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编辑推荐

作者Jeffrey Richter，全球知名的.NET和Windows大师，经典畅销书《Windows核心编程》和《CLR》系列的作者，其著作曾因其专业性和影响力荣获中国书刊业发行协会“全行业畅销书品种”称号。

专业力作全新全面升级
名著名译再现经典魅力
基于.NET Framework 4.5和VC# 2012，适用于2022版
重点探讨Framework Class Library（FCL）的核心类型
深度剖析垃圾回收、异常、泛型和线程处理等核心概念

享有全球盛誉的编程专家Jeffrey Richter，微软.NET团队长达十几年的知名技术顾问，在本书中以简洁流畅的语言将其数十年的经验和心得娓娓道来，独到而深刻的见解，深思熟虑之后形成的洞见，这些都让人醍醐灌顶，为日后构建健壮、可靠和响应快的应用程序与组件奠定良好的基础。

内容简介

《深入CLR(第4版中文限量版)》针对CLR和.NET Framework 4.5(及更高版本)进行深入、全面的探讨，并结合实例介绍了如何利用它们进行设计、开发和调试。全书分5部分共30章。第Ⅰ部分介绍CLR基础，第Ⅱ部分解释如何设计类型，第Ⅲ部分介绍基本类型，第Ⅳ部分以核心机制为主题展开介绍，第Ⅴ部分重点介绍线程处理。
通过本书的阅读，读者可以掌握CLR和.NET Framework的精髓，轻松、高效地创建高性能应用程序。

作者简介

杰弗瑞·李希特（Jeffrey Richter）
Wintellect联合创始人。目前为微软的软件架构师合伙人，他是公认的Windows和.NET大师，数十年来影响了数十万优秀的程序员，他是多部经典著作的缔造者。他崇尚大道至简，注重效率与实用性，尤其热爱化繁为简，去芜存菁。值得一提的是，他特别擅长授人以渔，能够以通俗易懂、条理清晰的方式将普通读者望而却步的关键概念讲得透彻，讲得精彩。
他出版过很多本Windows/.NET畅销书，担任过MSDN的特约编辑、Win32、.NET两个答疑专栏以及Concurrent Affairs(关于并发那些事儿)专栏的作者。他还在很多全球性商业研讨会上发表演讲。作为最懂Windows和.NET的人，他从1990年开始以顾问身份为微软提供服务，他写的代码先后被微软的很多产品采用。此外，他还为AT T、IBM、英特尔、梦工厂、通用和惠普等提供过咨询服务。
他爱好广泛，拥有飞机驾照和直升机驾照，还是国际魔法师协会成员。他爱好音乐(尤其是20世纪70年代的爵士乐和前卫摇滚乐)、击鼓、火车模型和空手道。他还喜欢旅游和戏剧。他与家人居住在华盛顿州的柯克兰。

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目　　录

第I部分 CLR基础
第1章 CLR的执行模型
第2章生成、打包、部署和管理应用程序及类型
第3章共享程序集和强命名程序集
第Ⅱ部分设计类型
第4章类型基础
第5章基元类型、引用类型和值类型
第6章类型和成员基础
第7章常量和字段
第8章方法
第9章参数
第10章属性
第11章事件
第12章泛型

