全新的.NET解釋器 - Mono已經(jīng)到來

Mono通過新的運(yùn)行代碼方式，完善了自己的即時(shí)編譯器和靜態(tài)編譯器。

2001年，Mono項(xiàng)目正式開始，Mono開發(fā)團(tuán)隊(duì)為.NET指令集編寫了一個(gè)解釋器，用于在Linux上引導(dǎo)一個(gè)自托管的.NET開發(fā)環(huán)境。

當(dāng)時(shí)認(rèn)為解釋器只是一個(gè)臨時(shí)工具，可以在建立一個(gè)Just-in-Time（JIT）編譯器的時(shí)候使用它。解釋器（mint）和JIT引擎（mono）一直保持同步存在的狀態(tài)，直到可以將JIT引擎移植到所有支持的平臺(tái)。

當(dāng)引入泛型時(shí)，同時(shí)保留解釋器和JIT引擎的工程成本變得很高，不再值得，所以去掉了解釋器。

稍后會(huì)介紹.NET代碼的全靜態(tài)編譯。這也是引入禁止目標(biāo)平臺(tái)生成動(dòng)態(tài)代碼的技術(shù)。iOS是這方面的主要驅(qū)動(dòng)者，它開啟了允許Mono運(yùn)行在PlayStation和Xbox等游戲機(jī)上的大門。

全靜態(tài)編譯的主要缺點(diǎn)是：每次更新代碼時(shí)都必須重新創(chuàng)建一個(gè)全新的可執(zhí)行文件。這是一個(gè)緩慢的過程，不適合于實(shí)踐的互動(dòng)式發(fā)展。

例如，一些游戲開發(fā)者喜歡在不觸發(fā)完整的重新編譯情況下，調(diào)整自己的游戲代碼。靜態(tài)編譯使這種情況變得不切實(shí)際，所以他們?cè)谟螒虼a中嵌入腳本語言，來快速迭代和調(diào)整。

.NET缺乏動(dòng)態(tài)功能，這也妨礙了.NET作為教學(xué)或原型開發(fā)工具在一些環(huán)境中的使用。一些像Xamarin Workbooks或簡(jiǎn)單的腳本的工具，不能使用.NET語言，不得不求助于平臺(tái)上的其它解決方案。

Frank Krueger在構(gòu)建Continuous IDE時(shí)，需要iOS上的這樣的環(huán)境，所以他用F＃編寫了自己的.NET解釋器，以便讓他在iPad上擁有一個(gè)完整的 .NET開發(fā)環(huán)境。

為了解決這些問題并支持一些內(nèi)部的微軟產(chǎn)品，又重新迎回了Mono解釋器。

新的Mono解釋器

現(xiàn)在再次迎回了Mono的舊解釋器，并升級(jí)了它對(duì).NET的支持，同時(shí)還加入了對(duì)泛型的支持，使其升級(jí)為運(yùn)行.NET，現(xiàn)在2017年它已經(jīng)正式存在了。接下來Mono會(huì)增加對(duì)混合模式執(zhí)行的支持。

Mono現(xiàn)在運(yùn)行在WebAssembly上就是其中的一種方式（另一種方式是使用LLVM的靜態(tài)編譯）。

解釋器現(xiàn)在是Mono的重要部分，它通過了大量的測(cè)試套件的大部分測(cè)試，現(xiàn)在你就可以在通過源代碼構(gòu)建Mono的時(shí)候使用它，如下所示：

$ mono --interpreter yourassembly.exe

混合模式執(zhí)行

盡管目前獨(dú)立的解釋器已經(jīng)非常成熟了，但是Mono開發(fā)團(tuán)隊(duì)目前正在開發(fā)一種能夠可以將解釋的代碼與靜態(tài)編譯的代碼或即時(shí)編譯的代碼混合起來的配置，稱之為混合模式執(zhí)行。

對(duì)于像iOS，PlayStation和Xbox這樣的平臺(tái)，混合模式執(zhí)行意味著你可以預(yù)編譯核心庫(kù)或核心應(yīng)用程序，并且仍然支持動(dòng)態(tài)加載和執(zhí)行代碼。在擁有使用LLVM優(yōu)化所有核心庫(kù)的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，仍具有運(yùn)行某些動(dòng)態(tài)代碼的靈活性。

這將允許游戲開發(fā)者在他們的系統(tǒng)上使用.NET語言進(jìn)行原型設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)和調(diào)整游戲代碼，而不必重新編譯應(yīng)用程序。

這將為在使用 .NET語言的設(shè)備上，進(jìn)行可編寫腳本應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)打開大門。

未來的工作

Mono開發(fā)團(tuán)隊(duì)正在擴(kuò)展解釋器的能力來處理各種有趣的場(chǎng)景，下面是一些當(dāng)前的項(xiàng)目：

• 提升Mono的靜態(tài)編譯

Mono的完整AOT編譯版本不帶有System.Reflection.Emit，這有幾個(gè)用途。

System.Linq.Expressions API已經(jīng)廣泛應(yīng)用于許多高級(jí)場(chǎng)景，例如實(shí)體框架或用戶利用C＃編譯器將表達(dá)式解析到表達(dá)式樹中，你可能已經(jīng)在如下場(chǎng)景中看到了代碼：

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

在完整的AOT場(chǎng)景中，設(shè)計(jì)實(shí)體框架和上述工作的方式都會(huì)通過上面的Expression 類集成到解釋器中。雖然這個(gè)expression解釋器有局限性，但也是一個(gè)很大的解釋器。

通過啟用System.Reflection.Emit解釋器，可以去除大量的代碼。

這也使得為 .NET構(gòu)建的腳本語言，能夠工作在靜態(tài)編譯的環(huán)境中，如IronPython，IronRuby和IronScheme。

為了做到這一點(diǎn)，Mono開發(fā)團(tuán)隊(duì)正在完成混合模式執(zhí)行的工作。這意味著解釋的代碼補(bǔ)充了現(xiàn)有的靜態(tài)編譯的 .NET代碼。

• 更好的隔離

之前未能解決開發(fā)者在部署應(yīng)用APP時(shí)的熱加載問題，Mono開發(fā)團(tuán)隊(duì)正在完成對(duì)AppDomain的支持，以便啟用此方案。 

• 正在研究混合模式選項(xiàng)

Mono開發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)某些程序通過解釋器解釋之后，會(huì)比使用JIT引擎來執(zhí)行運(yùn)行更快。

因此打算研究混合執(zhí)行模式，或者稱為分層編譯?？梢宰尳忉屍鲌?zhí)行一些對(duì)性能不敏感的代碼，例如，靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)或其他只能運(yùn)行一次的初始化代碼，以便達(dá)到減少內(nèi)存使用量，減少生成的代碼使用率和執(zhí)行時(shí)間的目的。

另一個(gè)方案是在解釋模式下運(yùn)行代碼，如果超過某個(gè)閾值，則切換到該方法的JIT編譯實(shí)現(xiàn)，或者使用屬性來注釋遇到的問題和不值得進(jìn)行優(yōu)化的方法。

Mono下載地址：http://www.mono-project.com/download/

原文鏈接：http://www.mono-project.com/news/

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