CLR中的程序集加载

CLR中的程序集加载

本次来讨论一下基于.net平台的CLR中的程序集加载的机制：

　　【注：由于.net已经开源，可利用vs2015查看c#源码的具体实现】

在运行时，JIT编译器利用程序集的TypeRef和AssemblyRef元数据表来确定哪一个程序集定义了所引用的类型。在AssemblyRef元数据表的记录项中，包含构成程序集的强名称的各个部分。JIT编译器获取包括名称（无扩展名和路径）、版本、语言文化和公钥标记，将这些连接成一个字符串。JIT编译器将该标识匹配的一个程序集加载到AppDomain中。】

CLR内部加载程序集提供了4中方法，在System.Refleetion.Assembly类中：

    1.     采用静态方法Load()加载程序集，可调用它显示的将一个程序集加载到AppDomain中：

           【注：Assembly类的Load()存在两个重载版本】

 /// <summary>

    /// 通过给定的程序集的显示名称来加载程序集，使用提供的证据将程序集加载到调用方的域中。

    /// </summary>

    ///

    /// <returns>

    /// 加载的程序集。

    /// </returns>

/// <param name="assemblyString">程序集的显示名称。</param>

    <param name="assemblySecurity">用于加载程序集的证据。</param>

　　<exception cref="T:System.ArgumentNullException"><paramref name="assemblyString"/> 为 null。</exception>

　　<exception cref="T:System.IO.FileNotFoundException"><paramref name="assemblyString"/> 未找到。</exception>

　　<exception cref="T:System.BadImageFormatException"><paramref name="assemblyString"/> 不是有效程序集。-或 -当前加载的是 2.0 或更高版本的公共语言运行时，而<paramref name="assemblyString"/> 是用更高版本的公共语言运行时编译的。</exception>

　　<exception cref="T:System.IO.FileLoadException">发现一个未能加载的文件。- 或 -用两个不同的证据将一个程序集或模块加载了两次。</exception>

　　<PermissionSet><IPermission class="System.Security.Permissions.FileIOPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="" Read="*AllFiles*" PathDiscovery="*AllFiles*"/></PermissionSet>

        [SecuritySafeCritical]

       [Obsolete("This method is obsolete and will be removed in a future release of the .NET Framework. Please use an overload of Load which does not take an Evidence parameter. See http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkID=155570 for more information.")]

    [MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]

    public static Assembly Load(string assemblyString, Evidence assemblySecurity)

    {

      StackCrawlMark stackMark = StackCrawlMark.LookForMyCaller;

      return (Assembly) RuntimeAssembly.InternalLoad(assemblyString, assemblySecurity, ref stackMark, false);

}

     /// <summary>

    /// 通过给定程序集的长格式名称加载程序集。

    /// </summary>

    ///

    /// <returns>

    /// 加载的程序集。

    /// </returns>

/// <param name="assemblyString">程序集名称的长格式。</param>

<exception cref="T:System.ArgumentNullException"><paramref name="assemblyString"/> 为 null。</exception>

<exception cref="T:System.ArgumentException"><paramref name="assemblyString"/> 是零长度字符串。</exception>

<exception cref="T:System.IO.FileNotFoundException"><paramref name="assemblyString"/> 未找到。</exception>

<exception cref="T:System.IO.FileLoadException">发现一个未能加载的文件。</exception>

<exception cref="T:System.BadImageFormatException"><paramref name="assemblyString"/> 不是有效程序集。- 或 -当前加载的是 2.0 或更高版本的公共语言运行时，而<paramref name="assemblyString"/> 是用更高版本的公共语言运行时编译的。</exception>

<PermissionSet><IPermission class="System.Security.Permissions.FileIOPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="" Read="*AllFiles*" PathDiscovery="*AllFiles*"/></PermissionSet>

    [SecuritySafeCritical]

    [__DynamicallyInvokable]

    [MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]

    public static Assembly Load(string assemblyString)

    {

      StackCrawlMark stackMark = StackCrawlMark.LookForMyCaller;

      return (Assembly) RuntimeAssembly.InternalLoad(assemblyString, (Evidence) null, ref stackMark, false);

