.NET Native:将.NET 应用编译为原生应用

  • 张天雷

2015 年 9 月 1 日

话题:.NETWindows语言 & 开发架构

什么是.NET Native?

.NET Native是一套在 Visual Studio 2015 中编译通用 Windows(UWP)应用的预编译工具,它可以将托管的中间语言二进制文件编译为本地二进制文件,每一个托管的通用 Windows 应用都将受益于这项新技术。在用户设备上安装之前,应用会自动编译为原生代码。有关其工作机制的详情可以查看MSDN

.NET Native 会带来什么?

根据不同的情况,.NET Native 所带来的好处各种各样。不过在大多数情况下,.NET Native 将会使得应用启动更快、运行更好、占用用户系统资源更少。具体优点如下:

  • 冷启动效率提升 60%
  • 热启动效率提升 40%
  • 原生编译时应用占用内存资源更少
  • 系统无需安装桌面.NET Runtime
  • 由于应用在本地编译,性能可以借助原生代码的优势得到改善
  • 可利用业内领先的 C# 或 VB 及其编程语言工具
  • 提供全面而一致的.NET 编程模型,包括编写业务模型所需的扩展 API、内置内存管理以及异常处理等

Debug 和 Release 两种编译模式的差异

.NET Native 的编译过程十分复杂,相比于传统的.NET 编译,编译时间稍微长一些。上面提到的那些优点牺牲了一部分编译时间。Visual Studio 在编译应用时会提醒开发者这一点,保证了良好的开发体验。

当使用 Debug 编译模式时,在应用中运行的是中间语言代码,.NET 系统部件不和应用代码一起封装,而且应用需要依赖 Microsoft.NET.CoreRuntime (CoreCLR)包。这就意味着,开发者可以享有最优的开发体验。编译和配置都十分迅速,有着丰富的调试和诊断信息,在.NET 开发中还可以使用所有熟悉的工具。

而对于 Release 模式,应用会默认使用.NET Native 工具链。由于程序包编译成了本地二进制文件,它就不用再包含.NET 框架库。另外,程序包依赖于最新安装的.NET Native Runtime 而不是 CoreCLR 包,设备上的.NET Native Runtime 始终与应用程序包兼容。

通过 Release 的本地原生编译可以在一个模拟用户使用的环境里对应用进行测试。在应用开发过程中,定期的测试十分重要,这样可以保证查找和修改.NET Native 编译器相关的错误。大多数情况下.NET Native 编译器会正常工作,但在少数情况下可能就不那么顺利了,比如 4 维以上的数组可能引发错误。用户最后获得的是.NET Native 编译的应用,所以最好在开发过程中测试应用的版本,确认无误而后再发布。

另外需要补充的是,.NET Native 取消了跨平台的编译模式。原生编译的架构独立,因此跨平台编译不再有用。一个附加的结果是,当开发者打包应用程序时,需要将三个体系结构配置(x86、x64、ARM)全部选中,以保证应用程序对所有的设备都能兼容。

.NET Native 改变了打发布包的方式,这是给工作流带来的最后一个重大变化。.NET Native 的一大特点是,编译器可以放置在云端。在 Visual Studio 中编译应用包时会创建两个包,一个是.appxupload 文件,另一个是侧面加载用的“测试”.appx 文件。.appxupload 包含了 MSIL 二进制文件和应用使用的.NET Native 工具链版本信息(也记录在了 AppxManifest.xml 文件中)。编译后的程序包接下来放入应用商店,然后被相同版本的.NET Native 工具链编译。因为编译器置于云端,开发者无需在本地重新编译应用程序,便能够反复多次修改程序缺陷。

这样的改变给开发者工作流又带来了另外两个改变。第一是开发者不能修改应用程序包的第四个版本号,这是因为应用商店需要通过修改版本号来标记在云端的每一次编译行为。不过开发者还能修改其他三个版本号,所以不必有太大的疑虑。第二是需要开发者特别注意上传到应用商店的程序包。应用商店代替开发者进行原生编译,所以开发者不能上传本地.NET Native 编译器生成的原生二进制文件。对此,Visual Studio 会帮助开发者选择正确的文件。

总结来说,.NET Native 带来的最主要的变化是以下几点:

  • 使用 Release 模式定期测试开发的应用程序
  • 确保修订包编号为 0(Visual Studio 不允许修改,也不要使用文本编辑器修改)
  • 只上传创建包时生成的.appxupload 文件至应用商店。如果上传通用 Windows 平台的.appx 文件,应用商店会拒绝并报错

使用.NET Native 的其他小技巧

如果开发者怀疑.NET Native 造成了某些错误,可以尝试用以下方法解决。因为 Release 模式默认优化了代码,这会丢失 Debug 模式下需要的一些生成文件,所以在 Release 模式中调试可能会出现错误。开发者可以新建一个自定义模式来使用.NET Native 工具链,同时不要优化代码。详细内容可以查看这里

从一开始就避免.NET Native 相关的错误无疑是更好的选择。Microsoft.NET Native.Analyzer在开发过程中如果遇到代码与.NET Native 冲突,会给出相应的警告。


感谢徐川对本文的审校。

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