//創建⼀個作為線程同步鎖的私有實例字段
private readonly Object m_eventLock = new Object();
//增加⼀個引⽤ 委托鏈表頭部的私有字段
private EventHadler<NewMailEventArgs> m_NewMail;
//增加⼀個事件成員
public event EventHandler<NewMailEventArgs> NewMail
{
//顯式實現add
add
{
//加私有鎖，並向委托鏈表增加⼀個處理程序以‘value’為參數
lock(m_eventLock){m_NewMail+=value;}
}
//顯式實現remove
remove
{
//加私有鎖，並向委托鏈表移除⼀個處理程序以‘value’為參數
lock(m_eventLock){m_NewMail -= value;}
}
}
//定義⼀個負責引發事件的⽅法，來通知已訂閱事件的對象事件已經發⽣，如果類是封裝的
//則需要將⽅法聲明為private和non-virtual
proteted virtual void OnNewMail(NewMailEventArgs e)
{
//出於線程安全考慮，將委托字段保存到⼀個臨時字段中
EventHadler<NewMailEventArgs> temp = m_NewMail;
if(temp!=null){temp(this,e);}
}
//將輸⼊轉化為希望的事件
public void SimulateNewMail(String from,String to,String subject)
{
//構建⼀個對象存放給事件接收者的信息
NewMailEventArgs e = new NewMailEventArgs(from,to,subject);
//引發
OnNewMail(e);
}
}
委托與事件
關鍵字“event”是個修飾詞，在絕⼤多數的情形中，被指定為委托（delegate）的對象和被指定為事件（event）的對象是可以互換的。然⽽，事件還有特殊之處：
● 事件就像⼀個委托類型的字段。該字段引⽤了⼀個代表事件處理器的委托，這些處理器是被添加到事件上的；
● 事件只能在聲明它的類中被調⽤，⽽所有能見到委托的地⽅都可以使⽤委托；
● 事件可以被包含在接口中⽽委托不可以；
● 事件有可被重寫的Add和Remove存取(acccessor)⽅法；
（九）、Linq表達式、異步處理
LINQ
語言集成查詢 (LINQ) 是一系列直接將查詢功能集成到 C# 語言的技術統稱，比如涵蓋：SQL 數據庫查詢、XML 文檔查詢、List對象查詢、Array對象查詢、String對象查詢……。 借助 LINQ，查詢成為了最高級的語言構造，就像類、方法和事件一樣。
示例：
class LINQQueryExpressions
{
static void Main()
{
// Specify the data source.
int[] scores = new int[] { 97, 92, 81, 60 };
// Define the query expression.
IEnumerable<int> scoreQuery =
from score in scores
where score > 80
select score;
// Execute the query.
foreach (int i in scoreQuery)
{
Console.Write(i + " ");
}
}
}
// Output: 97 92 81
更詳細的Linq用法請參考:
異步處理
異步是 .NET 中充分使用處理器核心資源的機制，異步機制直接處理多個核心上的阻塞 I/O 和並發操作以提高系統執行效率。
.NET 異步的特點：
1、等待 I/O 請求返回的同時，可通過生成處理更多請求的線程，處理更多的服務器請求。
2、等待 I/O 請求的同時生成 UI 交互線程，並通過將長時間運行的工作轉換到其他 CPU 核心，讓 UI 的響應速度更快。
使用基於 .NET 任務的異步模型可直接編寫綁定 I/O 和 CPU 的異步代碼。 該模型由 Task 和 Task<T> 類型以及 C# 和 Visual Basic 中的 async 和 await 關鍵字公開。 （有關特定語言的資源，請參見另請參閱部分。）
Task是用於實現稱之為並發 Promise 模型的構造。 簡單地說，它們“承諾”，會在稍后完成工作。
Task 表示不返回值的單個操作。
Task<T> 表示返回 T 類型的值的單個操作。
Task在當前線程上執行，且在適當時會將工作委托給操作系統。 可選擇性地通過 Task.Run API 顯式請求任務在獨立線程上運行。
示例：
//定義一個基於Task的異步方法
public Task<string> GetHtmlAsync()
{
// Execution is synchronous here
var client = new HttpClient();
return client.GetStringAsync("
https://www.dotnetfoundation.org");
}
//第二個異步方法
public async Task<string> GetFirstCharactersCountAsync(string url, int count)
{
// Execution is synchronous here
var client = new HttpClient();
// Execution of GetFirstCharactersCountAsync() is yielded to the caller here
// GetStringAsync returns a Task<string>, which is *awaited*
var page = await client.GetStringAsync(url);
// Execution resumes when the client.GetStringAsync task completes,
// becoming synchronous again.