第I部分 CLR基础 第1章 CLR的执行模型 第2章 生成、打包、部署和管理应用程序及类型 第3章 共享程序集和强命名程序集 第Ⅱ部分 设计类型 第4章 类型基础 第5章 基元类型、引用类型和值类型 第6章 类型和成员基础 第7章 常量和字段 第8章 方法 第9章 参数 第10章 属性 第11章 事件 第12章 泛型 第13章 接口 第Ⅲ部分 基本类型 第14章 字符、字符串和文本处理 第15章 枚举类型和位标志 第16章 数组 第17章 委托 第18章 定制特性 第19章 可空值类型 第Ⅳ部分 核心机制 第20章 异常和状态管理 第21章 托管堆和垃圾回收 第22章 CLR寄宿和AppDomain 第23章 程序集加载和反射 第24章 运行时序列化 第25章 与WinRT组件互操作 第Ⅴ部分 线程处理 第26章 线程基础 第27章 计算限制的异步操作 第28章 I/O限制的异步操作 第29章 基元线程同步构造 第30章 混合线程同步构造 术语表
 详细目录
第I部分 CLR基础 第1章 CLR的执行模型 003 1.1 将源代码编译成托管模块 003 1.2 将托管模块合并成程序集 007 1.3 加载公共语言运行时(CLR) 008 1.4 执行程序集的代码 011 1.4.1 IL和验证 017 1.4.2 不安全的代码 018 1.5 本机代码生成器NGen.exe 020 1.6 Framework类库简介 022 1.7 通用类型系统 025 1.8 公共语言规范 027 1.9 与非托管代码的互操作性 031 第2章 生成、打包、部署和管理应用程序及类型 033 2.1 .NET Framework部署目标 034 2.2 将类型生成到模块中 035 2.3 元数据概述 038 2.4 将模块合并成程序集 045 2.4.1 使用Visual Studio IDE将程序集添加到项目中  052 2.4.2 使用程序集链接器 053 2.4.3 为程序集添加资源文件 054 2.5 程序集版本资源信息 055 2.6 语言文化 060 2.7 简单应用程序部署(私有部署的程序集) 061 2.8 简单管理控制(配置) 063 第3章 共享程序集和强命名程序集 067 3.1 两种程序集，两种部署 068 3.2 为程序集分配强名称 069 3.3 全局程序集缓存 074 3.4 在生成的程序集中引用强命名程序集 076 3.5 强命名程序集能防篡改 077 3.6 延迟签名 078 3.7 私有部署强命名程序集 081 3.8 “运行时”如何解析类型引用 082 3.9 高级管理控制(配置) 085 第Ⅱ部分 设计类型 第4章 类型基础 093 4.1 所有类型都从System.Object派生 093 4.2 类型转换 095 4.3 命名空间和程序集 100 4.4 在运行时的相互关系 104 第5章 基元类型、引用类型和值类型 113 5.1 编程语言的基元类型 113 5.2 引用类型和值类型 121 5.3 值类型的装箱和拆箱 127 5.3.1 使用接口更改已装箱值类型中的字段(以及为何不该这样做) 139 5.3.2 对象相等性和同一性 142 5.4 对象哈希码 145 5.5 dynamic基元类型 147 第6章 类型和成员基础 155 6.1 类型的各种成员 155 6.2 类型的可见性 158 6.3 成员的可访问性 160 6.4 静态类 162 6.5 分部类、结构和接口 163 6.6 组件、多态和版本控制 164 6.6.1 CLR如何调用虚方法、属性和事件 167 6.6.2 合理使用类型的可见性和成员的可访问性 171 6.6.3 对类型进行版本控制时的虚方法的处理 173 第7章 常量和字段 179 7.1 常量 179 7.2 字段 181 第8章 方法 185 8.1 实例构造器和类(引用类型) 185 8.2 实例构造器和结构(值类型) 189 8.3 类型构造器 192 8.4 操作符重载方法 196 8.5 转换操作符方法 200 8.6 扩展方法 204 8.6.1 规则和指导原则 206 8.6.2 用扩展方法扩展各种类型 207 8.6.3 ExtensionAttribute类 209 8.7 分部方法 210 第9章 参数 215 9.1 可选参数和命名参数 215 9.1.1 规则和指导原则 217 9.1.2 DefaultParameterValue特性和Optional特性 218 9.2 隐式类型的局部变量 219 9.3 以传引用的方式向方法传递参数 221 9.4 向方法传递可变数量的参数 227 9.5 参数和返回类型的设计规范 229 9.6 常量性 231 第10章 属性 233 10.1 无参属性 233 10.1.1 自动实现的属性 237 10.1.2 