C#筆記 – AppDomain（應用域）

AppDomain

AppDomain是一組程序集的邏輯容器
- CLR COM服務器初始化時會創建一個AppDomain（默認AppDomain），進程終止時銷毀
- 目的是為了提供「隔離」

具體功能

一個AppDomain的代碼不能直接訪問另一個AppDomain的代碼創建的對象

對象的生存期不能超過創建它的代碼所在的AppDomain

一個AppDomain要訪問另一個AppDomain的對象：

「按引用封送」

  //按引用封送
  AppDomain ad = AppDomain.CreateDomain("AD #1");
  //切換至新Domain，然後在元數據中查找類型MarshalByRefType並構造
  //返回的是一個「代理」，而不是真實對象
  MarshalByRefType mbrt = (MarshalByRefType)ad
      .CreateInstanceAndUnwrap(Assembly.GetEntryAssembly().FullName, "MarshalByRefType");
  mbrt.SomeMethod();
  AppDomain.Unload(ad);
  
  public class MarshalByRefType : MarshalByRefObject //繼承自MarshalByRefObject
  {
      public MarshalByRefType() { }
  
      public void SomeMethod() { }
  
      public MarshalByValType MethodWithReturn()
      {
          return new MarshalByValType();
      }        
  }

「按值封送」

  //按值封送
  ad = AppDomain.CreateDomain("AD #2");
  //將對象序列化，加載到目標Domain後再反序列化
  //返回副本的引用
  mbrt = (MarshalByRefType)ad
      .CreateInstanceAndUnwrap(Assembly.GetEntryAssembly().FullName, "MarshalByRefType");
  MarshalByValType mbvt = mbrt.MethodWithReturn();
  mbvt.OtherMethod();
  AppDomain.Unload(ad);
  
  [System.Serializable]
  public class MarshalByValType //可序列化
  {
      public void OtherMethod() { }
  }

AppDomain可以卸載
- CLR不支持從AppDomain中卸載特定的程序集，但是可以讓CLR卸載一個AppDomain
AppDomain可以單獨保護
AppDomain可以單獨配置

卸載AppDomain

Step
- CLR掛起進程中執行過托管代碼的所有線程
- CLR檢查所有線程棧，查看哪些線程正在執行要卸載的AppDomain中的內容
  - 導致線程展開
  - 執行所有finally塊
- 確定所有線程離開AppDomain後，CLR遍歷堆，為引用了「由已卸載」AppDomain創建的對象的每個代理對象設置一個標志
  - 表示它們引用的真實對象已經不在了，成為了「無效代理對象」
- CLR強制GC
- 恢復剩餘進程執行

監視AppDomain

一旦開啟就不能關閉
接口：
- MonitoringSurvivedProcessMemorySize
  - 返回由當前CLR實例控制的所有AppDomain使用的字節數
- MonitoringTotalAllocatedMemorySize
  - 返回特定AppDomain已分配字節數
- MonitoringSurvivedMemorySize
  - 返回特定AppDomain當前正在使用的字節數
- MonitoringTotalProcessorTime
  - 返回特定AppDomain的CPU占用率
- 返回字節數的接口只保證在上一次GC時是準確的

Windows進程中的AppDomain與CLR

Windows進程運行著一個CLR COM服務器（執行引擎）
- CLR管理著1個或以上的AppDomain - 每個AppDomain有自己的Loader堆 - 每個Loader堆記錄了自AppDomain創建以來已訪問過的類型 - Loader堆中每個類型對象（Type1/Type2）都有一個方法表 - 方法表中的每個記錄項都指向JIT編譯的本機代碼（方法至少執行過1次） - 每個AppDomain加載了一些程序集 - 如果兩個AppDomain都加載了同一個程序集（如圖中的System.dll），並使用了來自System.dll的一個類型，那麼兩個AppDomain的Loader堆會為相同的類型分別分配一個類型對象 - 類型對象的內存不會由兩個AppDomain共享 - 而調用方法時的IL代碼經JIT編譯後，生成的本機代碼也單獨與各自的AppDomain關聯 - AppDomain中立 - 有的程序集本來就要由多個AppDomain使用，如MSCorLib.dll - CLR初始化時，會自動加載該程序集，所有AppDomain共享該程序集中的類型 - 為減少資源消耗，該程序集會以一種「AppDomain中立」的方式加載 - CLR會為AppDomain中立方式加載的程序集維護一個特殊的Loader堆 - 該Loader堆中的所有類型對象、類型定義的方法JIT編譯生成的本機代碼都會由進程中的所有AppDomain共享 - 這些程序集無法卸載，只有在終止Windows進程時由Windows去回收資源

可執行應用程序（exe）對AppDomain的使用

起動
- Windows用托管exe文件初始化進程時，會加載「墊片」（MSCorEE.dll）
- 「墊片」檢查程序集的CLR頭信息，決定加載哪個版本的CLR到進程
- CLR加載後，CLR頭再次被檢查，查找並執行應用程序的入口方法
運行
- 代碼運行時會訪問其他類型，引用另一個程序集的類型時，CLR定位所需的程序集，將其加載到同一個AppDomain中
- 入口方法返回後，Windows進程終止

參考書目

《CLR via C#》（第4版） Jeffrey Richter