CLR中的程序集加載

本次來討論一下基于.net平臺的CLR中的程序集加載的機制：

　　【注：由于.net已經開源，可利用vs2015查看c#源碼的具體實現】

在運行時，JIT編譯器利用程序集的TypeRef和AssemblyRef元數據表來確定哪一個程序集定義了所引用的類型。在AssemblyRef元數據表的記錄項中，包含構成程序集的強名稱的各個部分。JIT編譯器獲取包括名稱（無擴展名和路徑）、版本、語言文化和公鑰標記，將這些連接成一個字符串。JIT編譯器將該標識匹配的一個程序集加載到AppDomain中?！?/span>

     CLR內部加載程序集提供了4中方法，在System.Refleetion.Assembly類中：

    1.     采用靜態方法Load()加載程序集，可調用它顯示的將一個程序集加載到AppDomain中：

           【注：Assembly類的Load()存在兩個重載版本】

    /// <summary>
    /// 通過給定的程序集的顯示名稱來加載程序集，使用提供的證據將程序集加載到調用方的域中。
    /// </summary>
    /// <returns>
    /// 加載的程序集。
    /// </returns>
    /// <param name="assemblyString">程序集的顯示名稱。</param>
    <param name="assemblySecurity">用于加載程序集的證據。</param>
　　<exception cref="T:System.ArgumentNullException"><paramref name="assemblyString"/> 為 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 -當前加載的是 2.0 或更高版本的公共語言運行時，而<paramref name="assemblyString"/> 是用更高版本的公共語言運行時編譯的。</exception>
　　<exception cref="T:System.IO.FileLoadException">發現一個未能加載的文件。- 或 -用兩個不同的證據將一個程序集或模塊加載了兩次。</exception>
　　<PermissionSet><IPermission class="System.Security.Permissions.FileIOPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="1" 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       [Obsolete("This method is obsolete and will be removed in a future release of the .NET Framework.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>
    /// 通過給定程序集的長格式名稱加載程序集。
    /// </summary>
    ///
    /// <returns>
    /// 加載的程序集。
    /// </returns>
/// <param name="assemblyString">程序集名稱的長格式。</param>
<exception cref="T:System.ArgumentNullException"><paramref name="assemblyString"/> 為 null。</exception>
<exception cref="T:System.ArgumentException"><paramref name="assemblyString"/> 是零長度字符串。</exception>
<exception cref="T:System.IO.FileNotFoundException"><paramref name="assemblyString"/> 未找到。</exception>
<exception cref="T:System.IO.FileLoadException">發現一個未能加載的文件。</exception>
<exception cref="T:System.BadImageFormatException"><paramref name="assemblyString"/> 不是有效程序集。- 或 -當前加載的是 2.0 或更高版本的公共語言運行時，而<paramref name="assemblyString"/> 是用更高版本的公共語言運行時編譯的。</exception>
<PermissionSet><IPermission class="System.Security.Permissions.FileIOPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="1" 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);
    }

      在內部，Load導致CLR向程序集應用一個版本綁定重定向策略，并在GAC（全局程序集緩存）中查找程序集。如果沒有找到，就接著去應用程序的基目錄、私有路徑目錄和codebase位置查找。如果Load找到指定的程序集，會返回對代表已加載的那個程序集的一個Assembly對象的引用。如果沒有找到，則會拋出一個異常。

　　【注：System.AppDomain提供了一個Load方法，這與Assembly的靜態Load方法不同，AppDoamin的Load是一個實例方法，它允許將一個程序集加載到一個指定的AppDoamin中，該方法設計供非托管代碼調用，語序宿主將一個程序集“注入”一個特定的AppDoamin?！?/p>

