笔者注

谨以此文纪念我敬重的于2016年9月17日去世的 装配脑袋 逝世两周年

前言

.NET技术栈

爆栈网

误解

• .NET是封闭的
  • 实际上，.NET从第一天开始便把标准提交到ECMA，并且利用Rotor 开放了源代码（详见这里），感谢RednaxelaFX的指正
• .NET只能在Windows平台上跑
  • .NET 2004年开始就能在Linux上面跑了(Mono，详见后面内容)
• .NET带来的费用高
  • .NET是开源的，可以在多平台跑，没有费用可言
• .NET性能低
  • .NET(相关开发语言如C#)的性能在多个性能测试平台上是领先的（详见后面内容）
• .NET是微软的
  • 这是典型的为了反而反，类似的幼稚行为是在微软最近收购了GitHub后，一些开发人员马上迁移到GitLab上，然而他们可能不知道：
    • GitLab是在微软Azure托管的（不过他们最近迁移到Google Cloud了）
    • GItLab之前发生过因为PostgreSQL主数据库备份/恢复出错导致了客户数据丢失的问题

前世

Windows 32

• Visual C++
  • 通用解决方案，可以是桌面应用（如MFC），也可以是C/S应用
• Visual BASIC
  • 快速应用开发（RAD）的一种，一般做图形界面（GUI）应用
  • 组件一般采用ActiveX（COM），利用注册表做接口管理
  • 提醒：VB在.NET没有缺席
• Delphi
  • 另外一种RAD，兼顾了VB的组件化和VC++的很好的底层API交互支持
  • Anders Hejlsberg是这个产品的首席架构师(提醒，他是.NET的核心人物之一，看下面内容)

• 标准Win32 DLL：要么随意放到Windows System32目录，要么Program Files (x86)目录
• ActiveX DLL：虽然统一用注册表做版本信息管理，但是因为发布的时候版本没定义好，导致使用regsvr32.exe注册的时候可能会把上一个版本覆盖

前期

背景

诞生

.NET的名字

.NET特性

语言 vs 平台

• 平台：.NET
  • 语言：C#，F#，VB.NET，等等
• 平台：JVM
  • 语言：Java、Scala、Clojure，等等

1. 编译成中间语言（IL）
2. 运行时即时编译成machine code（JIT，后述）
3. 有办法改变JIT的行为（调优）
4. 有办法预编译成machine code

每种语言/开发平台都有自己的看家本领：语言特性（面向对象 vs 函数式、强类型 vs 动态类型、并行计算等等）、生态圈（开放、大量的第三方库/扩展支持）等等。

.NET的运行时Common Language Runtime(CLR)是.NET的核心，负责程序的解释和运行。.NET程序启动的时候，会经过多达50步才正式开始跑你写的第一行代码，中间是各种元数据的查找、分析等。如果程序是第一次执行，CLR会把要执行的代码路径进行JIT（即时编译），这个过程会有各种优化，举个例子：冷代码（如异常处理逻辑）会相对热代码（正常逻辑）执行较慢，这就是为什么如果过度使用异常来做控制，会有性能瓶颈。

如果你想对CLR进入深入的了解，可以参考传奇开发人员Jeffrey Richter编写的《CLR via C#》，他是经典开发书籍《Windows via C/C++ 》的作者。

.NET大量封装Win 32 API，这叫InterOperability(InterOp)。如果你需要调用第三方甚至自己编写的Windows 32，可以通过这个实现。

还记得DLL地狱吗？.NET的程序集经过SN(强命名)签名后，可以通过gacutil注册到Global Assembly Cache(GAC），这样任何一个程序可以直接调用。因为它通过程序集名称(assembly name)来区分每个程序集的唯一性，每个版本存放在不同的目录下，所以不会出现不同版本的程序集互相覆盖的问题。