if (count > page.Length)
{
return page;
}
else
{
return page.Substring(0, count);
}
}
//調用示例
var str = await GetHtmlAsync();
var str2 = await GetFirstCharactersCountAsync("https://www.dotnetfoundation.org",100);
更深入地了解 .NET 上的異步編程
三、.NET 上的 Web 開發: ASP.NET Core
.NET上的Web解決方案由ASP.NET Core 框架實現，某種程度上你可以將之理解為Java界的Spring MVC。ASP.NET 是經典.NET上的Web解決方案，我們建議新的Web應用應該選擇ASP.NET Core。
當前Web開發存在兩種主要的風格：MVC，Web API。MVC指的是模型--視圖--控制器的Web程序設計模式，而Web API指的是面向RESTful API場景的Web程序設計模式，它僅提供API調用的響應而不關心視圖。
ASP.NET Core
ASP.NET Core MVC 框架由如下基本組件構成：
路由
模型綁定
模型驗證
依賴關系注入
篩選器
區域
Web API
Razor 視圖引擎
強類型視圖
標記幫助程序
視圖組件
控制器：ASP.NET Core MVC 的Web請求入口是由Controller類型或其子類型的公共方法實現的，一般情況下每個請求入口都是一部分業務邏輯代碼的聚合。
例：
public class DefaultController : ControllerBase
{
public ActionResult<string> Index()
{
return "hello,world";
}
}
路由：ASP.NET Core MVC 建立在 ASP.NET CORE 的路由之上，是一個功能強大的 URL 映射組件，可用於生成具有易於理解和可搜索 URL 的應用程序。 它可讓你定義適用於搜索引擎優化 (SEO) 和鏈接生成的應用程序 URL 命名模式，而不考慮如何組織 Web 服務器上的文件。 可以使用支持路由值約束、默認值和可選值的方便路由模板語法來定義路由。
例：
routes.MapRoute(name: "Default", template: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
模型：ASP.NET Core MVC 模型綁定將客戶端請求數據（窗體值、路由數據、查詢字符串參數、HTTP 頭）轉換到控制器可以處理的對象中。 因此，控制器邏輯不必找出傳入的請求數據；它只需具備作為其操作方法的參數的數據。
例：
public async Task<IActionResult> Login(LoginViewModel model, string returnUrl = null) { ... }
模型驗證：ASP.NET Core MVC 通過使用數據注釋驗證屬性修飾模型對象來支持驗證。 驗證屬性在值發布到服務器前在客戶端上進行檢查，並在調用控制器操作前在服務器上進行檢查。
例：
using System.ComponentModel.DataAnnotations;
public class LoginViewModel
{
[Required]
[EmailAddress]
public string Email { get; set; }
[Required]
[DataType(DataType.Password)]
public string Password { get; set; }
[Display(Name = "Remember me?")]
public bool RememberMe { get; set; }
}
Razor視圖引擎: Razor 是一種緊湊、富有表現力且流暢的模板標記語言，用於使用嵌入式 C# 代碼定義視圖。 Razor 用於在服務器上動態生成 Web 內容。 可以完全混合服務器代碼與客戶端內容和代碼。我們可以在MVC工程中，往Controller添加請求入口的View文件，這些View文件代表視圖文件(.cshtml)，這些文件默認使用Razor視圖引擎來實現服務端渲染視圖。
例：
Index.cshtml:
<!-- 單行代碼塊 -->
@{ var myMessage = "Hello World"; }
<!-- 行內表達式或變量 -->
<p>The value of myMessage is: @myMessage</p>
<!-- 多行代碼塊 -->
@{
var greeting = "Welcome to our site!";
var weekDay = DateTime.Now.DayOfWeek;
var greetingMessage = greeting + " Today is: " + weekDay;
}
<p>The greeting is: @greetingMessage</p>
更深入的 Razor 介紹
http://www.w3school.com.cn/aspnet/razor_intro.asp
Web API: ASP.NET Core 支持使用 C# 創建 RESTful 服務，也稱為 Web API。 Web API 使用控制器響應這些請求，Web API 中的控制器是派生自 ControllerBase 的類。
例：
[Route("api/[controller]")]
[ApiController]
public class ValuesController : ControllerBase
{
public ActionResult<Pet> Create(Pet pet)
{
pet.Id = _petsInMemoryStore.Any() ? _petsInMemoryStore.Max(p => p.Id) + 1 : 1;
