C# 程序集

一、概述

1. 程序集是.NET应用程序的部署单元

   程序集是.NET应用程序的部署单元。
   程序集是自我描述的安装单元，由一个或多个文件组成。
   通常扩展名是EXE或DLL的.NET可执行程序称为程序集。
   .NET程序集包含元数据。

2. 程序集的特性
   • 程序集是自我描述的。
   • 版本的相互依赖性在程序集的清单中记录。
   • 程序集可以并行加载。
   • 应用程序使用应用程序域来确保其独立性。
   • 安装简单。

3. 程序集的结构

   程序集由描述它的元数据、描述导出类型和方法的类型元数据、MSIL代码和资源组成。

4. 程序集的清单
   程序集清单是元数据的一部分，描述了程序集和引用它所需要的所有信息和依赖关系。
   • 标识（名称、版本、文化和公钥）。
   • 属于该程序集的一个文件列表。
   • 引用程序集的列表。
   • 一组许可请求——运行这个程序集所需要的许可。
   • 导出的类型。

5. 命名空间和程序集

   命名空间完全独立于程序集。
   在一个程序集中可以有不同的命名空间，一个命名空间也可以分布在多个程序集中。
   命名空间是类名的一种扩展，属于类名范畴。

6. 私有和共享程序集
   私有程序集在应用程序所在目录下或子目录中。
   私有程序集需要注意命名冲突。
   使用共享程序集时，需要注意：程序集必须是唯一的，有强名（唯一的名称，强制的版本号）

7. 辅助程序集
   辅助程序集是只包含资源的程序集，它尤其适用于本地化。

8. 查看程序集
   ildasm，这是一个MSIL反汇编程序。命令行运行ildasm，把程序集作为其参数或File|Open菜单。
   还有.NET Reflector是用于分析程序集的工具。

二、构建程序集

1. 创建模块和程序集

   模块是一个没有程序集特性的DLL。

   csc /target:module hello.cs
   创建模块hello.netmodule
ildasm hello.netmodule查看这个模块。

   /addmodule选项，可以把模块添加到现有的程序集中。

   创建一个A.cs类文件，然后csc /target:module A.cs编译，生成了A.netmodule文件，它不包括程序集的信息；下面生成一个程序集B，它包括模块A.netmodule，命令如下：csc /target:library /addmodule:A.netmodule /out:B.dll，然后使用IL查看程序集：ildasm B.dll；如图所示：
   

   在使用IL查看程序集时，只能找到一个清单。

   模块的作用是更快地启动程序集，因为不是所有类都在一个文件中，模块只在需要时加载。另外可以使程序集可以使用多种编程语言来创建。

2. 程序集的属性
   • ./Solution Explorer/Properties/AssemblyInfo.cs文件，可以使用一般的源代码编辑器配置程序集的属性。
   • assembly前缀把属性标记为全局属性。
   • 程序集的全局属性与特定的语言元素无关，用于程序集属性的参数是命名空间System.Reflection、System.Runtime.Compiler Services、System.Runtime.InteropServices中的类。
   • System.Reflection命名空间中定义的程序集属性列表：

   
   在VS中，可以右键项目 - 属性 - 应用程序设置 - 程序集信息 来配置这些属性：

   

   

3. 动态加载和创建程序集
   在开发期间，添加对程序集的引用，该程序集中的类型就可用于编译器。
   可以变成加载程序集。为此可以使用类Assembly的静态方法Load()，这个方法是重载的，可以使用AssemblyName给它传送程序集的名称或字节数组。
   例子：使用WPF，输入代码，点击按钮执行并将结果显示到TextBlock中。
   

   创建类CodeProvider，定义方法CompileAndRun()，编译文本框中的代码，启动所生成的方法。代码如下：

   using System;
   using System.CodeDom.Compiler;
   using System.IO;
   using System.Reflection;
   using System.Text;
   using Microsoft.CSharp;
   namespace 动态加载和创建程序集
   {
   public class CodeProvider
   {
       private string prefix =
           "using System;" +
           "public static class Driver" +
           "{" +
           "public static void Run()" +
           "{";
   
       private string postfix =
           "}" +
           "}";
       public string CompileAndRun(string input, out bool hasError)
       {
           hasError = false;
           string returnData = null;
   