合理定义属性 238 10.1.3 对象和集合初始化器 241 10.1.4 匿名类型 243 10.1.5 System.Tuple类型 246 10.2 有参属性 248 10.3 调用属性访问器方法时的性能 253 10.4 属性访问器的可访问性 254 10.5 泛型属性访问器方法 254 第11章 事件 255 11.1 设计要公开事件的类型 257 11.1.1 第一步：定义类型来容纳所有需要发送给事件通知接收者的附加信息 257 11.1.2 第二步：定义事件成员 258 11.1.3 第三步：定义负责引发事件的方法来通知事件的登记对象 259 11.1.4 第四步：定义方法将输入转化为期望事件 262 11.2 编译器如何实现事件 262 11.3 设计侦听事件的类型 264 11.4 显式实现事件 266 第12章 泛型 271 12.1 FCL中的泛型 276 12.2 泛型基础结构 277 12.2.1 开放类型和封闭类型 278 12.2.2 泛型类型和继承 280 12.2.3 泛型类型同一性 282 12.2.4 代码爆炸 283 12.3 泛型接口 284 12.4 泛型委托 285 12.5 委托和接口的逆变和协变泛型类型实参 286 12.6 泛型方法 288 12.7 泛型和其他成员 291 12.8 可验证性和约束 291 12.8.1 主要约束 294 12.8.2 次要约束 295 12.8.3 构造器约束 296 12.8.4 其他可验证性问题 297 第13章 接口 301 13.1 类和接口继承 302 13.2 定义接口 302 13.3 继承接口 304 13.4 关于调用接口方法的更多探讨 306 13.5 隐式和显式接口方法实现(幕后机制) 308 13.6 泛型接口 309 13.7 泛型和接口约束 312 13.8 实现多个具有相同方法名和签名的接口 313 13.9 用显式接口方法实现来增强编译时类型安全性 314 13.10 谨慎使用显式接口方法实现 316 13.11 设计：基类还是接口 319 第Ⅲ部分 基本类型 第14章 字符、字符串和文本处理 323 14.1 字符 323 14.2 System.String类型 327 14.2.1 构造字符串 327 14.2.2 字符串是不可变的 329 14.2.3 比较字符串 330 14.2.4 字符串留用 337 14.2.5 字符串池 340 14.2.6 检查字符串中的字符和文本元素 340 14.2.7 其他字符串操作 342 14.3 高效率构造字符串 343 14.3.1 构造StringBuilder对象 343 14.3.2 StringBuilder的成员 344 14.4 获取对象的字符串表示：ToString 347 14.4.1 指定具体的格式和语言文化 347 14.4.2 将多个对象格式化成一个字符串 352 14.4.3 提供定制格式化器 353 14.5 解析字符串来获取对象：Parse 356 14.6 编码：字符和字节的相互转换 358 14.6.1 字符和字节流的编码和解码 364 14.6.2 Base-64字符串编码和解码 365 14.7 安全字符串 366 第15章 枚举类型和位标志 371 15.1 枚举类型 371 15.2 位标志 378 15.3 向枚举类型添加方法 381 第16章 数组 383 16.1 初始化数组元素 386 16.2 数组转型 388 16.3 所有数组都隐式派生自System.Array 391 16.4 所有数组都隐式实现IEnumerable、ICollection和IList 391 16.5 数组的传递和返回 392 16.6 创建下限非零的数组 393 16.7 数组的内部工作原理 395 16.8 不安全的数组访问和固定大小的数组 399 第17章 委托 403 17.1 初识委托 403 17.2 用委托回调静态方法 406 17.3 用委托回调实例方法 408 17.4 委托揭秘 408 17.5 用委托回调多个方法(委托链) 412 17.5.1 C#语言对委托链的支持 417 17.5.2 取得对委托链调用的更多控制 417 17.6 委托定义不要太多(泛型委托) 420 17.7 C#为委托提供的简化语法 421 17.7.1 简化语法1：不需要构造委托对象 422 17.7.2 简化语法2：不需要定义回调方法(lambda表达式) 422 17.7.3 简化语法3：局部变量不需要手动包装到类中即可传给回调方法 426 17.8 委托和反射 429 第18章 定制特性 433 18.1 使用定制特性 434 18.2 定义自己的特性类 437 18.3 特性构造器和字段/属性数据类型 441 18.4 检测定制特性 442 18.5 