CLR解析AppDomain

生也有涯，知也无涯。这篇文章主要讲述CLR解析AppDomain相关的知识，希望能为你提供帮助。
解析CLR的AppDomain的用法目录结构：

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什么是AppDomain
跨越AppDomain边界访问对象

按引用封送（Marshal-by-Reference）
按值封送（Marshal-by-Value）

卸载AppDomain
监视AppDomain
AppDomainFirstChance异常通知

1.什么是AppDomain在开始介绍AppDomain之前，需要先介绍一下应用程序和AppDomain的关联。首先，任何Windows应用程序都能寄宿在CLR中，寄宿CLR需要创建CLR COM服务器的实例（通过MSCorEE.dll文件）。CLR COM服务器实例在初始化时，会创建一个默认的AppDomain。

AppDomain就是一组程序集的容器。AppDomain是为隔离而设计的，除了默认的AppDomain。正在使用非托管COM接口方法或托管类型的宿主应用程序还可要求CLR创建其他的AppDomain。

AppDomain具有如下的一些特点：
1.一个AppDomain中的代码不能直接访问另一个AppDomain代码创建的对象。
2.AppDomain可以卸载。

下面的图片显示了一个Windows进程，运行着一个CLR COM服务器。该CLR运行着两个AppDomain。

文章图片

2.跨越AppDomain边界访问对象一个AppDomain中的代码可以和另一个AppDomain中的类型和对象通信，但只能通过良好定义的机制进行。通信的机制主要为按“引用封送（Marshal-by-Reference）”，和“按值封送（Marshal-by-Value）”，并不是所有类型都可以跨越AppDomain进行通信。接下里将接详细介绍。
2.1 按引用封送（Marshal-by-Reference）

#include "stdafx.h" #include < exception> using namespace System; using namespace System::Threading; using namespace System::Reflection; using namespace System::Runtime::Remoting; using namespace std; //该类实例可以跨AppDomain边界“按引用封送” public ref class MarshalByRefType : System::MarshalByRefObject{ public: MarshalByRefType(){//定义构造函数 Console::WriteLine("{0} ctor running in {1}", GetType()-> ToString(), Thread::GetDomain()-> FriendlyName); } public: void SomeMethod(){//定义一个方法 Console::WriteLine("Executing in "+Thread::GetDomain()-> FriendlyName); } }; int main(array< System::String ^> ^args) { //获取AppDomain的引用 AppDomain^ adCallingThreadDomain=Thread::GetDomain(); //获取这个AppDomain的友好字符串名称 String^ callingDomainThread= adCallingThreadDomain-> FriendlyName; Console::WriteLine("Default AppDomain\'s friendly name={0}",callingDomainThread); //显示AppDomain的名称//获取并显示AppDomain中包含“Main”方法的程序集 String^ exeAssembly= Assembly::GetEntryAssembly()-> FullName; Console::WriteLine("Main assembly={0}",exeAssembly); //包含了程序集的名称、语言文化、公钥、版本信息//按引用封送Marshal-by-Reference，进行跨AppDomain通信//新建一个AppDomain(从当前AppDomain继承安全性和配置) AppDomain^ ad2=AppDomain::CreateDomain("ad2"); //将我们的程序集加载到新的AppDomain中，构建一个对象，并且把它封送回我们的AppDomain(实际得到的是一个代理的引用) MarshalByRefType^ mbrt=(MarshalByRefType^)ad2-> CreateInstanceAndUnwrap(MarshalByRefType::typeid-> Assembly-> FullName,"MarshalByRefType"); Console::WriteLine("Type = {0}",mbrt-> GetType()); //CLR 在类型上撒谎，实际上是MarshalByRefType的代理类型，但却返回了MarshalByRefType类型。Console::WriteLine("Is Proxy={0}",RemotingServices::IsTransparentProxy(mbrt)); //证明得到是对一个代理对象的引用//看起来像是在MarshalByRefType上调用一个方法，实则不然， //我们在代理类型上调用一个方法，代理使线程切换到拥有对象的 //那个AppDomain上，并在真实的对象上调用这个方法 mbrt-> SomeMethod(); //卸载新的AppDomain AppDomain::Unload(ad2); //mbrt 引用一个有效的代理对象；代理对象引用一个无效的AppDomain try{ mbrt-> SomeMethod(); //在代理对象上调用这个方法。AppDomain无效，造成抛出异常。 }catch(AppDomainUnloadedException^ e){ Console::WriteLine(e-> Message); } Console::ReadLine(); return 0; }

运行结果：

Default AppDomain\'s friendly name=ConsoleApplication13.exe Main assembly=ConsoleApplication13, Version=1.0.6761.1527, Culture=neutral, PublicKeyToken=null MarshalByRefType ctor running in ad2 Type = MarshalByRefType Is Proxy=True Executing in ad2
尝试访问已卸载的 AppDomain。