    }

在内部，Load导致CLR向程序集应用一个版本绑定重定向策略，并在GAC（全局程序集缓存）中查找程序集。如果没有找到，就接着去应用程序的基目录、私有路径目录和codebase位置查找。如果Load找到指定的程序集，会返回对代表已加载的那个程序集的一个Assembly对象的引用。如果没有找到，则会抛出一个异常。

　　【注：System.AppDomain提供了一个Load方法，这与Assembly的静态Load方法不同，AppDoamin的Load是一个实例方法，它允许将一个程序集加载到一个指定的AppDoamin中，该方法设计供非托管代码调用，语序宿主将一个程序集“注入”一个特定的AppDoamin。】

2.采用Assembly的LoadFrom方法，指定路径名的方式加载程序集：

   /// <summary>

    /// 已知程序集的文件名或路径，加载程序集。

    /// </summary>

    ///

    /// <returns>

    /// 加载的程序集。

    /// </returns>

/// <param name="assemblyFile">包含程序集清单的文件的名称或路径。</param>

<exception cref="T:System.ArgumentNullException"><paramref name="assemblyFile"/> 为 null。</exception>

<exception cref="T:System.IO.FileNotFoundException">未找到<paramref name="assemblyFile"/>，或者尝试加载的模块没有指定文件扩展名。</exception>

<exception cref="T:System.IO.FileLoadException">发现一个未能加载的文件。</exception>

<exception cref="T:System.BadImageFormatException"><paramref name="assemblyFile"/> 不是有效的程序集；例如， 位进程中的  位程序集。有关更多信息，请参见异常主题。- 或 -当前加载的是 2.0 或更高版本的公共语言运行时，而<paramref name="assemblyFile"/> 是用更高版本的公共语言运行时编译的。</exception>

<exception cref="T:System.Security.SecurityException">在没有所需<see cref="T:System.Net.WebPermission"/> 的情况下，指定了不以“file://”开始的基本代码。</exception>

<exception cref="T:System.ArgumentException"><paramref name="assemblyFile"/> 参数是空字符串 ("")。</exception>

<exception cref="T:System.IO.PathTooLongException">程序集名称的长度大于 MAX_PATH 个字符。</exception>

<PermissionSet><IPermission class="System.Security.Permissions.FileIOPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="" Read="*AllFiles*" PathDiscovery="*AllFiles*"/></PermissionSet>

    [SecuritySafeCritical]

    [MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]

    public static Assembly LoadFrom(string assemblyFile)

    {

      StackCrawlMark stackMark = StackCrawlMark.LookForMyCaller;

      return (Assembly) RuntimeAssembly.InternalLoadFrom(assemblyFile, (Evidence) null, (byte[]) null, AssemblyHashAlgorithm.None, false, false, ref stackMark);

}

(1).在内部，LoadFrom首先会调用Syatem.Reflection.AssemblyName类的静态方法GetAssemblyName。该方法打开指定的文件，查找AssemblyRef元数据表的记录项，提取程序集标识信息。

（2）.以一个AssembleName对象的形式返回这些信息。

（3）.LoadFrom方法内部调用Assembly的Load方法，将Assembly对象传递给他。

（4）.CLR会为应用版本绑定重定向策略，并在各个位置查找匹配的程序集。

  3.采用Assembly的LoadFile方法，这个方法可以从任意路径加载一个程序集，并可将具有相同标识的一个程序集多次加载到一个AppDoamin中。

 /// <summary>

    /// 加载指定路径上的程序集文件的内容。

    /// </summary>

    ///

    /// <returns>

    /// 加载的程序集。

    /// </returns>

/// <param name="path">要加载的文件的完全限定路径。</param>

<exception cref="T:System.ArgumentException"><paramref name="path"/> 参数不是绝对路径。</exception>

<exception cref="T:System.ArgumentNullException"><paramref name="path"/> 参数为 null。</exception><exception cref="T:System.IO.FileLoadException">发现一个未能加载的文件。</exception>

