前言:
在本部分中,我們將深入探討如何使用C# Emit 來創建動態程序集。
動態程序集是在運行時生成的,爲我們提供了一種靈活、動態地構建和加載程序集的能力。
1. 程序集的概念
程序集是.NET中的基本部署單位,它包含了可執行代碼、資源、元數據等信息,是.NET應用程序的基本組成單元之一。
與靜態程序集(即程序集持久化)不同,動態程序集是在運行時生成的,使得我們可以根據需要動態地構建和加載程序集。
動態程序集的重要性體現在多個方面,包括但不限於模塊化、版本控制、代碼複用等。
通過動態程序集,我們可以更好地管理和組織代碼,實現更靈活的程序設計和開發。
2、Emit 構建程序集支持情況:
.Net 系列:動態程序集:支持;程序集持久化:支持。
.Net Core 系列:動態程序集:支持;程序集持久化:不支持。
3、Emit 創建動態程序集:
在C#中,操作程序集的核心類是:AssemblyBuilder。
在這過程,我們可以使用 AssemblyName
來定義程序集的名稱和版本等信息。
AssemblyName assemblyName = new AssemblyName("MyDllName") { Version = new Version("1.0.0.0") };
創建程序集對象,在 .Net 和 .Net Core 中有所不同:
.NET 代碼:通過 AppDomain.DefineDynamicAssembly 來
創建動態程序集對象:
AssemblyBuilder assemblyBuilder = AppDomain.CurrentDomain.DefineDynamicAssembly(assemblyName, AssemblyBuilderAccess.Run);
AssemblyBuilderAccess 在 .Net 系列中的屬性:
AssemblyBuilderAccess.Run; 表示程序集可被執行,但不能被保存。
AssemblyBuilderAccess.Save; 表示程序集可被保存,但不能被執行。
AssemblyBuilderAccess.RunAndSave; 表示程序集可被保存並能被執行。
AssemblyBuilderAccess.ReflectionOnly; 表示程序集只能用於反射上下文環境中,不能被執行。
AssemblyBuilderAccess.RunAndCollect; 表示程序集可以被卸載並且內存會被回收
.NET Core 代碼:通過 AssemblyBuilder.DefineDynamicAssembly 來創建動態程序集對象:
AssemblyBuilder ab = AssemblyBuilder.DefineDynamicAssembly(assemblyName, AssemblyBuilderAccess.Run);
AssemblyBuilderAccess 在 .Net Core 系列中的屬性:
AssemblyBuilderAccess.Run; 表示程序集可被執行,但不能被保存。
AssemblyBuilderAccess.Collect; 表示程序集可以被卸載並且內存會被回收
可以看到,目前版本是不支持持久化功能。
4:總結一:
在本章節中,我們討論瞭如何使用 C# Emit 來構建動態程序集,以獲得 AssemblyBuilder 這個程序集構建器,開啓構建程序集的第一步。
在之後的文章,我們會講解如何用它的 DefineDynamicModule 來定義模塊,以之後構建類、成員、方法等,來實現構建完整的程序集。
當然,對於構建動態程序集,本文章到此會顯的有點簡單,爲了避免被大夥說文章太水。
於是,打算追加一下對於構建靜態程序集(即持久化程序集)的相關知識。
構建靜態程序集的三種方式:
.Net 系列:使用 Emit 或 CodeDom(System.CodeDom.Compiler 系統集成)
.Net Core 系列:Roslyn(Microsoft.CodeAnalysis.CSharp 需要引用組件包)
5、Emit 構建靜態程序集:
在上述代碼中,我們通過 AssemblyName 來指定程序集名稱和版本號。
如果我們希望持久化程序集,並將程序集分發給其它人調用,則需要補充更多的相關信息:
比如:Taurus.MVC 微服務組件中就實現了動態生成 Rpc 調用程序集,以供其它微服務節點調用。
在定義完程序集名稱和版本後(AssemblyBuilderAccess 需要指定爲 RunAndSave )。
我們可以通過 AssemblyBuilder 的 SetCustomAttribute 方法,來添加自定義屬性,最後通過 Save 方法,來持久化程序集:
internal class Program { static void Main(string[] args) { string dllName = "MyDynamic"; string title = "This is a dynamic title."; AssemblyName assemblyName = new AssemblyName(dllName) { Version = new Version("3.0.0.0") }; AssemblyBuilder assemblyBuilder = AppDomain.CurrentDomain.DefineDynamicAssembly(assemblyName, AssemblyBuilderAccess.RunAndSave); // 添加自定義屬性到程序集var titleAttr = new CustomAttributeBuilder( typeof(AssemblyTitleAttribute).GetConstructor(new Type[] { typeof(string) }), new object[] { title } ); assemblyBuilder.SetCustomAttribute(titleAttr); assemblyBuilder.DefineVersionInfoResource(); assemblyBuilder.Save(dllName + ".dll"); Console.WriteLine("程序集已生成"); } }
自定義支持哪些屬性,可以參考工程目錄下的:AssemblyInfo.cs 信息:
沒有指定完整的保存路徑時,程序運行之後默認在運行目錄下可以看到生成的程序集:
通過反編繹工具,可以看到程序集的相關信息:
在上面的示例代碼中,我們追加了一行代碼如下:
assemblyBuilder.DefineVersionInfoResource();
它讓生成的程序集在 Window 平臺可以看到相關信息,(不寫入的話,相關內容爲空):
6、使用 CodeDom 生成靜態程序集
CodeDom 的使用比較簡單,無需要引用組件,代碼編寫也比較簡潔,唯一的缺點,就是不支持 .NET Core 系列。
使用示例代碼來自Taurus.MVC 微服務RPC代碼生成(CodeDom 版本):