在上面的程序中，我们实现了在一个AppDomain中读取另一个AppDomain中的对象，该对象继承自MarshalByRefObject。

观察上面的运行结果，可以看出有关MarshalByRefType的操作都是在创建它的AppDomain中完成的，并且在当前的AppDomain中得到的MarshalByRefType是一个代理对象，而非真实的对象。
2.2 按值封送（Marshal-by-Value）我们已经知道了AppDomain之间如何按引用封送对象，按值封送和按引用封送的调用代码都是相同的，它们的区别是由被封送的类型决定的。
【CLR解析AppDomain】按引用封送：被封送的类型派生自System::MarshalByRefObject。
按值封送：被封送的类型不派生自System::MarshalByRefObject，并且该类和该类的所有字段都必须是可序列化的。
下来继续介绍按值封送。

using namespace System; using namespace System::Threading; using namespace System::Runtime::Remoting; //声明为序列化，否则不能传递 [Serializable] public ref class MarshalByRefValue : Object{ public: DateTime^ m_createTime; MarshalByRefValue(){ m_createTime=DateTime::Now; Console::WriteLine("{0} ctor running in {1},Created on {2:D}", GetType()-> ToString(), Thread::GetDomain()-> FriendlyName, m_createTime); } virtual String^ ToString() override{ Console::WriteLine("running in "+AppDomain::CurrentDomain-> FriendlyName); return m_createTime-> ToLongDateString(); } }; int main(array< System::String ^> ^args) { //使用Marshel-by-value进行通信//得到一个AppDomain AppDomain^ ad2=AppDomain::CreateDomain("ad2"); //按值传递 MarshalByRefValue^ mbrv=(MarshalByRefValue^) ad2-> CreateInstanceAndUnwrap(MarshalByRefValue::typeid-> Assembly-> FullName,"MarshalByRefValue"); Console::WriteLine("Is Proxy={0}",RemotingServices::IsTransparentProxy(mbrv)); //false,说明得到的是实际引用，而非代理引用//调用方法 Console::WriteLine(mbrv-> ToString()); AppDomain::Unload(ad2); try{ Console::WriteLine(mbrv-> ToString()); Console::WriteLine("execute success"); }catch(AppDomainUnloadedException^ e){ Console::WriteLine(e-> Message); }Console::ReadLine(); return 0; }

运行结果：

MarshalByRefValue ctor running in ad2,Created on 2018年7月6日 Is Proxy=False running in ConsoleApplication14.exe 2018年7月6日 running in ConsoleApplication14.exe 2018年7月6日 execute success

通过上面的程序，我们不难观察出，按值传递的类型必须要序列化，否则不能传递（抛出异常）。我能定义了MarshalByRefValue类，该类和其字段(DateTime^ m_createTime)都是可序列化的。
在一个AppDomain中，把需要传递的类型和字段进行序列化，传到目前的AppDomain中，然后再进行反序列化，重新构建对象。
观察上面的程序的结果，可以看出MarshalByRefValue的所有操作都是在main方法的AppDomain中完成的，所以按值传送是把原来的AppDomain的对象序列化到目前的调用的AppDomain中。
3.卸载AppDomain在上面的代码中，已经尝尝试过进行AppDomain的卸载操作。并不是所有的AppDomain都由程序员进行卸载（CLR COM服务器实例启动时默认创建的AppDomain直到应用程序结束时才由系统自动卸载）。卸载AppDomain会导致CLR卸载AppDomain中的所有的程序集，还会释放AppDomain中的loader堆。

卸载AppDomain的方法非常简单，可以直接调用AppDomain中的Unload方法。

4.监视AppDomain宿主程序可监视AppDomain消耗的资源。有的宿主可根据这种信息判断一个AppDomain的内存或CPU消耗是否超过了应有的水准，并强制卸载它。
开始监视AppDomain的时候，需要将AppDomain的静态MonitorEnabled属性设置为true，从而显示打开监视。监视一旦打开就不能关闭，将MonitorEnabled设为false将会抛出ArgumentException异常。

AppDomain提供了以下四个只读属性来监视：
MonitoringSurvivedProcessMemorySize，这个Int64的静态属性返回当前CLR实例控制的所有AppDomain使用的字节数。这个数字只保证在上次垃圾回收时是准确的。
MonitoringTotalAllocatedMemorySize，这个Int64的实例属性返回特定AppDomain已分配的字节数。这个数字只保证在上一次回收时是准确的。
MonitoringSurvivedMemorySize，这个Int64实例属性返回特定AppDomain当前正在使用的字节数。这个数字只保证在上一次回收时是准确的。
MonitoringTotalProcessorTime，这个TimeSpan实例属性返回特定AppDomain的CPU占有率。