<exception cref="T:System.IO.FileNotFoundException"><paramref name="path"/> 参数为空字符串 ("") 或不存在。</exception>

<exception cref="T:System.BadImageFormatException"><paramref name="path"/> 不是有效程序集。- 或 -当前加载的是 2.0 或更高版本的公共语言运行时，而

<paramref name="path"/> 是用更高版本的公共语言运行时编译的。</exception>

<PermissionSet><IPermission class="System.Security.Permissions.FileIOPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="" Unrestricted="true"/>

<IPermission class="System.Security.Permissions.SecurityPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="" Flags="ControlEvidence"/></PermissionSet>

    [SecuritySafeCritical]

    public static Assembly LoadFile(string path)

    {

      AppDomain.CheckLoadFileSupported();

      new FileIOPermission(FileIOPermissionAccess.Read | FileIOPermissionAccess.PathDiscovery, path).Demand();

      return (Assembly) RuntimeAssembly.nLoadFile(path, (Evidence) null);

    }

    /// <summary>

    /// 通过给定的程序集的路径来加载程序集，使用提供的证据将程序集加载到调用方的域中。

    /// </summary>

    ///

    /// <returns>

    /// 加载的程序集。

    /// </returns>

/// <param name="path">程序集文件的完全限定路径。</param>

<param name="securityEvidence">用于加载程序集的证据。</param>

<exception cref="T:System.ArgumentException"><paramref name="path"/> 参数不是绝对路径。</exception>

<exception cref="T:System.ArgumentNullException"><paramref name="path"/> 参数为 null。</exception>

<exception cref="T:System.IO.FileNotFoundException"><paramref name="path"/> 参数为空字符串 ("") 或不存在。</exception>

<exception cref="T:System.IO.FileLoadException">发现一个未能加载的文件。</exception>

<exception cref="T:System.BadImageFormatException"><paramref name="path"/> 不是有效程序集。- 或 -当前加载的是 2.0 或更高版本的公共语言运行时，而

<paramref name="path"/> 是用更高版本的公共语言运行时编译的。</exception>

<exception cref="T:System.NotSupportedException"><paramref name="securityEvidence"/> 不是 null。默认情况下，旧的 CAS 策略中未启用 .NET Framework ； 如果未启用）， <paramref name="securityEvidence"/> 必须是 null。</exception>

<PermissionSet><IPermission class="System.Security.Permissions.FileIOPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="" Unrestricted="true"/>

<IPermission class="System.Security.Permissions.SecurityPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="" Flags="ControlEvidence"/></PermissionSet>

    [SecuritySafeCritical]

    [Obsolete("This method is obsolete and will be removed in a future release of the .NET Framework. Please use an overload of LoadFile which does not take an Evidence parameter. See http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkID=155570 for more information.")]

    [SecurityPermission(SecurityAction.Demand, Flags = SecurityPermissionFlag.ControlEvidence)]

    public static Assembly LoadFile(string path, Evidence securityEvidence)

    {

      AppDomain.CheckLoadFileSupported();

      if (securityEvidence != null && !AppDomain.CurrentDomain.IsLegacyCasPolicyEnabled)

        throw new NotSupportedException(Environment.GetResourceString("NotSupported_RequiresCasPolicyImplicit"));

      new FileIOPermission(FileIOPermissionAccess.Read | FileIOPermissionAccess.PathDiscovery, path).Demand();

      return (Assembly) RuntimeAssembly.nLoadFile(path, securityEvidence);

    }

通过LoadFile加载程序集时，CLR不会自动解析任何依赖性问题，代码必须向AppDomain的AssemblyReaolve事件登记，并让事件回调方法显示的加载依赖的程序集。

     4.如果需要构建的一个工具只是通过反射来分析程序集的元数据，并希望确保程序集中的任何代码都不会执行，那么程序集的最佳方式就是使用Assembly的ReflectionOnlyLoadFrom方法或者使用ReflectionOnlyLoad方法。

