.Net的类型构造器-static构造函数
品味細(xì)節(jié)，深入.NET的類(lèi)型構(gòu)造器
轉(zhuǎn)載自：http://msdn.microsoft.com/zh-cn/dd368012.aspx
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1 引言
今天Artech 兄在《關(guān)于 Type Initializer和 BeforeFieldInit的問(wèn)題，看看大家能否給出正確的解釋 》一文中讓我們認(rèn)識(shí)了一個(gè)關(guān)于類(lèi)型構(gòu)造器調(diào)用執(zhí)行的有趣示例，其中也相應(yīng)提出了一些關(guān)于beforefieldinit 對(duì)于類(lèi)型構(gòu)造器調(diào)用時(shí)機(jī)的探討，對(duì)于我們很好的理解類(lèi)型構(gòu)造器給出了一個(gè)很好的應(yīng)用實(shí)踐體驗(yàn)。
作為補(bǔ)充，本文希望從基礎(chǔ)開(kāi)始再層層深入，把《關(guān)于Type Initializer 和 BeforeFieldInit 的問(wèn)題，看看大家能否給出正確的解釋》一文中沒(méi)有解釋的概念和原理，進(jìn)行必要的補(bǔ)充，例如更全面的認(rèn)識(shí)類(lèi)型構(gòu)造器，認(rèn)識(shí)BeforeFieldInit 。并在此基礎(chǔ)上，探討一點(diǎn)關(guān)于類(lèi)型構(gòu)造器的實(shí)踐應(yīng)用，同時(shí)期望能夠回答其中示例運(yùn)行的結(jié)果。
廢話少說(shuō)，我們開(kāi)始。
2 認(rèn)識(shí)對(duì)象構(gòu)造器和類(lèi)型構(gòu)造器
在.NET 中，一個(gè)類(lèi)的初始化過(guò)程是在構(gòu)造器中進(jìn)行的。并且根據(jù)構(gòu)造成員的類(lèi)型，分為類(lèi)型構(gòu)造器（.cctor ）和對(duì)象構(gòu)造器（.ctor ）， 其中.cctor 和.ctor 為二者在IL 代碼中的指令表示。.cctor 不能被直接調(diào)用，其調(diào)用規(guī)則正是本文欲加闡述的重點(diǎn)，詳見(jiàn)后文的分析；而.ctor 會(huì)在類(lèi)型實(shí)例化時(shí)被自動(dòng)調(diào)用。
基于對(duì)類(lèi)型構(gòu)造器的探討，我們有必要首先實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的類(lèi)定義，其中包括普通的構(gòu)造器和靜態(tài)構(gòu)造器，例如
我們將上述代碼使用ILDasm.exe 工具反編譯為IL 代碼，可以很方便的找到相應(yīng)的類(lèi)型構(gòu)造器和對(duì)象構(gòu)造器的影子，如圖
然后，我們簡(jiǎn)單的來(lái)了解一下對(duì)象構(gòu)造器和類(lèi)型構(gòu)造器的概念。
- 對(duì)象構(gòu)造器（.ctor ）
在生成的IL 代碼中將可以看到對(duì)應(yīng)的ctor ，類(lèi)型實(shí)例化時(shí)會(huì)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的構(gòu)造器進(jìn)行類(lèi)型初始化的操作。
- 類(lèi)型構(gòu)造器（.cctor ）
用于執(zhí)行對(duì)靜態(tài)成員的初始化，在.NET 中，類(lèi)型在兩種情況下會(huì)發(fā)生對(duì).cctor 的調(diào)用：
1. 為靜態(tài)成員指定初始值，例如上例中只有靜態(tài)成員初始化，而沒(méi)有靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)時(shí)，.cctor 的IL 代碼實(shí)現(xiàn)為：
2. 實(shí)現(xiàn)顯式的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)，例如上例中有靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)存在時(shí)，將首先執(zhí)行靜態(tài)成員的初始化過(guò)程，再執(zhí)行靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)初始化過(guò)程，.cctor 的IL 代碼實(shí)現(xiàn)為：
同時(shí)，我們必須明確一些靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)的基本規(guī)則，包括：
- 必須為靜態(tài)無(wú)參構(gòu)造函數(shù)，并且一個(gè)類(lèi)只能有一個(gè)。
- 只能對(duì)靜態(tài)成員進(jìn)行初始化。
- 靜態(tài)無(wú)參構(gòu)造函數(shù)可以和非靜態(tài)無(wú)參構(gòu)造函數(shù)共存，區(qū)別在于二者的執(zhí)行時(shí)間，詳見(jiàn)《你必須知道的.NET 》7.8 節(jié) “ 動(dòng)靜之間：靜態(tài)和非靜態(tài)” 的論述，其他更多的區(qū)別和差異也詳見(jiàn)本節(jié)的描述。
3 深入執(zhí)行過(guò)程
因?yàn)轭?lèi)型構(gòu)造器本身的特點(diǎn)，在一定程度上決定了.cctor 的調(diào)用時(shí)機(jī)并非是一個(gè)確定的概念。因?yàn)轭?lèi)型構(gòu)造器都是private 的，用戶不能顯式調(diào)用類(lèi)型構(gòu)造器。所以關(guān)于類(lèi)型構(gòu)造器的執(zhí)行時(shí)機(jī)問(wèn)題在.NET 中主要包括兩種方案：