两个特性实例的相互匹配 447 18.6 检测定制特性时不创建从Attribute派生的对象 450 18.7 条件特性类 453 第19章 可空值类型 455 19.1 C#语言对可空值类型的支持 457 19.2 C#语言的空接合操作符 460 19.3 CLR对可空值类型的特殊支持 461 19.3.1 可空值类型的装箱 462 19.3.2 可空值类型的拆箱 462 19.3.3 通过可空值类型调用GetType 463 19.3.4 通过可空值类型调用接口方法 463 第Ⅳ部分 核心机制 第20章 异常和状态管理 467 20.1 定义“异常” 468 20.2 异常处理机制 469 20.2.1 try块 470 20.2.2 catch块 471 20.2.3 finally块 473 20.3 System.Exception类 476 20.4 FCL定义的异常类 480 20.5 抛出异常 484 20.6 定义自己的异常类 485 20.7 牺牲可靠性来换取开发效率 488 20.8 设计规范和最佳实践 497 20.8.1 善用finally块 497 20.8.2 不要什么都捕捉 499 20.8.3 得体地从异常中恢复 500 20.8.4 发生不可恢复的异常时回滚部分完成的操作——维持状态 501 20.8.5 隐藏实现细节来维系协定 502 20.9 未处理的异常 505 20.10 对异常进行调试 509 20.11 异常处理的性能问题 511 20.12 约束执行区域(CER) 514 20.13 代码协定 517 第21章 托管堆和垃圾回收 525 21.1 托管堆基础 525 21.1.1 从托管堆分配资源 526 21.1.2 垃圾回收算法 527 21.1.3 垃圾回收和调试 530 21.2 代：提升性能 533 21.2.1 垃圾回收触发条件 538 21.2.2 大对象 539 21.2.3 垃圾回收模式 539 21.2.4 强制垃圾回收 542 21.2.5 监视应用程序的内存使用 544 21.3 使用需要特殊清理的类型 545 21.3.1 使用包装了本机资源的类型 552 21.3.2 一个有趣的依赖性问题 557 21.3.3 GC为本机资源提供的其他功能 558 21.3.4 终结的内部工作原理 563 21.3.5 手动监视和控制对象的生存期 565 第22章 CLR寄宿和AppDomain 573 22.1 CLR寄宿 574 22.2 AppDomain 576 22.3 卸载AppDomain 590 22.4 监视AppDomain 592 22.5 AppDomain FirstChance异常通知 594 22.6 宿主如何使用AppDomain 594 22.6.1 可执行应用程序 594 22.6.2 Silverlight富Internet应用程序 595 22.6.3 ASP.NET和XML Web服务应用程序 595 22.6.4 SQL Server 596 22.6.5 更多的用法只局限于想象力 596 22.7 高级宿主控制 597 22.7.1 使用托管代码管理CLR 597 22.7.2 写健壮的宿主应用程序 598 22.7.3 宿主如何拿回它的线程 599 第23章 程序集加载和反射 603 23.1 程序集加载 604 23.2 使用反射构建动态可扩展应用程序 609 23.3 反射的性能 610 23.3.1 发现程序集中定义的类型 610 23.3.2 类型对象的准确含义 611 23.3.3 构建Exception派生类型的层次结构 613 23.3.4 构造类型的实例 615 23.4 设计支持加载项的应用程序 618 23.5 使用反射发现类型的成员 620 23.5.1 发现类型的成员 621 23.5.2 调用类型的成员 625 23.5.3 使用绑定句柄减少进程的内存消耗 631 第24章 运行时序列化 635 24.1 序列化/反序列化快速入门 637 24.2 使类型可序列化 641 24.3 控制序列化和反序列化 643 24.4 格式化器如何序列化类型实例 647 24.5 控制序列化/反序列化的数据 648 24.6 流上下文 655 24.7 类型序列化为不同类型，对象反序列化为不同对象 657 24.8 序列化代理 660 24.9 反序列化对象时重写程序集/类型 665 第25章 与WinRT组件互操作 667 25.1 CLR投射与WinRT组件类型系统规则 669 25.2 框架投射 673 25.2.1 从.NET代码中调用异步WinRT API 674 25.2.2 WinRT流和.NET流之间的互操作 678 25.2.3 在CLR和WinRT之间传输数据块 680 25.3 用C#语言定义WinRT组件 