_petsInMemoryStore.Add(pet);
return CreatedAtAction(nameof(GetById),
new { id = pet.Id }, pet);
}
}
SignalR: ASP.NET Core SignalR 是一個開源代碼庫，它簡化了向應用添加實時 Web 功能的過程。 實時 Web 功能使服務器端代碼能夠即時將內容推送到客戶端。
SignalR 的適用對象：需要來自服務器的高頻率更新的應用。
例如：
游戲、社交網絡、投票、拍賣、地圖和 GPS 應用；
儀表板和監視應用；
協作應用，例如白板應用和團隊會議軟件；
需要通知的應用， 社交網絡、電子郵件、聊天、游戲、行程警示以及許多其他應用都使用通知；
SignalR 提供了一個用於創建服務器到客戶端遠程過程調用（RPC）的 API。 RPC 通過服務器端 .NET Core 代碼調用客戶端上的 JavaScript 函數。
以下是 ASP.NET Core SignalR 的一些功能：
1、自動管理連接。
2、向所有連接的客戶端廣播消息。 例如，聊天室。
3、將消息發送到特定的客戶端或客戶端組。
4、擴展以處理增加的流量。
更深入的了解.NET上的Web開發：
https://docs.microsoft.com/zh-cn/aspnet/core/?view=aspnetcore-2.2
四、.NET 上的ORM
EF6 & EF Core
EntityFramework 6.x (EF6) 是經典 .NET上的 ORM 框架，它功能全面在Windows上運行穩定。
EntityFramework Core (EF Core) 是 EntityFramework 的跨平台移植版本，目前功能上與 EF6 仍有差距，可以滿足絕大部分 CRUD 操作。
下圖是 EF6 與 EF Core 在數據庫支持上的對比：
其它ORM
dapper 是Stack Overflow貢獻的輕量級 ORM 框架，兼容.NET Core 和 .NET 4.5x，它直接擴展了.NET Connection 對象。
SmartSql 是一個包括ORM及延伸功能的數據、緩存讀寫與配置框架。
以上介紹的主要的ORM工具都可以在Github上找到其官方主頁。
五、.NET 微服務和容器化
.NET Core 是最早響應微服務與容器化部署的技術平台。.NET 團隊在Docker Hub 官網上維護着所有主要的 .NET Core 版本的 Docker 鏡像。
你可以在這個鏈接上找到這些鏡像： https://hub.docker.com/_/microsoft-dotnet-core
值得一提的是，.NET Core 在 Docker 上的性能表現超過了大部分其他同類技術平台。例如使用 Raygun 工具測試相同 Linux 環境的上運行的 Node.js 與 .NET Core 的性能對比，.NET Core 的性能是 Node.js 的2000%。
.NET Core 是天生為雲計算優化的技術平台，有着優良的可伸縮性，並兼容主流的雲計算平台，比如 Azure、AWS、阿里雲。
上圖是 .NET Core 上實現的微服務與 docker 容器部署的典型架構示例
關於如何設計、發布 .NET Core 的微服務到 Docker 鏡像，可以下載這個官方中文說明書：
https://dotnet.microsoft.com/download/thank-you/microservices-architecture-ebook-zh-cn
六、.NET平台與Java平台的互換性
| .NET | Java | |
| 包管理 |
nuget | Maven |
| Web場景開發 |
ASP.NET
ASP.NET Core
|
Spring Boot |
| ORM |
EntityFramework 6.x
EntityFramework Core
dapper
NHibernate
SmartSql
|
Hibernate
Mybatis
|
| 單元測試 |
MSUnit
XUnit.net
|
JUnit |
| Android/ios 開發 | Xamarin |
Android SDK
RoboVM
|
| Windows 開發 |
.NET Framework 4.x
.NET Core 3.0+
Mono |
Oracle JDK
Open JDK (free)
|
| Mac OS 開發 |
Mono
Xamarin/.NET Core
|
Oracle JDK
Open JDK(free)
|
| linux開發 |
Mono
.NET Core
|
Oracle JDK
Open JDK(free)
|
| docker支持 |
.NET Core
ASP.NET Core
Mono
|
Oracle JDK
Open JDK(free)
|
| AI/數據分析 |
ML.net
ONNX Runtime Microsoft Cognitive Toolkit(CNTK)
tensorflow.net
.NET for Apache Spark
|
Eclipse Deeplearning4j
Apache OpenNLP
Java-ML
Spark
Flink
Kafka
Storm
|
| 游戲開發 |
Unity (C#語言)
MonoGame
CRYENGINE
|
|
| IoT | .NET Core | Open IoT Stack for Java |
以上關於 .NET 平台及 Java 平台的比較信息來源於一小部分有代表性的技術棧，僅供參考。
關於 .NET 平台更多的生態內容可以參考這個鏈接：
https://github.com/thangchung/awesome-dotnet-core
感謝 .NET 社群中的朋友幫忙審校。
參考鏈接：