WP7-Silverlight CoreCLR結構淺析

轉自：http://www.infoq.com/cn/articles/silverlight-coreclr

Silverlight背後有強大的.Net平台支援，自Silverlight1.1開始它就使用CLR運作時環境，而Silverlight4更是将運作時環境更新為最新的.Net4.0版本。下面我們就來看看Silverlight CoreCLR裡面究竟有什麼？

我通過解壓Silverlight安裝程式了解其.Net的身份與豐富的基礎類庫。下圖是筆者解壓Silverlight4安裝程式後的檔案清單截圖：

其中mainfest.XML是程式集清單檔案，而sllauncher.exe是Silverlight 脫浏覽器應用（OOB）的宿主啟動程式，而其餘動态連結庫檔案就是Silverlight4的運作時環境。如果你安裝了Silverlight運作時環境（當然還包括語言資源檔案），也可以在C:\Program Files\Microsoft Silverlight\下的對應版本檔案夾發現它們。而有心的讀者或許會意識到為什麼Silverlight不使用與.Net Framework一緻的程式集檔案，這一問題筆者在《Silverlight之輕》中已經給出了答案，現在我們就來看看C:\Windows\Microsoft.NET\Framework下對應主版本下的程式集檔案是否存在不同，以CLR核心程式集檔案mscorlib.dll為例，在Framework4.0下為5075KB，而在Silverlight4.0下則隻有1558KB大小。如果我們使用Reflector比較一下會發現，Silverlight類庫的精簡情況：

Silverlight安裝檔案夾下npctrl.dll為浏覽器插件，為宿主浏覽器提供了Silverlight的插件式內建，同時也避免了JavaScript等對不同浏覽器的相容問題。如果使用depends工具檢視Silverlight安裝檔案夾下的npctrl.dll、coreclr.dll、agcore.dll的話，我們可以發現它們沒有通過.Net總入口MSCOREE.DLL程式集啟動，它們并不是Silverlight的.Net基礎類庫：

如上圖所示，這些動态連結庫并不是托管程式，而是引用Windows的核心與API的底層接口，是負責與作業系統互動的核心運作檔案。現在我們來看看MSDN關于Silverlight運作環境的圖例：

其實npctrl.dll就是Silverlight plug-in，這一點可以從安裝時的系統資料庫監控中找到答案：

HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\InternetExplorer\ActiveX Compatibility\{32C73088-76AE-40F7-AC40-81F62CB2C1DA} 
HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Classes\CLSID\{DFEAF541-F3E1-4c24-ACAC-99C30715084A} 
HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Classes\CLSID\{DFEAF541-F3E1-4c24-ACAC-99C30715084A}\InprocServer32 
      

其鍵值是: C:\Program Files\Microsoft Silverlight\<版本号>\npctrl.dll

npctrl.dll本身是個 ActiveX控件與宿主浏覽器互動，而npctrl.dll會調用agcore.dll來處理一些非托管的API, 它具有NP_GetEntryPoints、NP_Initialize、DllGetClassObject、InstallOfflineApp、RemoveOfflineApp等調用函數。npctrl.dll會調用agcore.dll來進行繪制，以及coreclr.dll來建立CLR，Silverlight應用程式就是依賴于這個CLR中而被運作的。

agcore.dll與coreclr.dll共同構成了圖中的Core Services，agcore.dll是Silverlight的核心展現部件Core presentation framework包括了XAML parser, UI Core, Inputs, DRM(digital rights management), Media, Deep Zoom等，多數是需直接與具體的作業系統API打交道的功能。coreclr.dll是用來建立并執行Silverlight托管代碼的總控程式，圖中的CLR App Domain就是由coreclr.dll來建立，App Domain應用程式域是介于CLR程序與線程之間的邏輯概念，在一個應用程式域中可以共享全局資料，如下圖所示：

而coreclr.dll負責各Silverlight應用程式的記憶體管理（包括自動記憶體管理、垃圾回收等）、運作引擎（包括JIT編譯器、異常捕獲管理、安全管理、類型安全校驗等）。按照MSDN的Silverlight整體架構圖所示agcore.dll 所負責的展現核心部件presentation Core 與coreclr.dll所負責的CLR執行引擎(CLR Execution Engine)起到了Silverlight應用中極其重要的引擎作用。

