.NET 5 中的隱藏特性

hez2010發表於2020-11-12

前言

雙十一當天 .NET 5 正式釋出帶來了很多的新特性和改進,個人覺得非常香,並且花了 10 分鐘時間就把自己的 4 個 .NET Core 3.1 的專案升級到了 .NET 5,堪稱無痛。

但是,.NET 5 中還有一些沒有正式公開的隱藏特性,那麼現在就開始介紹吧。

Crossgen 2

Crossgen 2 とは

Crossgen 其實就是眾所周知的 ReadyToRun 特性。該功能將你的程式集進行一定程度的 AOT 編譯,然後在執行時跟蹤熱路徑對一些方法進行帶有更多優化的 JIT 編譯,即分層編譯,這使得程式集的載入速度大幅提高。

但是 .NET 5 其實帶了 Crossgen 的下一個版本:Crossgen 2。

Crossgen 2 的程式碼幾乎是從 CoreRT 繼承而來,並在此基礎上做了很大改進。CoreRT 可以對 .NET 程式集進行完全的原生優化編譯,編譯出來的東西就是完全 native 的,和 Go 的體驗完全一致。

Crossgen 2 則使用了這套方法,將你的程式集在支援範圍之內進行 Native AOT 編譯,然後執行時直接載入啟動,並根據執行情況再使用 JIT 編譯器進行進一步的優化,是一種混合 AOT 策略。

為什麼說在支援範圍之內呢?因為 Native AOT 必然對動態載入和 Emit 等特性不友好,但是 Crossgen 2 對於這些地方則直接跳過,並且由於是混合 AOT 方案,執行時依然存留有 JIT,因此這些功能完全不會受到影響。

使用

使用方法很簡單,在你釋出程式的時候加命令列引數 /p:PublishReadyToRun=true /p:PublishReadyToRunUseCrossgen2=true 即可,例如:

dotnet publish -c Release -r win-x64 /p:PublishReadyToRun=true /p:PublishReadyToRunUseCrossgen2=true

注意

由於該功能尚未正式釋出,並且存在一些已知的問題還沒有解決,因此如果要使用的話建議對釋出出的程式做好測試。

另外,.NET 6 將會用 Crossgen 2 代替現有的 Crossgen 1,追求穩定的話可以等到明年再用。

棧上替換

棧上替換とは

棧上替換,即 On Stack Replacement。這個特性允許在執行時,即使一個方法有活躍的棧幀也能直接替換實現。

因此對於分層 JIT 功能來說,這個特性就允許 JIT 將未經優化的程式碼直接切換成經過優化的程式碼,即使被切換的方法存在活躍棧幀也沒問題。

使用

這是一個執行時特性,需要通過設定兩個環境變數來開啟:

bash:

export COMPlus_TC_QuickJitForLoops=1
export COMPlus_TC_OnStackReplacement=1

cmd:

set COMPlus_TC_QuickJitForLoops=1
set COMPlus_TC_OnStackReplacement=1

pwsh:

$env:COMPlus_TC_QuickJitForLoops = 1
$env:COMPlus_TC_OnStackReplacement = 1

注意

當前僅支援 x64,且目前處於實驗性階段。

更激進的釋出裁剪

釋出裁剪とは

釋出裁剪可以在釋出時將沒有用到的程式碼裁剪掉,使得釋出出去的程式體積大幅度減小。

但是 .NET 5 預設的裁剪行為是程式集粒度的,意味著會保留用到了的程式集,哪怕你只用了程式集中的一個方法,整個程式集也會被保留下來。

但是 .NET 5 提供了一種更為激進的裁剪方式,基於方法粒度進行裁剪。

開啟這個特性之後,如果一個程式集只被呼叫了一個方法,那裁剪後將只會保留這一個方法,而不是保留整個程式集。

使用

使用方法很簡單,只需要釋出時附帶命令列引數 /p:PublishTrimmed=true /p:TrimMode=Link 即可,例如:

dotnet publish -c Release -r win-x64 /p:PublishTrimmed=true /p:TrimMode=Link

如果因為動態載入需要保留一些方法、型別或者程式集的話,可以按照如下文章內的方法進行配置:

https://devblogs.microsoft.com/dotnet/customizing-trimming-in-net-core-5/

注意

由於這種方法較為激進,請確保釋出後進行充分的測試,以免出現因為動態載入導致執行時找不到方法的問題。

實驗性執行時

.NET 大量的新功能已經轉移到專門的實驗性執行時倉庫進行開發了,例如:

  • NativeAOT:基於 RyuJIT 的完全原生編譯
  • NativeAOT-LLVM:使用 LLVM 做程式碼生成的完全原生編譯
  • ManagedQuic:完全 C# 實現的 QUIC 協議
  • Utf8String:UTF-8 字串型別
  • JsonCodeGen:使用程式碼生成器的 JSON
  • s390x:.NET 在 s390x 架構的移植
  • FreeBSD:.NET 在 FreeBSD 系統的移植
  • MIPS64:.NET 在 MIPS64 架構的移植
  • RegexSRM:基於微軟研究院成果 Symbolic Regex Matcher 的正規表示式實現
  • DllImportGenerator:用於自動生成 P/Invoke 介面的程式碼生成器

歡迎前往實驗倉庫中對應分支進行試用和貢獻程式碼:https://github.com/dotnet/runtimelab

另外,MIPS64 的移植工作由國內龍芯社群團隊完成,並將在 .NET 6 併入官方主線,相關資訊在 https://github.com/gsvm/loongson-dotnet

總結

.NET 5 有很多的沒有公開宣佈的特性,其中很多特性都非常棒,雖然沒有正式釋出的現階段可能還存在一些問題,後期也可能會有較大的改動,但是感興趣的讀者不妨提前體驗一波。

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