系列文章導(dǎo)航：

.NET Discovery 系列之一--string從入門到精通(上)

.NET Discovery 系列之二--string從入門到精通(勘誤版下)

.NET Discovery 系列之三--深入理解.NET垃圾收集機(jī)制(上)

.NET Discovery 系列之四--深入理解.NET垃圾收集機(jī)制(下)

.NET Discovery 系列之五--Me JIT(上)

.NET Discovery 系列之六--Me JIT(下)

.NET Discovery 系列之七--深入理解.NET垃圾收集機(jī)制(拾貝篇)

　　接上文

　　在初始化時(shí)，HashTable中各個(gè)方法指向的并不是對應(yīng)的內(nèi)存入口地址，而是一個(gè)JIT預(yù)編譯代理，這個(gè)函數(shù)負(fù)責(zé)將方法編譯為本地代碼。注意，這里JIT還沒有進(jìn)行編譯，只是建立了方法表！

　　下表(表1)為首次加載調(diào)用時(shí)HashTable的情況：

　　表1 方法表示意

　　好了有了這個(gè)HashTable后，JIT開始編譯第一個(gè)被調(diào)用的方法A.a1("First")，這是由一個(gè)JIT內(nèi)部函數(shù)來完成的(上面提到的)，遺憾的事，目前還沒有發(fā)現(xiàn)介紹這個(gè)函數(shù)的相關(guān)資料，有些書中稱它為“JIT編譯者”，那本文也這么稱呼它吧。

　　下圖為首次調(diào)用方法時(shí)的示意圖：

圖2 觸發(fā)JIT編譯

　　JIT借助元數(shù)據(jù)和IL生成被調(diào)用方法的本地代碼后，會將這些代碼緩存在動態(tài)內(nèi)存中，然后修改HashTable中對應(yīng)方法的入口地址，將其修改為本地代碼的內(nèi)存片地址(如表2所示)，并將這個(gè)地址返回給CLR經(jīng)行執(zhí)行，A.a1("First")執(zhí)行完畢，代碼繼續(xù)運(yùn)行。

運(yùn)行至A.a1("Second ")時(shí)，會直接執(zhí)行A.a1()方法的內(nèi)存代碼，不會進(jìn)行再次編譯，表2 為再次加載時(shí)HashTable的情況。

表2 方法表變化

再次加載流程示意圖：

圖3 未觸發(fā)JIT編譯

圖4 方法表、方法描述、預(yù)編譯代理關(guān)系

　　圖2中所示的MS核心引擎指的是一個(gè)叫做MSCorEE的DLL，即Microsoft .NET Runtime Execution Engine，它是一個(gè)橋接DLL，連同mscorwks.dll主要完成以下工作：

1. 查找程序集中包含的對應(yīng)類型清單，并調(diào)用元數(shù)據(jù)遍歷出包含的方法。
2. 結(jié)合元數(shù)據(jù)獲得這個(gè)方法的IL。
3. 分配內(nèi)存。
4. 編譯IL為本地代碼，并保存在第3步所分配的內(nèi)存中。
5. 將類型表(就是指上文中提到的HashTable)中方法地址修改為第3步所分配的內(nèi)存地址。
6. 跳轉(zhuǎn)至本地代碼中執(zhí)行。

　　所以隨著程序的運(yùn)行時(shí)間增加，越來越多的方法的IL被編譯為本地代碼，JIT的調(diào)用次數(shù)也會不斷減少。

　　下面借助WinDbg來證實(shí)以上的說法，示例中的源程序可以到這里下載到：

http://files.cnblogs.com/isline/IsLine.JITTester.rar

　　代碼中定義了3個(gè)類，分別為A、B、C，在“GO”按鈕按下后，將調(diào)用類型A中的a1()方法，而Form1_Load 中什么也不做，目的是程序運(yùn)行后，在空載的情況下查看方法描述對應(yīng)地址入口的情況。