下面这个类检查两个时间点之间一个AppDomain发生的变化：

ref class AppDomainMonitorDelta{ private: AppDomain^ m_appDomain; TimeSpanm_thisADCpu; Int64 m_thisADMemoryInUse; Int64 m_thisADMemoryAllocated; public: static AppDomainMonitorDelta(){ AppDomain::MonitoringIsEnabled=true; } AppDomainMonitorDelta(AppDomain^ appDomain){ this-> m_appDomain=appDomain; this-> m_thisADCpu=m_appDomain-> MonitoringTotalProcessorTime; this-> m_thisADMemoryInUse=m_appDomain-> MonitoringSurvivedMemorySize; this-> m_thisADMemoryAllocated=m_appDomain-> MonitoringTotalAllocatedMemorySize; }~AppDomainMonitorDelta(){//定义析构函数 GC::Collect(); Console::WriteLine("FriendlyName={0},CPU={1}ms", m_appDomain-> FriendlyName, m_appDomain-> MonitoringTotalProcessorTime.Subtract(m_thisADCpu)); Console::WriteLine("Allocated {0:N0} bytes of which {1:N0} survived GCs", (m_appDomain-> MonitoringTotalAllocatedMemorySize-m_thisADMemoryAllocated), (m_appDomain-> MonitoringSurvivedMemorySize-m_thisADMemoryInUse)); } };

然后就可以按照如下的姿势来调用了：

int main(array< System::String ^> ^args) { AppDomainMonitorDelta^ appDomainMonitor=gcnew AppDomainMonitorDelta(AppDomain::CurrentDomain); //监控当前AppDomainList< Object^> ^ list=gcnew List< Object^> (); for(Int32 x=0; x< 10000; x++){ list-> Add(gcnew Object()); }Int64 stop=Environment::TickCount+5000; //Environment::TickCount 获取系统启动后经过的毫秒数 while(Environment::TickCount< stop); //持续工作5秒钟delete appDomainMonitor; //使用delete释放指针所指向的内存空间 Console::ReadLine(); return 0; }

5.AppDomainFirstChance异常通知每一个AppDomain都可以关联一组回调方法；CCLR开始查找AppDomain中的catch块时，这些回调方法得以调用。可用这些方法执行日志记录。另外，宿主可用这个机制监视AppDomain中抛出的异常。回调方法不能处理异常，也不能以任何形式吞噬异常；他们只是接受关于异常发生的通知。登记回调方法，只需要为AppDomain的实例事件FirstChanceException添加一个委托就可以了。

异常首次抛出时，CLR调用向抛出异常的AppDomain登记所有FirstChanceException回调方法。然后，CLR查找栈上在同一个AppDomain中的任何catch块。有一个catch块能处理异常，则异常处理完成，将继续正常执行，如果AppDomain中没有一个catch块能处理异常，则CLR沿着栈向上来调用AppDomain,再次抛出同一个异常对象（序列化和反序列化后）。这时感觉像抛出了一个全新的异常，CLR调用向当前AppDomain登记的所有FirstChanceException回调方法。这个过程会一直持续，直到抵达线程栈顶部。如果异常还未被处理，CLR只好终止整个进程。

using namespace System; using namespace System::Reflection; using namespace System::Runtime::Remoting; using namespace System::Threading; using namespace System::Runtime::ExceptionServices; using namespace std; [Serializable] public ref class TestClass :Object{ public: void someMethod(){ try{ int i=5; int j=0; //int k=i/j; throw "abc"; }catch(InvalidCastException^ e){ Console::WriteLine("{0} in remote AppDomain:{1}",AppDomain::CurrentDomain-> FriendlyName,e-> Message); } } }; static void Test(Object^ sender,FirstChanceExceptionEventArgs^ args){ Console::WriteLine("{0} in FirstChanceException",AppDomain::CurrentDomain-> FriendlyName); }; int main(array< System::String ^> ^args) { //绑定一个FirstChanceException事件 AppDomain::CurrentDomain-> FirstChanceException += gcnew EventHandler< FirstChanceExceptionEventArgs^> (Test); //创建一个AppDomain，保留和当前AppDomain一样的配置 AppDomain^ ad2=AppDomain::CreateDomain("ad2"); //得到实例 TestClass^ mbro=(TestClass^)ad2-> CreateInstanceAndUnwrap(TestClass::typeid-> Assembly-> FullName,TestClass::typeid-> FullName); Console::WriteLine("Is Proxy={0}",RemotingServices::IsTransparentProxy(mbro)); //falsetry{ //调用方法 mbro-> someMethod(); }catch(Exception^ e){ Console::WriteLine("{0} in main:{1}",AppDomain::CurrentDomain-> FriendlyName,e-> Message); }Console::ReadLine(); return 0; }

输出结果为：