- precise 方式
- beforefieldinit 方式
二者的執(zhí)行差別主要體現(xiàn)在是否為類(lèi)型實(shí)現(xiàn)了顯式的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)，如果實(shí)現(xiàn)了顯式的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)，則按照precise 方式執(zhí)行；如果沒(méi)有實(shí)現(xiàn)顯式的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)，則按照beforefieldinit 方式執(zhí)行。
為了說(shuō)清楚類(lèi)型構(gòu)造器的執(zhí)行情況，我們首先在概念上必須明確一個(gè)前提，那就是precise 的語(yǔ)義明確了.cctor 的調(diào)用和調(diào)用存取靜態(tài)成員的時(shí)機(jī)存在精確的關(guān)系，所以換句話說(shuō)，類(lèi)型構(gòu)造器的執(zhí)行時(shí)機(jī)在語(yǔ)義上決定于是否顯式的聲明了靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)，以及存取靜態(tài)成員的時(shí)機(jī)，這兩個(gè)因素。
我們還是從User 類(lèi)的實(shí)現(xiàn)說(shuō)起，一一過(guò)招分析這兩種方式的執(zhí)行過(guò)程。
3.1 precise 方式
首先實(shí)現(xiàn)顯式的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)方案，為：
對(duì)應(yīng)的IL 代碼為：
為了進(jìn)行對(duì)比分析，我們需要首先分析beforefieldinit 方式的執(zhí)行情況，所以接著繼續(xù)。。。
3.2 beforefieldinit 方式
為User 類(lèi)型，不實(shí)現(xiàn)顯式的靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)方案，為：
3.3 分析差別
從IL 代碼的執(zhí)行過(guò)程而言，我們首先可以了解的是在顯式和隱式實(shí)現(xiàn)類(lèi)型構(gòu)造函數(shù)的內(nèi)部，除了添加新的初始化操作之外，二者的實(shí)現(xiàn)是基本相同的。所以要找出兩種方式的差別，我們最終將著眼點(diǎn)鎖定在二者元數(shù)據(jù)的聲明上，隱式方式多了一個(gè)稱(chēng)為beforefieldinit 標(biāo)記的指令。
那么，beforefieldinit 究竟表示什么樣的語(yǔ)義呢？Scott Allen 對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的解釋：beforefieldinit 為CLR 提供了在任何時(shí)候執(zhí)行.cctor 的授權(quán)，只要該方法在第一次訪問(wèn)類(lèi)型的靜態(tài)字段之前執(zhí)行即可。
所以，如果對(duì)precise 方式和beforefieldinit 方式進(jìn)行比較時(shí)，二者的差別就在于是否在元數(shù)據(jù)聲明時(shí)標(biāo)記了beforefieldinit 指令。precise 方式下，CLR 必須在第一次訪問(wèn)該類(lèi)型的靜態(tài)成員或者實(shí)例成員之前執(zhí)行類(lèi)型構(gòu)造器，也就是說(shuō)必須剛好在存取靜態(tài)成員或者創(chuàng)建實(shí)例成員之前完成類(lèi)型構(gòu)造器的調(diào)用；beforefieldinit 方式下，CLR 可以在任何時(shí)候執(zhí)行類(lèi)型構(gòu)造器，一定程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)執(zhí)行性能的優(yōu)化，因此較precise 方式更加高效。
值得注意的是，當(dāng)有多個(gè)beforefieldinit 構(gòu)造器存在時(shí)，CLR 無(wú)法保證這多個(gè)構(gòu)造器之間的執(zhí)行順序，因此我們?cè)趯?shí)際的編碼時(shí)應(yīng)該盡量避免這種情況的發(fā)生。
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備注:
假設(shè)有下面的一個(gè)類(lèi)
class MyTest{
public static int Number = 1;
public MyTest()
{
Number++;
}
}
被下面的方法調(diào)用
private void Test(){
var t1 = new MyTest();
t1 = null;
var t2 = new MyTest();
}
這里有三行代碼，下面是不同時(shí)間MyTest.Number值的變化：
時(shí)間 MyTest.Number的值
第一行執(zhí)行前???????????0
第一行執(zhí)行后?????????? 2
第二行執(zhí)行后?????????? 2（即使實(shí)例被置為null，但是靜態(tài)值還是常駐內(nèi)存的）
第三行執(zhí)行后???????????3
posted on 2011-08-23 17:38 cutebear 閱讀(...) 評(píng)論(...) 編輯 收藏轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/bear831204/archive/2011/08/23/2151077.html
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