其餘動态連結庫作用如下：

• mscorrc.dll：運作時資源集
• mscordaccore.dll：外部資料通路支援庫，包括對跨程序的資料通路
• Microsoft.VisualBasic.dll（托管程式集）：VB運作庫支援
• Silverlight.ConfigurationUI.dll：Silverlight右鍵中的配置界面程式集
• mscordbi.dll（屬于Silverlight開發運作時）：運作時環境Debug調試服務
• dbgshim.dll（屬于Silverlight開發運作時）：多CLR調試助手

注：以上兩個動态連結庫檔案是加載到Visual Studio中，作為Silverlight程式調試所用。

最後我們就來看看mscorlib.dll與System.*.dll，這兩類托管程式集檔案構成了Silverlight運作時的基礎類庫，通過Reflector我們可以了解到該基類庫的全貌：

下面是對各個程式集檔案的分析：

Mscorlib.dll：CLR的核心基礎類庫，包含以下常用命名空間

命名空間	命名空間簡介
System	包含基本資料結構和基類，運作時管理及委托類，如Object 基類；String，Int，Double, DateTime，Array等基礎資料結構；Convert 類型轉換類；Math數學函數類；Random随機數生成類；Activator等用于通過建立執行個體的類；Type類型聲明類，用于反射；以及GC垃圾回收類等
System.Collections.Generic	包含定義泛型集合的接口和類，如Dictionary，List等
System.Collections.ObjectModel	包含可在可重用庫的對象模型中用作集合的類，如Collection<T>，ObservableCollection<T>，ReadOnlyCollection<T>
System.Globalization	包含定義區域性相關資訊的類，這些資訊包括語言、國家/地區、使用的月曆、日期、貨币和數字的格式模式以及字元串的排序順序
System.IO	包含檔案模式、檔案通路、檔案共享和類用于路徑操作和操作流的類及枚舉。如Directory，File，StreamReader，StreamWriter等類及FileAccess等枚舉
System.IO.IsolatedStorage	包含用于管理獨立存儲的類，在 Silverlight 中，所有 I/O 操作都被限制為獨立存儲，不使用作業系統的檔案系統，如IsolatedStorageFile
System.Reflection	包含擷取托管代碼中程式集、類、屬性、方法等的反射類，此類為運作時動态調用提供了可能，如Assembly，PropertyInfo ，MethodInfo等
System.Reflection.Emit	包含允許編譯器或工具發出中繼資料和 Microsoft 中間語言 (MSIL) 的類，該類可以向編譯器頂端堆棧寫入IL語言，可實作更加靈活的動态化支援，如ILGenerator，OpCodes等
System.Runtime.InteropServices	提供各種支援 COM 互操作及平台調用服務的 .NET Framework 基礎結構
System.Runtime.Serialization	包含可用于将對象序列化和反序列化的類，如DataContractSerializer，XmlObjectSerializer等
System.Security	提供公共語言運作時安全系統的基礎結構。包括Cryptography的加密類庫，支援AES、SHA1 及SHA256哈希函數等加密算法與X.509證書
System.Text	包含表示操作和格式化 String的類，如Encoder ，Decoder，StringBuilder
System.Threading	包含進行多線程程式設計的類，如Timer，WaitHandle，Thread，ThreadPool等

System.dll：主要是對Mscorlib.dll基類的擴充，包括Uri支援、元件模型、正則式等

命名空間	命名空間簡介
System	包含Uri相關類，如Uri，UriBuilder等
System.Collections.Generic	對Mscorlib.dll的擴充，增加LinkedList，Queue，Stack等
System.ComponentModel	提供用于實作元件和控件運作時和設計時行為的類，包括用于Xaml綁定及執行異步操作的類，如BackgroundWorker，AsyncOperation等
System.Text.RegularExpressions	包括正規表達式引擎的類，如Regex，Match等

System.Core.dll：主要擴充委托、Linq及動态語言等

命名空間	命名空間簡介
System	包含委托方法類，如帶返參的委托方法類Func與不帶返參的委托方法類Action，目前最多支援16個泛型參數；擴充了Lazy<T>的延遲泛型對象。
System.Linq	提供支援使用語言內建查詢 (LINQ) 進行查詢的類和接口，如Enumerable，Queryable
System.Linq.Expressions	包含LINQ的基礎表達式樹的類、接口和枚舉，與.Net4.0中的表達式樹完全一緻，提供申明式程式設計方式
System.Dynamic	提供支援動态語言運作時的類和接口，支援以dynamic聲明的動态變量