C/C++，没有第三方的库，你需要手工控制内存的调用和回收，好处是按需调用，省内存，高效，然而对开发人员有较高要求，所以一般使用第三方的解决方案。Java和.NET，都有自己的Garbage Collection (GC)。.NET GC分3个阶段，不同阶段针对对象的不同生命周期。如果你希望深入研究GC，可以参考下面的”高性能”部分。

不同于现在各种基于Google Chromium二次打包的浏览器壳，除了完整版，.NET还包括多个不同的兄弟框架，譬如.NET Execution Environment (DNX)、Compact Framework (CF)用于移动设备、Microsoft Framework (MF)用于嵌入式设备。

Visual Studio是最受微软技术开发人员欢迎的IDE，你可以通过它使用上述各种语言开发、调试、测试、发布各种应用。或许你不知道，Visual Studio作为通用的IDE，被其它产品借用，譬如微软SQL Server的管理工具SQL Server Management Studio (SSMS)就是基于Visual Studio的，所以大部分快捷键和功能是一致的。

刚开始的时候微软推出的.NET针对自家Windows桌面开发推出了Windows Form（WinForm）这个开发方案。出发点是想把所有界面元素OO化，通过事件驱动，底层还是Win32那套消息机制，GDI+渲染。不过默认的渲染效果有审美疲劳，所以有些应用采用了国内比较流行的皮肤做法，通过owner draw实现自主的渲染，摆脱了单一的UX体验。

不喜欢WinForm的事件模型？不喜欢自己实现双向绑定？不喜欢WinForm太传统的Win32 GUI元素？那么，WPF应该会是你的选择。它使用XAML作为界面语言，DirectX渲染，逻辑代码可以选择C#或者VB.NET。之所以使用XAML（XML格式），是为了把界面描述标准化，这是iOS、Android和Xamarin的标准做法。

.NET的推出是为了应对互联网时代，必不可少的，需要提供网站开发方案。微软把当年的基于ActiveX + VBScript的服务器端开发解决方案ASP(Active Server Pages)升级，成为了ASP.NET。WebForm的设计思想是复制WinForm，但是封装得不好，导致用户被迫强行做各种js和css hack，尤其是它复制WinForm的事件模型，导致各自不必要的Postback，而且页面有着极其臃肿的ViewState来维护当前的状态，所以很多时候页面加载耗时甚长，久等不见内容。当然你可以用UpdatePanel做异步ajax更新提升用户体验。

你可能会问，那到底用什么做页面渲染？简单来说：不要在服务器端做渲染，因为所有界面渲染都不应该是服务器的事情，现在用户的浏览器渲染能力很强，这种事情完全应该留给客户的机器去做，这样服务器的压力会大减。服务器应该做的事情只是接受请求，根据业务逻辑处理数据、读取/存储数据。

所以，页面渲染，应该选择成熟Web前端MVC方案，譬如AngularJS、React等。

网络开发，除了网站，还有一些不可见的后台服务。Web Services是跟随ASP.NET 1.0推出的，协议基于XML，现在使用这个技术的产品比较少了。后来微软推出了大一统的WCF(Windows Communication Foundation)平台，是相对较新的一套Web服务解决方案，支持多种传输协议和安全机制，但配置繁琐。

ASP.NET Web API是ASP.NET MVC的一个组件，提供构建RESTful API的方案，目前比较多产品使用。

大家还记得Java Applet吗？当年Flash大行其道，但其问题太多，安全问题、CPU占用问题、稳定性等等。为了对抗如日中天的Flash，微软推出了Silverlight。Silverlight的性能不逊色于Flash，而且比隔三差五要打安全补丁的Flash安全很多，但是两者都无法摆脱基于ActiveX插件的问题，即便预先安装，也常有版本兼容问题导致无法在浏览器加载，而且默认那套银灰色的界面确实有审美问题。

不过和Flash抵挡不了技术发展的洪流一样，Silverlight也被迫退出了市场。对了，Flash在中国还是奇葩地存在，由某个流氓公司特供中国版，切记不要使用。