2.采用Assembly的LoadFrom方法，指定路徑名的方式加載程序集：    

    /// <summary>
    /// 已知程序集的文件名或路徑，加載程序集。
    /// </summary>
    ///
    /// <returns>
    /// 加載的程序集。
    /// </returns>
    /// <param name="assemblyFile">包含程序集清單的文件的名稱或路徑。</param>
<exception cref="T:System.ArgumentNullException"><paramref name="assemblyFile"/> 為 null。</exception>
<exception cref="T:System.IO.FileNotFoundException">未找到<paramref name="assemblyFile"/>，或者嘗試加載的模塊沒有指定文件擴展名。</exception>
<exception cref="T:System.IO.FileLoadException">發現一個未能加載的文件。</exception>
<exception cref="T:System.BadImageFormatException"><paramref name="assemblyFile"/> 不是有效的程序集；例如，64 位進程中的 32 位程序集。有關更多信息，請參見異常主題。- 或 -當前加載的是 2.0 或更高版本的公共語言運行時，而<paramref name="assemblyFile"/> 是用更高版本的公共語言運行時編譯的。</exception>
<exception cref="T:System.Security.SecurityException">在沒有所需<see cref="T:System.Net.WebPermission"/> 的情況下，指定了不以“file://”開始的基本代碼。</exception>
<exception cref="T:System.ArgumentException"><paramref name="assemblyFile"/> 參數是空字符串 ("")。</exception>
<exception cref="T:System.IO.PathTooLongException">程序集名稱的長度大于 MAX_PATH 個字符。</exception>
<PermissionSet><IPermission class="System.Security.Permissions.FileIOPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="1" 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).在內部，LoadFrom首先會調用Syatem.Reflection.AssemblyName類的靜態方法GetAssemblyName。該方法打開指定的文件，查找AssemblyRef元數據表的記錄項，提取程序集標識信息。

（2）.以一個AssembleName對象的形式返回這些信息。

（3）.LoadFrom方法內部調用Assembly的Load方法，將Assembly對象傳遞給他。

（4）.CLR會為應用版本綁定重定向策略，并在各個位置查找匹配的程序集。

  3.采用Assembly的LoadFile方法，這個方法可以從任意路徑加載一個程序集，并可將具有相同標識的一個程序集多次加載到一個AppDoamin中。

    /// <summary>
    /// 加載指定路徑上的程序集文件的內容。
    /// </summary>
    ///
    /// <returns>
    /// 加載的程序集。
    /// </returns>
/// <param name="path">要加載的文件的完全限定路徑。</param>
<exception cref="T:System.ArgumentException"><paramref name="path"/> 參數不是絕對路徑。</exception>
<exception cref="T:System.ArgumentNullException"><paramref name="path"/> 參數為 null。</exception><exception cref="T:System.IO.FileLoadException">發現一個未能加載的文件。</exception>
<exception cref="T:System.IO.FileNotFoundException"><paramref name="path"/> 參數為空字符串 ("") 或不存在。</exception>
<exception cref="T:System.BadImageFormatException"><paramref name="path"/> 不是有效程序集。- 或 -當前加載的是 2.0 或更高版本的公共語言運行時，而
<paramref name="path"/> 是用更高版本的公共語言運行時編譯的。</exception>
<PermissionSet><IPermission class="System.Security.Permissions.FileIOPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="1" Unrestricted="true"/>
<IPermission class="System.Security.Permissions.SecurityPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="1" 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>
    /// 通過給定的程序集的路徑來加載程序集，使用提供的證據將程序集加載到調用方的域中。
    /// </summary>
    ///
    /// <returns>
    /// 加載的程序集。
    /// </returns>
/// <param name="path">程序集文件的完全限定路徑。</param>
<param name="securityEvidence">用于加載程序集的證據。</param>
<exception cref="T:System.ArgumentException"><paramref name="path"/> 參數不是絕對路徑。</exception>
<exception cref="T:System.ArgumentNullException"><paramref name="path"/> 參數為 null。</exception>
<exception cref="T:System.IO.FileNotFoundException"><paramref name="path"/> 參數為空字符串 ("") 或不存在。</exception>
<exception cref="T:System.IO.FileLoadException">發現一個未能加載的文件。</exception>
<exception cref="T:System.BadImageFormatException"><paramref name="path"/> 不是有效程序集。- 或 -當前加載的是 2.0 或更高版本的公共語言運行時，而
<paramref name="path"/> 是用更高版本的公共語言運行時編譯的。</exception>
<exception cref="T:System.NotSupportedException"><paramref name="securityEvidence"/> 不是 null。默認情況下，舊的 CAS 策略中未啟用 .NET Framework 4； 如果未啟用）， <paramref name="securityEvidence"/> 必須是 null。</exception>
<PermissionSet><IPermission class="System.Security.Permissions.FileIOPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="1" Unrestricted="true"/>
<IPermission class="System.Security.Permissions.SecurityPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="1" 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);
    }

