.Net Discovery系列之五 Me JIT(上)

JIT（Just In Time简称JIT）是.Net边运行边编译的一种机制，这种机制的命名来源于丰田汽车在20世纪60年代实行的一种生产方式，中文译为“准时制”。

.Net 的JIT编译器在设计初衷和运行方式来上讲，都与丰田汽车的这种“准时生产”思想体系有着很大的相似之处，所以让我们先来透过“准时生产”方式来理解.Net的JIT机制吧。

“准时生产”的基本思想可概括为“在需要的时候，按需要的量生产所需的产品”，这正是.Net JIT编译器的设计初衷，即在需要的时候编译需要的代码。

第一节．Me JIT

以C#为例，在C#代码运行前，一般会经过两次编译，第一阶段是C#代码向MSIL的编译，第二阶段是IL向本地代码的编译。第一阶段的编译成果是生成托管模块，第二阶段的编译成果是生成本地代码以供运行，从这里各位同学可以看出，第一阶段生成的MSIL是不能直接运行的。

这里先要解释一下什么是MSIL和托管模块。

MSIL：

MSIL 全称为Microsoft Intermediate Language，中文译为“微软中间语言”，它是一种介于高级语言和汇编语言之间的伪汇编语言(姑且这么叫，各位有不同意见的同学不必激动)。当用户编译运行一个.NET程序时，高级语言编译器会将源代码翻译成一组可以独立于CPU的指令。

可以看出IL 包括用于加载(ldstr　)、存储(压栈、弹栈)和初始化对象（locals）以及调用对象方法(call)的指令，还包括用于算术和逻辑运算、控制流、直接内存访问、异常处理和其他操作的指令。

C#代码：

string　str_test　=　"test";
System.String　Str_test　=　"test";

对应IL码：

//　代码大小　　　　14　(0xe)
　　　　　 .maxstack　1
　　　　　 .locals　init　([0]　string　str_test,
　　　　　　　　　　 [1]　string　Str_test)
　　　　　 IL_0000:　nop
　　　　　 IL_0001:　ldstr　　　"test"
　　　　　 IL_0006:　stloc.0
　　　　　 IL_0007:　ldstr　　　"test"
　　　　　 IL_000c:　stloc.1
　　　　　 IL_000d:　ret

托管模块：

托管模块(managed module)是一个标准32位或64位Microsoft 　Windows可移植可执行体(PE32或PE32+)文件，托管模块需要CLR才能执行，它包含了上面介绍的IL代码，还包含元数据、PE头、CLR头几部分。

元数据(metadata)可以理解为一个HashTable，Table中映射了内置类型和成员以及引用的类型和成员，这些类型与成员供IL使用，所以元数据总是需要关联对应的IL代码，编译器也是同时生成元数据与IL，以保证自描述的同步。

PE头(Portable Executable，中文译为可移植的可执行的)包括了PE32与PE32+，标示了托管模块的运行环境以及JIT优化本地代码时所要用到的信息，这在后面会讲到。

CLR头主要包括方法的入口地址标记，以及资源、强命名等信息，这些信息是GAC重要的参数依据。

下图可以表示出JIT的介入时机：

图1 JIT工作时机