　　好，第一步運(yùn)行JITTester.exe程序，并打開WinDbg附加這個(gè)進(jìn)程

圖 5 附件進(jìn)程

　　第二步，附加進(jìn)程成功后，在WinDbg中加載SOS.dll

圖6 加載SOS.dll

　　第三步，使用name2ee命令遍歷所有已加載模塊，name2ee格式為name2ee *! [程序集].[類型]

圖7 查看類型信息

　　回車后注意高亮區(qū)域的信息：

圖8 JIT前A類型的信息

　　高亮區(qū)域顯示的是“”，這說明雖然運(yùn)行和程序，但未點(diǎn)擊按鈕時(shí)，A類型未被JIT，因?yàn)樗€沒有入口地址。這一點(diǎn)體現(xiàn)了即時(shí)、按需編譯的思想。

　　同樣，!name2ee *!JITTester.B和!name2ee *!JITTester.C命令會得到同樣的結(jié)果。

　　好，現(xiàn)在做第4步操作，Detach Debuggee進(jìn)程，并回到程序中點(diǎn)擊“GO”按鈕

圖9 點(diǎn)擊按鈕

　　第五步 重新附加進(jìn)程(參考第一步)，這時(shí)程序已經(jīng)調(diào)用了new A().a1()方法，并重新執(zhí)行命令!name2ee *!JITTester.A ，注意高亮部分

圖10 JIT后A類型的信息

　　和圖8中的信息比較，圖10中的方法表地址已經(jīng)變?yōu)镴IT后的內(nèi)存地址，這時(shí)圖4中的Stub槽將被一條強(qiáng)制跳轉(zhuǎn)語句替換，跳轉(zhuǎn)目標(biāo)與該地址有關(guān)。這一點(diǎn)說明JIT在大多情況下，只編譯一次代碼。

　　同樣命令查看B類型：

圖11 JIT后B類型的信息

　　該類型未被調(diào)用，所以還未被JIT。

　　C類型：

圖12 JIT后C類型的信息　　　　

　　由于實(shí)例化A類型時(shí)和C類型相關(guān)，所以C類型已經(jīng)JIT了。

　　第三節(jié)．Native Image Generator

　　Native Image Generator中文譯為本地代碼生成器，我更習(xí)慣叫它“本地映像”，因?yàn)橥ㄟ^工具NGen.exe生成的本地代碼是無法部分載入的，這意味著操作系統(tǒng)會加載整個(gè)程序集文件。

    上一節(jié)中提到過，有兩種方法可以獲得本地代碼，JIT方式和Native Image Generator方式，JIT方式是在運(yùn)行時(shí)動態(tài)編譯需要的代碼，而NGen.exe會創(chuàng)建托管程序集的本機(jī)映像，并且將該映像安裝到GAC中，運(yùn)行該程序集時(shí)，就會自動使用該本機(jī)映像而不是JIT它們。

　　這聽起來似乎很美妙，但是你必須做好以下準(zhǔn)備：

1. 當(dāng)FrameWork版本、CPU類型、操作系統(tǒng)版本發(fā)生變化時(shí)，.NET會恢復(fù)JIT機(jī)制。
2. NGen.exe工具并不能避免發(fā)布IL，事實(shí)上，即使使用NGen.exe工具，CLR依然會使用到元數(shù)據(jù)和IL。 
3. 忽略了局部性原理(上一節(jié)中提到的)，系統(tǒng)會加載整個(gè)映像文件到內(nèi)存中，并很可能重定位文件，修正內(nèi)存地址引用。 
4. NGen.exe生成的代碼無法在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，無法直接訪問靜態(tài)資源，也無法在應(yīng)用程序域之間共享程序集。 

　　此外，JIT不但有編譯的本事，還會根據(jù)內(nèi)存資源情況換出使用率低的代碼，節(jié)省資源，這對于一些基于.NET平臺的電子產(chǎn)品是很重要的。

　　所以，除非你已十分清楚程序性能是由于首次編譯造成的性能問題，否則盡量不要人工生成本地代碼。

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