一个成熟的开发平台，单纯有好的语言、基础库还是不足够的。当年为了方便开发人员，微软提供了一整套的常用功能框架，叫Enterprise Library，包括功能如读写配置、数据访问、日志、缓存等，而这个项目的前身是Best Practice Application Blocks，就是类似广大开发爱好者常常自己搞的工具库。

大家还记得ActiveX年代的ADODB吗？在.NET世界，我们有升级版：ADO.NET。通过ADO.NET，你可以访问各大数据库系统。大部分数据库系统是支持多线程的，所以需要读写数据的时候：

随着技术的发展，面向对象进入数据存储和访问领域。譬如数据访问，这些解决方案叫O/RM，对象关系映射。在Java领域著名的Hibernate被移植到.NET成了NHibernate，Dapper也是一个不错的轻量级的选择。微软也推出了自己的Entity Framework，后来并开源了。

不过不管是Code First、Model  First还是Database First，这些OO化的O/RM，因为对象化这个过程，性能损耗不可避免，而且，不同的解决方案要么解决不了延迟加载，要么做不好缓存，或者动态生成的SQL效率低下。如果你需要绝对的高性能，还是应该手工写SQL，并且封装到存储过程，这样业务逻辑不需要在每次执行的时候都在客户端/服务器不断传输。想象一下，即便某业务逻辑执行速度很快，但数量巨大，譬如一天100万次，当这个业务逻辑很复杂，譬如100K，那么一天光是这些SQL的网络流量起码是100GB，如果如果是封装成SP，那么，可能就是100MB。

同时，使用这些O/RM，一般会遇到对具体某种RDBMS的特性支持不好的情况，需要使用底层SQL直接调用操作，这样O/RM就无法直接切换到别的数据库系统了。

NoSQL蓬勃发展，在传统关系型数据库系统中被常规化的数据（一条数据会被存储到不同的字段甚至不同的表），现在作为一个json文件（字符串）被存储到各种类型的NoSQL中。NoSQL优势是快速的读写，因为避免了多表关联的可能，一次读取，一次写入。但是真因为这样，绝大部分NoSQL无法做跨表（集合）的关联，因此一般的做法是用定时任务生成目标数据，这种解决方案有2个问题：数据非实时和冗余的空间占用，同时，json文件本身的所有属性是键值对，所以空间占用远逊于RDBMS。

市面上不乏基于.NET的NoSQL，部分还是开源的，笔者觉得最好的一个是开源的STSDb，独创的Waterfall索引比传统的b+树要跟高性能。

大量业务系统都需要用到工作流。WF(Windows Workflow)是微软额外推出的基于.NET的工作流系统，不过这个方案配置起来有点罗嗦。

从别的成熟平台中移植著名的项目是业界惯常的做法。一些著名/优秀的项目被移植到.NET，譬如Java世界的hibernate (nhibernate)、junit (nunit)、iText  (iTextSharp)、Quartz (Quartz.net)、Lucence (Lucence.net)、Log4j (log4net)。

一个开放平台的成熟，离不开社区的支持。开源/代码托管网站，早期的有SourceForge.net、CodeProject等，后来微软自己推出了自己的GotDotNet，后来变成了CodePlex.com，然而几个月前这个项目已经停止运转，大部分项目都被作者各自迁移到GitHub。

.NET框架和C#从第一天开始，就作为ECMA标准并使用特定的协议开发了源代码，这为后来的Mono和跨平台打下了坚实的基础。几年前，微软把.NET完全开源了，包括编译器、框架、类库等等。

著名的Linux GUI解决方案GNOME之父Miguel de Icaza，创建了Mono项目，让.NET真正跨平台，在Linux、MacOS下运行。Mono项目同时带来了SharpDevelop这个IDE，后来又被移植到别的平台上成为了MonoDevelop。

Mono项目近年被Ubuntu拥抱，跟随标准发布预装。

.NET的发展脚步没有停下来，它不断进化，现在，.NET已经在各大平台扎根。

最近的15年周年纪念活动，Anders Hejlsberg被Channel 9邀请参与活动，并讲述了他对C#的看法，他表示：“我也没想到C#能如此兴盛。”