  通過LoadFile加載程序集時，CLR不會自動解析任何依賴性問題，代碼必須向AppDomain的AssemblyReaolve事件登記，并讓事件回調方法顯示的加載依賴的程序集。

     4.如果需要構建的一個工具只是通過反射來分析程序集的元數據，并希望確保程序集中的任何代碼都不會執行，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>
    /// 將給定顯示名稱的程序集加載到只反射上下文中。
    /// </summary>
    ///
    /// <returns>
    /// 加載的程序集。
    /// </returns>
    /// <param name="assemblyString">程序集的顯示名稱，由
<see cref="P:System.Reflection.AssemblyName.FullName"/> 屬性返回。</param>
<exception cref="T:System.ArgumentNullException"><paramref name="assemblyString"/> 為 null。</exception>
<exception cref="T:System.ArgumentException"><paramref name="assemblyString"/> 為空字符串 ("")。</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，但是不能加載。</exception>
<exception cref="T:System.BadImageFormatException"><paramref name="assemblyString"/> 不是有效程序集。- 或 -當前加載的是 2.0 或更高版本的公共語言運行時，而<paramref name="assemblyString"/> 是用更高版本的公共語言運行時編譯的。</exception>
<PermissionSet><IPermission class="System.Security.Permissions.FileIOPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="1" 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>
    /// 將給定路徑的程序集加載到只反射上下文中。
    /// </summary>
    ///
    /// <returns>
    /// 加載的程序集。
    /// </returns>
/// <param name="assemblyFile">包含程序集清單的文件的路徑。</param>
<exception cref="T:System.ArgumentNullException"><paramref name="assemblyFile"/> 為 null。</exception>
<exception cref="T:System.IO.FileNotFoundException">未找到
<paramref name="assemblyFile"/>，或者嘗試加載的模塊沒有指定文件擴展名。</exception>
<exception cref="T:System.IO.FileLoadException"><paramref name="assemblyFile"/> 已找到，但是未能加載。</exception>
<exception cref="T:System.BadImageFormatException"><paramref name="assemblyFile"/> 不是有效程序集。- 或 -當前加載的是 2.0 或更高版本的公共語言運行時，而<paramref name="assemblyFile"/> 是用更高版本的公共語言運行時編譯的。</exception>
<exception cref="T:System.Security.SecurityException">在沒有所需 <see cref="T:System.Net.WebPermission"/> 的情況下，指定了不以“file://”開始的基本代碼。</exception>
<exception cref="T:System.IO.PathTooLongException">程序集名稱的長度大于 MAX_PATH 個字符。</exception>
<exception cref="T:System.ArgumentException"><paramref name="assemblyFile"/> 為空字符串 ("")。</exception>
<PermissionSet><IPermission class="System.Security.Permissions.FileIOPermission, mscorlib, Version=2.0.3600.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089" version="1" 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方法加載有路徑指定的文件，文件的強名稱標識不會獲取，也不會在GAC和其他位置搜索文件。ReflectionOnlyLoad方法會在GAC、應用程序基目錄、私有路徑和codebase指定的位置搜索指定的程序集，該方法不會應用版本控制策略，因此在指定的是那個版本，獲取的就是那個版本。如果要自行為一個程序集標識指定版本控制策略，可將字符串傳給AppDoamin的ApplyPolicy方法。

     用ReflectionOnlyLoadFrom或ReflectionOnlyLoad方法加載程序集時，CLR禁止程序集中的任何代碼執行，如果試圖執行，則會拋出異常。