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本书主要介绍 .NET Core 公共语言运行时的底层实现，包括异常、多线程、GC 以及 JIT 的实现原理与实现细节。阅读本书可以加深对 .NET 框架的理解，这些知识会在编写框架以及高性能程序时发挥重要的作用，如果您有兴趣，本书中的知识还可以帮助您向 CoreCLR 添加或修改功能并贡献代码，或者实现一个自己的语言框架。

本书由老农(Github: 303248153) 与刘浩杨 (Github: LiuHaoYang) 编写。老农曾深入阅读过 CoreCLR 的源代码，在博客园上发表过系列文章，并编写过 .NET 的 Web 框架 ZKWeb 与 C++ 的 Cassandra 驱动 cpv-cql-driver。刘浩杨是 .NET 的 AOP 框架 AspectCore 的作者，为著名的 APM 框架 Apache SkyWalking 提供了 .NET 支持，并在 2018 年获得微软的 MVP 头衔。

章节列表

本书一共 524 页，分为 8 章，其中前 4 章是理解 .NET Core 底层实现所需要的基础知识，后 4 章是 .NET Core 底层实现的具体介绍。

以下是本书的目录，其中第一章、第七章前两节与第八章前两节提供试读，请点击对应章节后的链接查看试读内容。

第一章 - 公共语言运行时概述

• 1.1 - 公共语言运行时概述 (试读: 1 2 3 4 5 6)

第二章 - MSIL 入门

• 2.1 - 逆向 .NET 程序到 IL
• 2.2 - 基础语法
• 2.3 - 流程控制

第三章 - x86 汇编入门

• 3.1 - 汇编与机器码
• 3.2 - 内存
• 3.3 - 寄存器
• 3.4 - 基础指令
• 3.5 - 流程控制
• 3.6 - 函数调用
• 3.7 - 系统调用
• 3.8 - 内存屏障

第四章 - 编译与调试 CoreCLR

• 4.1 - 在 Windows 上编译 CoreCLR
• 4.2 - 在 Windows 上调试 CoreCLR
• 4.3 - 在 Linux 上编译 CoreCLR
• 4.4 - 在 Linux 上调试 CoreCLR

第五章 - 异常处理实现

• 5.1 - 异常处理简介
• 5.2 - 用户异常的触发
• 5.3 - 硬件异常的触发
• 5.4 - 异常处理实现
• 5.5 - 异常处理对性能的影响

第六章 - 多线程实现

• 6.1 - 原生线程
• 6.2 - 托管线程
• 6.3 - 抢占模式与合作模式
• 6.4 - 线程本地储存
• 6.5 - 原子操作
• 6.6 - 自旋锁 (Spinlock)
• 6.7 - 互斥锁 (Mutex)
• 6.8 - 混合锁 (Monitor) 与 lock 语句
• 6.9 - 信号量 (Semaphore)
• 6.10 - 读写锁 (ReaderWriterLock)
• 6.11 - 异步操作
• 6.12 - 执行上下文 (ExecutionContext)
• 6.13 - 同步上下文 (SynchronizationContext)

第七章 - GC 垃圾回收实现

• 7.1 - GC 简介 (试读: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12)
• 7.2 - 对象内存结构 (试读: 12 13 14 15 16 17 18 19 20)
• 7.3 - 托管堆结构
• 7.4 - 分配对象流程
• 7.5 - 垃圾回收流程
• 7.6 - 标记阶段 (Mark)
• 7.7 - 计划阶段 (Plan)
• 7.8 - 重定位阶段 (Relocate)
• 7.9 - 压缩阶段 (Compact)
• 7.10 - 清扫阶段 (Sweep)
• 7.11 - 后台 GC
• 7.12 - 调整 GC 行为
• 7.13 - 获取 GC 信息

第八章 - JIT 编译器实现

• 8.1 - JIT 简介 (试读: 1 2 3 4)
• 8.2 - JIT 编译流程 (试读: 5 6 7 8 9 10 11 12 13)
• 8.3 - IR 结构
• 8.4 - IL 解析 (Importer)
• 8.5 - 函数内联 (Inliner)
• 8.6 - IR 变形 (Morph)
• 8.7 - 流程图分析 (Flowgraph Analysis)
• 8.8 - 本地变量排序 (LclVar Sorting)
• 8.9 - 评价顺序定义 (Tree Ordering)
• 8.10 - 变量版本标记 (SSA & VN)
• 8.11 - 循环优化 (Loop Optimization)
• 8.12 - 赋值传播 (Copy Propagation)
• 8.13 - 公共子表达式消除 (CSE)
• 8.14 - 断言传播 (Assertion Propagation)
• 8.15 - 边界检查消除 (Range Check Elimination)
• 8.16 - 合理化 (Rationalization)
• 8.17 - 低级化 (Lowering)
• 8.18 - 线性扫描寄存器分配 (LSRA)
• 8.19 - 汇编指令生成 (CodeGen)
• 8.20 - 机器代码生成 (Emiiter)
• 8.21 - 函数头信息
• 8.22 - AOT 编译

附录

• 1 - 中英文专业名词对照表
• 2 - 常用 IL 指令一览
• 3 - 常用汇编指令一览
• 4 - SOS 扩展命令一览
• 5 - IR 语法树节点类型一览
• 6 - 参考资料一览

常见疑问

阅读本书需要拥有哪些基础知识？

虽然本书与 .NET Core 源代码的关联比较大，部分章节也会给出相关的源代码链接，但理解本书的内容不需要阅读源代码，本书包含了大量的图表用于解释数据结构与处理流程，如果您是一个拥有一年以上经验的 .NET 开发者，并且对 .NET 运行时底层实现有一定的兴趣，那么应该可以顺利的阅读本书并理解大部分内容。

鸣谢列表

本书在编写过程中得到了 .NET 社区中很多网友的支持，包括参与稿件审核、提出建议与提供站点域名等，以下是参与的网友一览，在此对你们表示真心的感谢！

• 刘怡 (Github: alexinea)
• 吴朋飞 (Github: Skysper)
• 吕毅 (Github: walterlv)
• 林德熙 (Github: lindexi)
• 张衡水 (Github: jonechenug)
• 邹嵩 (Github: zlzforever)
• 施禹诚 (Github: linkinshi)
• 杨晓东 (Github: yang-xiaodong)
• 周启明 (Github: yzqmars)
• tinydyw (Github: tinydyw)
• Ivony (Github: Ivony)
• carterHe (Github: carterHe)
• 全雨秋 (Github: quan01994)

购买方法

本书由北京航空航天大学出版社出版。

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交流讨论

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.NET Core 底层实现交流群：522083886

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勘误列表

以下是目前发现的错误列表，感谢指出的读者们🙏。

• 18页: 图 2.6 的第三行 set local variable 0 应为 load local variable 0
• 19页, 480页: div 的解释应为 从评价堆栈取出两个值，计算它们的相除结果并存入评价堆栈
• 41页: 设置寄存器 r0 的值为 2 应该改为 设置寄存器 r1 的值为 2
• 363页: 机器代码生成(Emiiter):根据汇编指令生成机器码。 的 Emiiter 应为 Emitter
• 409页: 基础块 BB05 中的 LCL_VAR V02 应该为 LCL_VAR V01