/// <summary> /// Rpc 客戶端代理生成類 /// </summary> internal static class RestProxyCreator { /// <summary> /// 構建並保存程序集 /// </summary> /// <param name="assName">程序集名稱</param> /// <param name="savePath">保存路徑</param> public static bool BuildAssembly(string assName, string savePath) { if (string.IsNullOrEmpty(assName)) { assName = "RpcProxy"; } if (string.IsNullOrEmpty(savePath)) { savePath = AppConst.WebRootPath + assName + ".dll"; } else if (!savePath.StartsWith(AppConst.WebRootPath)) { savePath = AppConst.WebRootPath + savePath; } string version; var code = RestProxyCoder.CreateCode(assName, out version); var title = assName + " for Taurus MicroService, build on .net " + Environment.Version.ToString(); var versionCode = RestProxyCoder.CreateVersionCode(title, title, version); CodeDomProvider provider = CodeDomProvider.CreateProvider("C#"); CompilerParameters cp = new CompilerParameters(); cp.ReferencedAssemblies.Add("System.dll"); cp.ReferencedAssemblies.Add("System.Web.dll"); cp.ReferencedAssemblies.Add("System.Xml.dll"); cp.ReferencedAssemblies.Add("System.Data.dll"); cp.ReferencedAssemblies.Add(AppConst.AssemblyPath + "CYQ.Data.dll"); cp.ReferencedAssemblies.Add(AppConst.AssemblyPath + "Taurus.Core.dll"); cp.GenerateExecutable = false; cp.GenerateInMemory = false; cp.OutputAssembly = savePath; CompilerResults cr = provider.CompileAssemblyFromSource(cp, versionCode, code); if (cr == null || cr.Errors.Count > 0) { return false; } return true; } }
7、 使用 Roslyn 生成靜態程序集
Roslyn 需要引用組件,根據自己要支持的最低版本進行引用(如 4.1.0 就是最低支持.NET Core 2.1的版本):
而且使用麻煩,兩個距坑:
1、Win32 資源信息如何顯示。 2、程序集引用路徑錯誤問題。
爲解決這兩個距坑問題,費了不少時間和精力,畢竟網上國內外只有零散的引導信息,還有那不靠譜的 GPT 系列。
使用示例代碼來自 Taurus.MVC 微服務RPC代碼生成(Roslyn 版本):
/// <summary> /// Rpc 客戶端代理生成類 /// </summary> internal static class RestProxyCreator { /// <summary> /// 構建並保存程序集 /// </summary> /// <param name="assName">程序集名稱</param> /// <param name="savePath">保存路徑</param> public static bool BuildAssembly(string assName, string savePath) { if (string.IsNullOrEmpty(assName)) { assName = "RpcProxy"; } if (string.IsNullOrEmpty(savePath)) { savePath = AppConst.WebRootPath + assName + ".dll"; } else if (!savePath.StartsWith(AppConst.WebRootPath)) { savePath = AppConst.WebRootPath + savePath; } string version; var code = RestProxyCoder.CreateCode(assName, out version); var title = assName + " for Taurus MicroService, build on .netcore " + Environment.Version.ToString(); var versionCode = RestProxyCoder.CreateVersionCode(title, title, version); SyntaxTree syntaxVersionTree = CSharpSyntaxTree.ParseText(versionCode); SyntaxTree syntaxCodeTree = CSharpSyntaxTree.ParseText(code); // 定義編譯選項 CSharpCompilationOptions compilationOptions = new CSharpCompilationOptions(OutputKind.DynamicallyLinkedLibrary) .WithOptimizationLevel(OptimizationLevel.Release); // 設置優化級別 // 創建 Compilation CSharpCompilation compilation = CSharpCompilation.Create(assName, new[] { syntaxVersionTree, syntaxCodeTree }, references: AddRef(), options: compilationOptions); // 編譯並生成程序集 using (MemoryStream ms = new MemoryStream()) { using (Stream win32resStream = compilation.CreateDefaultWin32Resources( versionResource: true, // 生成版本號。 noManifest: false, manifestContents: null, iconInIcoFormat: null)) { EmitResult result = compilation.Emit(ms, win32Resources: win32resStream); if (!result.Success) { //foreach (var diagnostic in result.Diagnostics) //{ // Console.WriteLine(diagnostic); //} //Console.WriteLine("fail...."); return false; } else { // 保存程序集到文件 using (FileStream file = new FileStream(savePath, FileMode.Create)) { ms.Seek(0, SeekOrigin.Begin); ms.CopyTo(file); } //Console.WriteLine("OK...."); } } } return true; } /// <summary> /// 添加程序集引用 /// </summary> /// <returns></returns> private static PortableExecutableReference[] AddRef() { List<PortableExecutableReference> exeRefs = new List<PortableExecutableReference>(); string path = typeof(object).Assembly.Location; #region 引用路徑修正 path = Path.GetDirectoryName(path); if (path.Contains("\\shared\\Microsoft.NETCore.App")) { // windows 平臺,這是nuget 實現程序集路徑 string refPath = path.Replace("\\shared\\Microsoft.NETCore.App", "\\\\packs\\Microsoft.NETCore.App.Ref") + "\\ref"; if (Directory.Exists(refPath)) { string[] files = Directory.GetDirectories(refPath); if (files.Length > 0) { path = files[0] + "\\"; } } } #endregion foreach (string dllFilePath in Directory.GetFiles(path, "*.dll")) { var dll = Path.GetFileName(dllFilePath); if (dll.Split(".").Length > 4) { continue; } if (dll.StartsWith("Microsoft.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.Drawing.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.IO.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.Linq.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.Net.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.Reflection.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.Security.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.Text.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.Threading.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.Globalization.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.Resources.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.Transactions.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.Memory.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.Formats.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.ComponentModel.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.Windows.")) { continue; } if (dll.StartsWith("System.Diagnostics.")) { continue; } if (dll.Contains("VisualBasic")) { continue; } exeRefs.Add(MetadataReference.CreateFromFile(dllFilePath)); } //添加引用程序集 string cyqdata = AppConst.AssemblyPath + "CYQ.Data.dll"; string taurus = AppConst.AssemblyPath + "Taurus.Core.dll"; exeRefs.Add(MetadataReference.CreateFromFile(cyqdata)); exeRefs.Add(MetadataReference.CreateFromFile(taurus)); return exeRefs.ToArray(); } }
8、總結:
在本章節中,我們討論瞭如何使用 C# Emit 來構建動態程序集,以獲得 AssemblyBuilder 這個程序集構建器,開啓構建程序集的第一步。
同時我們也討論瞭如何使用 C# Emit 來構建動態程序集以及程序集的持久化。
同時還分享了自己的乾貨,如何使用 CodeDom 和 Roslyn 來構建靜態程序集。
通過本章節的內容,讀者可以掌握如何利用 C# Emit 技術構建動態程序集和靜態程序集,從而實現靈活、動態的程序設計和開發。
動態程序集的應用能夠提升代碼的模塊化性、版本控制和代碼複用性,爲.NET應用程序的開發提供更多可能性。
9、補充: Emit 在 .NET 9 開始重新支持持久化程序集:
示例代碼:
public void CreateAndSaveAssembly(string assemblyPath) { AssemblyBuilder ab = AssemblyBuilder.DefinePersistedAssembly( new AssemblyName("MyAssembly"), typeof(object).Assembly ); TypeBuilder tb = ab.DefineDynamicModule("MyModule") .DefineType("MyType", TypeAttributes.Public | TypeAttributes.Class); MethodBuilder mb = tb.DefineMethod( "SumMethod", MethodAttributes.Public | MethodAttributes.Static, typeof(int), [typeof(int), typeof(int)] ); ILGenerator il = mb.GetILGenerator(); il.Emit(OpCodes.Ldarg_0); il.Emit(OpCodes.Ldarg_1); il.Emit(OpCodes.Add); il.Emit(OpCodes.Ret); tb.CreateType(); ab.Save(assemblyPath); // or could save to a Stream } public void UseAssembly(string assemblyPath) { Assembly assembly = Assembly.LoadFrom(assemblyPath); Type type = assembly.GetType("MyType"); MethodInfo method = type.GetMethod("SumMethod"); Console.WriteLine(method.Invoke(null, [5, 10])); }
.NET 9 新功能相關鏈接:https://learn.microsoft.com/zh-tw/dotnet/core/whats-new/dotnet-9/overview?source=recommendations