           CompilerResults results = null;
           using (CSharpCodeProvider provider = new CSharpCodeProvider())
           {
               CompilerParameters options = new CompilerParameters();
               options.GenerateInMemory = true;
   
               StringBuilder sb = new StringBuilder();
               sb.Append(prefix);
               sb.Append(input);
               sb.Append(postfix);
   
               results = provider.CompileAssemblyFromSource(
                   options, sb.ToString());
           }
   
           if(results.Errors.HasErrors)
           {
               hasError = true;
               StringBuilder errorMessage = new StringBuilder();
               foreach (CompilerError error in results.Errors)
               {
                   errorMessage.AppendFormat("{0} {1}", error.Line, error.ErrorText);
               }
   
               returnData = errorMessage.ToString();
           }
           else
           {
               TextWriter temp = Console.Out;
               StringWriter writer = new StringWriter();
               Console.SetOut(writer);
               Type driverType = results.CompiledAssembly.GetType("Driver");
   
               driverType.InvokeMember("Run", BindingFlags.InvokeMethod | BindingFlags.Static | BindingFlags.Public, null, null, null);
               Console.SetOut(temp);
   
               returnData = writer.ToString();
           }
   
           return returnData;
       }
   
   }
   }

   按钮的Click事件连接到Compile_Click方法上：实例化CodeProvider类，调用方法CompileAndRun()；从文本框textCode中提取输入，把结果写到TextBlock控件textOutput中：

   private void Compile_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
       {
           CodeProvider driver = new CodeProvider();
           bool isError;
           textOutput.Text = driver.CompileAndRun(textCode.Text, out isError);
           if(isError)
           {
               textOutput.Background = Brushes.Red;
           }
       }

   程序运行结果如图所示：

   

4. 应用程序域
   .NET的应用程序边界：应用程序域。

   使用托管IL代码，运行库就不能访问同一个进程中的另一个应用程序的内存。多个应用程序可以运行在一个进程的多个应用程序域中。

   AppDomain类用于创建和中断应用程序域，加载和卸载程序集和类型、枚举域中的程序集和线程。

   例子：创建控制台程序AssemblyA，在Main()方法中添加Console.WriteLine()，再添加一个类Demo，其构造函数的参数是两个int值，用AppDomain类创建实例。

   namespace AssemblyA
   {
   class Program
   {
       static void Main(string[] args)
       {
           Console.WriteLine("Main in domain {0} called", AppDomain.CurrentDomain.FriendlyName); ;
           Console.ReadKey();
       }
   }
   }

   namespace AssemblyA
   {
   public class Demo
   {
       public Demo(int val1, int val2)
       {
           Console.WriteLine("Constructor with the values {0}, {1}" + " in domain {2} called", val1, val2, AppDomain.CurrentDomain.FriendlyName);
       }
   }
   }

   运行结果如下图所示：

   

   接着创建控制台程序DomainTest，首先使用AppDomain类的FriendlyName属性显示当前域的名称；调用CreateDomain()方法，创建一个新的应用程序域New AppDomain，然后把程序集AssemblyA加载到新域中，通过调用ExecuteAssembly()来调用Main()方法：

   namespace DomainTest
   {
   class Program
   {
       static void Main(string[] args)
       {
           AppDomain currentDomain = AppDomain.CurrentDomain;
           Console.WriteLine(currentDomain.FriendlyName);
   
           AppDomain secondDomain = AppDomain.CreateDomain("New AppDomain");
           secondDomain.ExecuteAssembly("AssemblyA.exe");
           /*secondDomain.CreateInstance(
               "AssemblyA",
               "AssemblyA.Demo",
               true,
               System.Reflection.BindingFlags.CreateInstance,
               null,
               new object[] { 7, 3 }, null, null, null);*/
   
           Console.ReadKey();
       }
   }
   }

   启动程序前先把Assembly.exe复制到当前项目目录下./bin/Debug，运行结果：
   

   看到第二行New AppDomain中新加载的程序集的输出结果里看不到AssemblyA.exe的执行，因为没有创建新的进程；用CreateInstance()替代ExecuteAssembly()方法：它的第一个参数是程序集名称，第二个参数定义了应实例化的类，第三个参数true表示不区分大小写，System.Reflection.BindingFlags.CreateInstance是一个绑定标志枚举值，指定应调用的构造函数；只需要将上面代码secondDomain.ExecuteAssembly("AssemblyA.exe");注释掉，下面/**/中的代码取消注释，运行结果如下：
   