如果说.NET平台是心脏，那么，语言就是骨络。目前.NET平台上3大主流开发语言有各自的演进路线。C#作为先锋在新特性上不断快速进化，譬如LINQ/Lambda、async/await并行计算等，当然动态特性也是值得提及的。如果一个东西走起来像鸭子，叫起来像鸭子，它可能不是一只鸭子，而是被鸭子带坏了的鹦鹉。如果你想知道C#的各种技术内幕，可以看Matt Warren的技术博客，他是C#语言委员会的成员之一，这个委员会决定每个版本的新特性。

Roslyn作为新一代的编译工具，使用C#编写，终于实现了.NET的自举，这是一个语言成熟的标志。Mono最近有实验性的项目也在做这个事情，用C#写C#的编译器（感觉怪怪的？）。

不仅仅是各种语言跨平台，微软的开发工具也能跨平台。Windows上最佳开发IDE Visual Studio现在不仅仅在Windows上跑，微软推出的兄弟Visual Studio Code还支持Linux和MacOS，还有Visual Studio For Mac。

最近Visual Studio Code的受欢迎程度远超其它开发环境，笔者多次参加技术讲座，不管是使用Windows 手提还是MacBookPro的开发人员，无一例外使用Visual Studio Code进行开发。特别是近年支持了Terminals，还有刚刚推出的对GitHub的整合（譬如可以查看PR等），有助其蓬勃发展。有文章分析，假以时日，Visual Studio Code会超越Visual Studio成为最流行的开发环境，我们拭目以待。

相信做过开发的同学都对各种第三方依赖组件的引入、维护都很烦恼，NPM、webpack、Chocolatey、Maven Repository等都是著名的包管理解决方案，微软效仿之，推出了NuGet。本质上NuGet包和Office系列的文件类似，都是zip文件，里面有一些元信息和实际文件。通过Visual Studio的项目Package菜单你可以直接生成NuGet包。早期的NuGet不允许直接下载包，非常恼人，必须通过客户端如Visual Studio，现在允许了。

如果你想架设自己的NuGet包管理平台，可以使用ProGet。

或许你会想，.NET到底有什么优秀的案例？

如果你做Web开发，相信你听过甚至用过OWIN项目，它包括了SignalR、Nancy、Katana等项目。如果你用过IoC，你应该听过甚至用过Windsor，它是Castle项目的一员，包括了ActiveRecord、MonoRail等。相信你用过stackoverflow？它以及众多兄弟网站，都属于StackExchange，而这些所有网站都是基于ASP.NET的。微软自家一些产品也是完全或者部分使用.NET实现的，譬如BizTalk、Blend等。

如果你想了解更多的优秀.NET解决方案，可以看这个非常详细的列表：https://github.com/Microsoft/dotnet/blob/master/dotnet-developer-projects.md

了解或者开发过云应用吗？业界领先的公有云提供商微软Azure，这个平台大部分技术都是基于.NET的。对了，Bing搜索引擎也是。

Unity是流行的2D/3D游戏开发平台，其脚本系统主要是Mono，它刚刚对外宣布支持最新版版本Mono。另外一个游戏引擎Godot，也是使用Mono作为脚本引擎。

有些技术牛人，利用.NET打造自己的开源的操作系统。譬如比较早期的Cosmos OS ( https://www.gocosmos.org/ )，还有近期的FlingOS( http://www.flingos.co.uk/ )。由此可见.NET作为一个开发平台的能力和潜力。

为了实现跨CPU平台（x86和ARM等），微软为 Windows带来了UWP，开发者可以使用多种开发语言（.NET家族的，甚至HTML/WinJS）开发Windows平台应用，界面语言是XAML，这些应用不仅仅可以在Intel的x86平台下跑，还可以在ARM上跑。大家还记得Windows Phone和Surface吗？