System.Net.dll：負責網絡通信的程式集

命名空間	命名空間簡介
System.Net	提供多種網絡協定的簡單程式設計接口，如WebRequest 和 WebResponse類封裝不同協定下異步通訊的差異，使開發者不必考慮各種不同協定的具體細節，而HttpWebRequest 和HttpWebResponse 是上述兩類的的 HTTP 特定實作；WebClient類提供了上下行資料的工具
System.Net.Sockets	提供Socket網絡協定的托管實作，在Windows下是Winsock接口的托管實作，而在Mac OS X上BSD UNIX Socket的托管實作

System.ServiceModel.dll：負責WCF分布式通信的程式集

命名空間	命名空間簡介
System.ServiceModel	提供WCF的程式設計接口，支援WebService調用等
System.ServiceModel.Channels	包含構造和修改用戶端用于與服務進行通信的消息時所需的類型、枚舉和接口、用于交換消息的通道的類型、用于構造這些通道的通道工廠，以及用于配置這些通道的綁定元素，如BufferManager，BodyWriter，Message等
System.ServiceModel.Syndication	包含構成 Silverlight 聯合對象模型的所有類，如RSS 2.0來回序列化類、Atom 1.0來回序列化類

System.ServiceModel.Web.dll：擴充了JSON序列化類

命名空間	命名空間簡介
System.Runtime.Serialization.Json	用于将對象序列化為 JavaScript 對象表示法 (JSON)，并可用于從 JSON 反序列化對象，如DataContractJsonSerializer和JsonReaderWriterFactory類

System.Windows.dll：Silverlight控件類庫，與 Windows Presentation Foundation (WPF) 中存在的類相似

命名空間	命名空間簡介
MS.Internal（對外不可見）	包含Silverlight内部控制元件與枚舉，以内部密封類形式存在，如負責下載下傳的Downloader類，負責錯誤的Error類以及負責XAML資訊的XamlMemberInfo類等
System.Collections.ObjectModel	擴充了mscorlib.dll的集合類，使其可用于一般用于UI控件資料源綁定，如ObservableCollection<T>等
System.Collections.Specialized	包含用于集合類中的事件處理的專用類，提供資料更改通知
System.ComponentModel	擴充了System.dll的元件和控件運作時和設計時行為的類，專門負責資料更改通知
System.IO.IsolatedStorage	擴充了mscorlib.dll的獨立存儲操作類，加入IsolatedStorageSettings 類以提供一個在獨立存儲中存儲鍵/值對的 Dictionary<TKey, TValue>
System.Runtime.InteropServices.Automation	提供可與已注冊COM進行互動操作的類，如AutomationFactory類允許在OOB模式下建立COM元件，并與Silverlight程式實作互操作
System.Windows	包括了Silverlight UI控件及屬性的基礎類、結構及枚舉，如程式總架構Application類，程式集部件AssemblyPart類，控件基類DependencyObject、UIElement、FrameworkElement，樣式類Style與Setter，UI狀态管理類VisualStateManager、VisualState、VisualStateGroup，事件路由類RoutedEvent，消息控件MessageBox等
System.Windows.Automation	提供對 Silverlight UI 自動化用戶端的支援
System.Windows.Controls	包括Silverlight UI基礎控件，如Canvas 、Button、TreeView 、DataGrid、WebBrowser等近百種控件
System.Windows.Controls.Primitives	提供Silverlight UI基礎控件的局部供開發者控制，如ButtonBase、CalendarDayButton、ScrollBar等
System.Windows.Data	包含用于将屬性綁定到資料源的類，如Binding等
System.Windows.Documents	包含支援 Silverlight 中基本文檔對象的類，如TextElement、Italic、Bold、Run等
System.Windows.Ink	提供用于手寫筆互動的類，如Stroke等
System.Windows.Input	提供支援 Silverlight 用戶端輸入的類，如Cursor、Keyboard、FocusManager、TouchPoint（多點觸摸）、InputScope、MouseEventArgs等
System.Windows.Interop	為 Silverlight 插件的屬性提供托管代碼公開的類，這些屬性也存在于宿主浏覽器的 HTML DOM 中，可以被JavaScript通路，如SilverlightHost，Content等
System.Windows.Markup	提供對 XAML 處理的類，包括 XAML 讀取器XamlReader等
System.Windows.Media	提供內建富媒體的類，包括繪圖、文本和音頻/視訊内容等，如Brush、ImageBrush、VideoBrush 、Geometry、AudioCaptureDevice以及可視化樹助手類VisualTreeHelper等
System.Windows.Media.Animation	提供動畫支援的類，包括時間線、故事闆和關鍵幀等，如Storyboard，Timeline，SineEase（正弦緩動）等
System.Windows.Media.Effects	提供視覺效果的類，可用于将視覺效果應用到位圖圖像，如BlurEffect，DropShadowEffect，PixelShader等
System.Windows.Media.Imaging	提供圖像處理的類，如BitmapImage等
System.Windows.Media.Media3D	提供3D的類，支援 Silverlight 中矩陣/透視示範,如Matrix3D等
System.Windows.Messaging	提供支援在多個基于 Silverlight 的應用程式之間建立本地消息傳遞通道的類，如LocalMessageReceiver，LocalMessageSender等
System.Windows.Navigation	提供支援導航的類，如UriMapper，NavigationService等
System.Windows.Printing	提供列印服務的類，如PrintDocument等
System.Windows.Resources	提供對通過 Silverlight 應用程式模型檢索資源的支援類，如StreamResourceInfo
System.Windows.Shapes	Silverlight基本形狀庫，如Line，Ellipse，Rectangle，同時還包括 Path 類，該類可以加載路徑資料，以便通過對象模型或内聯格式描述複合幾何圖形
System.Windows.Threading	提供支援 Silverlight 線程處理系統的類，但隻包括Dispatcher方式的多線程類，如Dispatcher和DispatcherTimer