   在运行期间，主应用程序域会自动创建。ASP.NET为每个运行在Web服务器上的Web应用程序创建一个应用程序域；Internet Explorer创建运行托管控件的应用程序域；对于应用程序，卸载程序集只能通过中断应用程序域来进行。

   如果程序集是动态加载的，且需要在使用完后卸载程序集，应用程序域就是非常有用的。在主程序域中，不能删除已加载的程序集，但可以终止应用程序域，在该应用程序域中加载的所有程序集都会从内存中清除出去。

   修改之前的WPF程序：添加一个新类，使用CreateInstanceAndUnwrap()实例化类CodeDriver，调用CompileAndRun()方法，之后再次卸载新应用程序域。

   namespace 动态加载和创建程序集
   {
   public class CodeDriverInAppDomain
   {
       public string CompileAndRun(string code, out bool hasError)
       {
           AppDomain codeDomain = AppDomain.CreateDomain("CodeDriver");
           CodeDriver codeDriver = (CodeDriver)
               codeDomain.CreateInstanceAndUnwrap(
                   "动态加载和创建程序集",
                   "动态加载和创建程序集.CodeDriver");
           string result = codeDriver.CompileAndRun(code, out hasError);
   
           AppDomain.Unload(codeDomain);
   
           return result;
       }
   }
   }

   要在另一个应用程序域中访问类CodeDriver，类CodeDriver就必须派生于基类MarshalByRefObject。所以CodeDriver.cs修改：

   namespace 动态加载和创建程序集
   {
   public class CodeDriver : MarshalByRefObject
   {
       ...
   }

   按钮事件处理程序可以修改为使用新类CodeDriverInAppDomain：

   private void Compile_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
   {
      //CodeDriver driver = new CodeDriver();
      CodeDriverInAppDomain driver = new CodeDriverInAppDomain();
      bool isError;
      textOutput.Text = driver.CompileAndRun(textCode.Text, out isError);
      if(isError)
      {
          textOutput.Background = Brushes.Red;
      }
   }

   使用AppDomain类的GetAssemblies()方法，可以查看应用程序域中加载的程序集。

5. 共享程序集
   共享程序集必须有一个强名
   共享程序集必须有一个强名，来唯一地标识该程序集。
   强名由以下组成：
   • 程序集本身的名称
   • 版本号
   • 公钥
   • 文化

为了唯一地标识公司中的程序集，应使用命名空间层次结构来给类命名。

查看全局程序集缓存：在`C:Windowsassembly `  目录下 。
程序集查看器可以使用Windows资源管理器查看和删除程序集。`gacutil.exe`工具可以使用命令行安装、卸载和显示程序集。

**创建共享程序集**

建立一个Visual C# Class Library项目SharedDemo；命名空间Wrox.ProCSharp.Assemblies.Sharing，类名SharedDemo。
类的构造函数把文件的所有行都将读取到一个集合中；文件名作为参数传送给构造函数；方法GetQuoteOfTheDay()只返回这个集合的一个随机字符串。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.IO;
namespace Wrox.ProCSharp.Assemblies.Sharing
{
    public class SharedDemo
    {
        private List<string> quotes;
        private Random random;

        public SharedDemo(string filename)
        {
            quotes = new List<string>();
            Stream stream = File.OpenRead(filename);
            StreamReader streamReader = new StreamReader(stream);
            string quote;
            while ((quote = streamReader.ReadLine()) != null)
            {
                quotes.Add(quote);
            }
            streamReader.Close();
            stream.Close();
            random = new Random();
        }

        public string GetQuoteOfTheDay()
        {
            int index = random.Next(1, quotes.Count);
            return quotes[index];
        }
    }
}

要共享这个程序集，需要一个强名，使用强名工具(sn)：sn -k mykey.snk，强名工具生成和编写一个公钥/私钥对，并把改密钥对写到文件中。
在VS中，可以选择签名(signing)选项卡，用项目属性标记程序集。

设置了signing选项后，重新建立文件后，公钥就在程序集清单中。

**安装共享程序集**

程序集中有了公钥后就可以使用全局程序集缓存工具gacutil及其/i选项把它安装到全局程序集缓存中：
gacutil /i SharedDemo.dll。
用VS配置以后建立的事件命令行，就可以在全局程序集缓存中安装每个成功建立的程序集。