  /// <summary>

    /// 将给定显示名称的程序集加载到只反射上下文中。

    /// </summary>

    ///

    /// <returns>

    /// 加载的程序集。

    /// </returns>

    /// <param name="assemblyString">程序集的显示名称，由

<see cref="P:System.Reflection.AssemblyName.FullName"/> 属性返回。</param>

<exception cref="T:System.ArgumentNullException"><paramref name="assemblyString"/> 为 null。</exception>

<exception cref="T:System.ArgumentException"><paramref name="assemblyString"/> 为空字符串 ("")。</exception>

<exception cref="T:System.IO.FileNotFoundException"><paramref name="assemblyString"/> 未找到。</exception>

<exception cref="T:System.IO.FileLoadException"><paramref name="assemblyString"/> 已找到，但是不能加载。</exception>

<exception cref="T:System.BadImageFormatException"><paramref name="assemblyString"/> 不是有效程序集。- 或 -当前加载的是 2.0 或更高版本的公共语言运行时，而<paramref name="assemblyString"/> 是用更高版本的公共语言运行时编译的。</exception>

<PermissionSet><IPermission class="System.Security.Permissions.FileIOPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="" Read="*AllFiles*" PathDiscovery="*AllFiles*"/></PermissionSet>

    [SecuritySafeCritical]

    [MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]

    public static Assembly ReflectionOnlyLoad(string assemblyString)

    {

      StackCrawlMark stackMark = StackCrawlMark.LookForMyCaller;

      return (Assembly) RuntimeAssembly.InternalLoad(assemblyString, (Evidence) null, ref stackMark, true);

}

    /// <summary>

    /// 将给定路径的程序集加载到只反射上下文中。

    /// </summary>

    ///

    /// <returns>

    /// 加载的程序集。

    /// </returns>

/// <param name="assemblyFile">包含程序集清单的文件的路径。</param>

<exception cref="T:System.ArgumentNullException"><paramref name="assemblyFile"/> 为 null。</exception>

<exception cref="T:System.IO.FileNotFoundException">未找到

<paramref name="assemblyFile"/>，或者尝试加载的模块没有指定文件扩展名。</exception>

<exception cref="T:System.IO.FileLoadException"><paramref name="assemblyFile"/> 已找到，但是未能加载。</exception>

<exception cref="T:System.BadImageFormatException"><paramref name="assemblyFile"/> 不是有效程序集。- 或 -当前加载的是 2.0 或更高版本的公共语言运行时，而<paramref name="assemblyFile"/> 是用更高版本的公共语言运行时编译的。</exception>

<exception cref="T:System.Security.SecurityException">在没有所需 <see cref="T:System.Net.WebPermission"/> 的情况下，指定了不以“file://”开始的基本代码。</exception>

<exception cref="T:System.IO.PathTooLongException">程序集名称的长度大于 MAX_PATH 个字符。</exception>

<exception cref="T:System.ArgumentException"><paramref name="assemblyFile"/> 为空字符串 ("")。</exception>

<PermissionSet><IPermission class="System.Security.Permissions.FileIOPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="" Read="*AllFiles*" PathDiscovery="*AllFiles*"/></PermissionSet>

    [SecuritySafeCritical]

    [MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]

    public static Assembly ReflectionOnlyLoadFrom(string assemblyFile)

    {

      StackCrawlMark stackMark = StackCrawlMark.LookForMyCaller;

      return (Assembly) RuntimeAssembly.InternalLoadFrom(assemblyFile, (Evidence) null, (byte[]) null, AssemblyHashAlgorithm.None, true, false, ref stackMark);

    }

ReflectionOnlyLoadFrom方法加载有路径指定的文件，文件的强名称标识不会获取，也不会在GAC和其他位置搜索文件。ReflectionOnlyLoad方法会在GAC、应用程序基目录、私有路径和codebase指定的位置搜索指定的程序集，该方法不会应用版本控制策略，因此在指定的是那个版本，获取的就是那个版本。如果要自行为一个程序集标识指定版本控制策略，可将字符串传给AppDoamin的ApplyPolicy方法。

用ReflectionOnlyLoadFrom或ReflectionOnlyLoad方法加载程序集时，CLR禁止程序集中的任何代码执行，如果试图执行，则会抛出异常。