System.Windows.Browser.dll：與宿主浏覽器的互動程式集

命名空間	命名空間簡介
System.Windows.Browser	提供用于在基于 Silverlight 的應用程式中的托管代碼與 JavaScript 之間實作互動的類，此功能也稱為“HTML 橋”，如BrowserInformation ，HtmlDocument，HtmlElement，ScriptObject等

System.Xml.dll：處理 XML操作的程式集

命名空間	命名空間簡介
System.Xml	提供基于XML标準處理的類，如XmlReader、XmlWriter、XmlConvert、XmlDictionary等
System.Xml.Schema	包含為 XML 架構定義語言 (XSD)提供支援的類，如XmlSchema等
System.Xml.Serialization	包含用于将對象序列化為 XML 格式的文檔或流的類，如XmlSerializer，XmlRootAttribute等

至此，我們已經對Silverlight運作環境中所有的類進行了分析，但在實際應用中我們還可以通過對Silverlight工具或第三方工具程式集的引用來擴充應用架構，進而使前端程式具有更加強大的展現與處理能力。在開發環境中，我們還可以引用C:\Program Files\Microsoft SDKs\Silverlight\v4.0\Libraries檔案夾下的SDK程式集，譬如System.Json，System.Xml.Linq等。如果我們使用Silverlight ToolKit工具包來擴充Silverlight架構，那麼我們将在C:\Program Files\Microsoft SDKs\Silverlight\v4.0\Toolkit檔案夾下找到對應的工具程式集檔案，如System.Windows.Controls.Toolkit.dll就提供了如WrapPanel 、DockPanel、DragDropTarget等UI控件擴充。

最後，我們來回顧一下Silverlight應用程式的啟動過程：

當使用者浏覽某個帶有Silverlight的網頁時，浏覽器加載Silverlight Plug-in插件（npctrl.dll），npctrl.dll啟動Silverlight核心CLR服務（coreclr.dll、agcore.dll）,同時浏覽器将下載下傳指定的xap檔案。coreclr.dll在浏覽器宿主程序中啟動一個AppDomain來容納Silverlight 的UI與工作線程，并調用agcore.dll繪制加載界面，待加載完成後執行個體化Application類，并通過啟動事件（Startup）的委托（預設為Application_Startup）對首頁面進行加載，至此用戶端就可以在浏覽器中看到Silverlight程式了。

以上就是筆者針對Silverlight CoreCLR結構進行的簡單分析，希望對正在實施或關注Silverlight項目的讀者能有所幫助。下一期我們将通過一個Demo了解一下Silverlight在多線程方面的性能優勢。