之前说过Mono这个跨平台开发解决方案，在支持Linux/MacOS的基础上，它继续进化，衍生出Xamarin项目，实现了对主流手机系统苹果iOS、Google Android、微软WP甚至三星Tizen的支持。

2016年微软收购了Xamarin，整合到Visual Studio里，并且将其开源，创始人Miguel de Icaza成为微软的Distinguished Engineer。

DotNet Anywhere (DNA)是另外一套跨平台解决方案：https://github.com/chrisdunelm/DotNetAnywhere

2016年，微软为了大一统.NET平台标准，推出了.NET Standard，可以把这个看成一个协议，而不是具体实现。具体实现是.NET完整版 4.x、.NET Core 2.x、Xamarin等。

.NET完整版4.x现在统治Windows平台，Xamarin复制移动平台，而.NET Core则主打跨平台，如Linux、MacOS、Docker、嵌入式设备、IoT等，譬如已经有Raspberry Pi等设备在运行.NET Core。或许你不知道，Docker For Windows是用.NET编写的。

.NET Core做法和.NET完整版在API层面基本上一直和兼容，区别在于，.NET完整版是依赖本地GAC安装/本地目录的.NET程序集，而.NET Core是依赖NuGet包，所有基础类库都是NuGet包，而这些包不像老版本的node.js那样都安装到本地目录，而是集中安装到本机的NuGet库里。

和.NET Core匹配的有ASP.NET Core，允许开发人员开发在Linux等平台跑的Web系统。

.NET开发初期，大量借鉴Java这个平台的优点，近年，Java作为平台和作为语言，分别复制了,NET和C#的一些特性。JavaScript的一些新特性直接复制了C#的特性。

业界做性能测试的时候，一般会用这句话：“不服跑个分！”。网上有各种性能评测文章/比较网站，最近看过一个完整，各种语言互相比较，其中.NET和Java的结果差异不大，11个比较项目中，.NET 6 : 5 Java。

.NET为了提高性能，通过如下几个不同状态下方式：

如果你想深入研究如何编写高性能的.NET程序，可以参考Ben Watson编写的《Writing High-Performance .NET Code》这本书。

如果你还是不满足于性能表现，可以使用GPU加速，目前比较成熟的解决方案是AleaGPU，对C#的支持非常友好。

Web前端开发技术日新月异，但同时也存在各种脏乱差的情况（笔者会另外撰文详细述说）。近来各大浏览器加入了对Web Assembly的支持，Web Assembly允许开发人员用如C++等语言实现逻辑，然后编译成二进制的Web Assembly。

最近，微软宣布ASP.NET项目引入了Blazor项目（取义Browser + Razor），这个项目是基于DotNet Anywhere的，允许开发人员用.NET + Razor实现前端功能。Blazor结合Web Assembly，会开启一个全新的开发时代：使用C#编写Web Assembly然后在浏览器跑，效率比JavaScript高 (这不是Silverlight诈尸，更加不是ActiveX，也不是Java Applet，也不是 NPAPI），可以直接在浏览器中调试C#代码。详细介绍：https://blazor.net/

在Windows平台上（x86和ARM），你可以使用.NET设计UWP应用，但其它平台上，你不能用.NET做带界面的应用。最近对外公布的AvaloniaUI，允许大家使用UWP类似的技术在Linux和MacOS上实现桌面应用，这个项目的名字看出来和当年的Avalon项目的关系了吗？

现在技术界喜欢搞cross play，譬如Windows 10下自带了Linux子系统，SQL Server也可以在Linux上跑，JavaScript可以通过node.js写服务器端代码，.NET也可以写Web Assembly做前端。

.NET发展16年，为业界带来各种新技术的同时，也给人类的发展做出了重大贡献，它会继续和老对手Java等一起齐头并进，互相追赶和促进。

谨以此文纪念我敬重的于2016年9月17日去世的 装配脑袋 逝世两周年。

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