深入解析JIT編譯
你知道JIT這個技術術語嗎？JIT的全稱是Just-In-Time，即時的意思。JIT編譯器是執行JIT編譯的工具，它是.NET應用程式的一個重要特性，今天我們來深入分析一下。
如何讓託管應用程式可移植？
我們知道.NET Framework和CLR(通用語言執行庫)為針對該平臺的應用程式提供了很多有用的功能，比如自動記憶體管理。不過，提出託管執行時的一個主要目的就是實現應用的可移植。
那麼應用程式是可移植的意味著什麼呢？這意味著，首先，它可以在任何型別的硬體上執行。理想情況下，它也應該與軟體無關（特別是與作業系統無關），例如微軟建立的ans正在積極開發一個多平臺的 .NET Core。
這種可移植性不僅使應用程式可以在任何硬體或軟體平臺上啟動，而且還使開發人員不必關心底層的低階結構。例如，當使用TPL(任務並行庫)時，程式設計師通常不需要考慮底層硬體（例如CPU的數量或體系結構）來修改程式碼。對於記憶體分配來說，它們是相同的，其中許多CTM（低階語言程式設計介面）細節根據作業系統的體系結構（32/64位）而有所不同，CLR對其進行處理。
但是，在某些時候，每個應用程式都需要由處理器執行，這需要有機器碼，這樣彙編指令才能理解並且能夠由CPU執行。根據作業系統或CPU的體系架構，有時需要在彙編程式碼中使用完全不同的CPU指令集。為了使原始碼真正可移植，不能直接編譯為機器程式碼，我們還需要使用中間語言。
中間語言（IL）
由於上述原因，託管執行時的程式語言原始碼（如C＃，F＃或Java）不會直接編譯為組合語言。而是，它首先被編譯為中間語言（IL）。CLR的中間語言也稱為MSIL（Microsoft中間語言）。
將原始碼編譯為IL中是由特定的語言編譯器執行的。這個過程是當你在Visual Studio構建應用時按F6或使用csc.exe進行編譯時發生的。
原始碼到IL的編譯，由特定語言的編譯器完成。例如，C＃中由Roslyn編譯，Roslyn是一個C＃編譯器，如圖：
檢視MSIL
為了檢視已編譯的EXE / DLL檔案中包含的MSIL程式碼，你可以使用 ofollow,noindex">ILSpy Visual Studio擴充套件 ，安裝這個擴充套件時，會在Visual Studio中新增一個選單選項（tools – > ILSpy），你可以開啟任何已編譯的檔案並檢視包含物件的IL程式碼，如圖：
實際上有哪些東西編譯成IL程式碼呢？現在我們可以說，最重要東西就是methods（當然分為類，名稱空間等）。還有許多其他的東西被編譯（肯定比你預想的要多，通過檢視原始碼你就知道了），但我們現在將重點關注methods。
好的，我們現在有了IL程式碼，但是CPU還是無法理解它。它是如何以及何時編譯為彙編程式碼的？
JIT編譯(即時編譯)
豐田如何引入JIT？
我們先從一些歷史背景開始說起。在20世紀60年代早期，由於倉儲成本非常高，豐田的日本工程師不得不重新組織倉庫管理。而且由於他們提前訂購了大量零件，所以供應商交付也需要很長時間。每次交付都必須由人工去處理，因此他們需要很多員工。但是訂購的零件會長期存放在倉庫中，需要大量儲存空間和並進行維護。
為了最大限度的降低成本，他們開創了即時製造（也稱為豐田生產系統）。其主要原則是僅在倉庫庫存達到最低水平時才從供應商處訂購貨物。這樣一來，貨物是在生產線上正好需要它們的時間裡交付的。它最大限度的減少了交付人員（和倉庫員工）的數量，同時，也不像以前那樣需要那麼多的儲存空間。
整個想法可以想象為以下流程順序圖：
JIT編譯器
在豐田取得成功之後，CLR建立者在框架中引入了即時(JIT)編譯器。它的作用是根據硬體和作業系統的特性(取決於對程式碼進行JIT編譯的主機)將中間語言程式碼編譯成組合語言。與非託管語言不同，非託管語言在程式執行之前將原始碼編譯為機器語言，而IL預設情況下在執行時編譯為CPU指令。這就是.NET工程師按時向CPU提供機器碼的原理。
JIT編譯器是CLR的一部分（類似於垃圾收集器）。簡單來說，當某方法首次被呼叫時，JIT會編譯該方法的原始碼。當然，它也會考慮到硬體，例如CPU型別及指令集來生成正確的彙編程式碼。然後，這個機器碼就會儲存在快取中，並且在相同的應用程式執行，呼叫相同的方法時重新使用。這意味著在程式執行期間未呼叫的部分程式碼可能根本沒有進行JIT編譯。
JIT編譯實際上是兩種方法的結合：提前編譯和解釋，混合了兩者的優點和缺點。但是，在執行時將IL程式碼編譯為組合語言時有幾個特色功能，如動態型別（在程式執行時能夠獲取實際物件的型別）。這也是為什麼JIT編譯通常被視為動態編譯的一種形式。
使用JIT編譯的另一個優點是我們編寫的原始碼離硬體更遠，因此程式碼可以編寫的更具可讀性和人性化，而與硬體互動的東西隱藏在IL中（不得不說，MSIL開發者確實厲害）
JIT編譯也會有一些成本，在執行時編譯程式碼需要時間。另一方面，不同的CPU單元具有不同的強大指令集或處理單元，這些指令集或處理單元會在由JIT生成的彙編程式碼中使用，而在提前編譯中，則不是這種情況（沒有任何特殊調整的情況下）。
我們還需要提前編譯嗎？
如果你真的不喜歡JIT編譯（怎麼會不喜歡？），有很多方法可以在應用程式執行之前預先編譯你的EXE / DLL。這稱為Pre-JIT編譯。其中一個原因可能是許多使用者將從相同的EXE / DLL檔案執行我們的應用程式，JIT編譯器通常會為每個使用者對IL進行JIT編譯。在這種情況下，出於效能和記憶體使用原因，使用預先JIT編譯應用程式檔案可能會更合適。可以使用NGen（適用於所有.NET版本）或.NET Native（適用於Windows 10的.NET應用程式）來完成。我們本文不會詳細講解這些工具（你可以在網際網路上找到更多資訊）。
總結
JIT編譯是在執行時將中間語言（IL）編譯為原生（機器）程式碼的過程。它提供了託管應用程式的可移植性。這是一個非常重要的概念，因為它已經在許多當前使用的程式設計框架中引入，如Java，.NET和Android。
最後，請記住：