683 第Ⅴ部分 线程处理 第26章 线程基础 693 26.1 Windows为什么要支持线程 694 26.2 线程开销 695 26.3 停止疯狂 698 26.4 CPU发展趋势 701 26.5 CLR线程和Windows线程 702 26.6 使用专用线程执行异步的计算限制操作 703 26.7 使用线程的理由 705 26.8 线程调度和优先级 707 26.9 前台线程和后台线程 712 26.10 深入学习 714 第27章 计算限制的异步操作 715 27.1 CLR线程池基础 716 27.2 执行简单的计算限制操作 717 27.3 执行上下文 718 27.4 协作式取消和超时 720 27.5 任务 725 27.5.1 等待任务完成并获取结果 726 27.5.2 取消任务 728 27.5.3 任务完成时自动启动新任务 730 27.5.4 任务可以启动子任务 732 27.5.5 任务内部揭秘 733 27.5.6 任务工厂 735 27.5.7 任务调度器 737 27.6 Parallel的静态方法For、ForEach和Invoke 739 27.7 并行语言集成查询(PLINQ) 743 27.8 执行定时计算限制操作 746 27.9 线程池如何管理线程 750 27.9.1 设置线程池限制 750 27.9.2 如何管理工作者线程 751 第28章 I/O限制的异步操作 753 28.1 Windows如何执行I/O操作 754 28.2 C#的异步函数 758 28.3 编译器如何将异步函数转换成状态机 760 28.4 异步函数扩展性 764 28.5 异步函数和事件处理程序 768 28.6 FCL的异步函数 768 28.7 异步函数和异常处理 770 28.8 异步函数的其他功能 771 28.9 应用程序及其线程处理模型 774 28.10 以异步方式实现服务器 777 28.11 取消I/O操作 777 28.12 有的I/O操作必须同步进行 779 28.13 I/O请求优先级 780 第29章 基元线程同步构造 783 29.1 类库和线程安全 785 29.2 基元用户模式和内核模式构造 786 29.3 用户模式构造 788 29.3.1 易变构造 789 29.3.2 互锁构造 794 29.3.3 实现简单的自旋锁 799 29.3.4 Interlocked Anything模式 803 29.4 内核模式构造 805 29.4.1 Event构造 809 29.4.2 Semaphore构造 811 29.4.3 Mutex构造 812 第30章 混合线程同步构造 815 30.1 一个简单的混合锁 816 30.2 自旋、线程所有权和递归 817 30.3 FCL中的混合构造 820 30.3.1 ManualResetEventSlim类和SemaphoreSlim类 820 30.3.2 Monitor类和同步块 821 30.3.3 ReaderWriterLockSlim类 826 30.3.4 OneManyLock类 829 30.3.5 CountdownEvent类 831 30.3.6 Barrier类 831 30.3.7 线程同步构造小结 832 30.4 著名的双检锁技术 834 30.5 条件变量模式 839 30.6 异步的同步构造 841 30.7 并发集合类 846 术语表 851

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前　　言

1999年10月，微软的团队首次向我展示了他们的成果：.NET Framework、公共语言运行时(Common Language Runtime，CLR)和C#编程语言。看到眼前的一切，我惊呆了，顿时觉得写软件的方式要发生重大变化了。他们聘请我担任他们的顾问，我当即就同意了。刚开始，我以为.NET Framework是Win32 API和COM上的一个抽象层。但随着我投入越来越多的时间进行研究，深刻认识到它是一个更宏大的项目。在某种程度上，它是自己的操作系统。它有自己的内存管理器、自己的安全系统、自己的文件加载器、自己的错误处理机制、自己的应用程序隔离边界(AppDomain)、自己的线程处理模型等。本书着重于解释所有这些主题，帮助大家为这个平台高效地设计和实现应用程序与组件。
我动手写这本书是2012年10月，距离首次接触.NET Framework和C#编程语言正好13年。13年以来，我以微软顾问的身份开发过各种应用程序，为.NET Framework本身也贡献良多。我作为Wintellect(http://Wintellect.com)的合伙人，也为大量客户提供服务，帮助他们设计、调试、优化软件以及解决使用.NET Framework时遇到的问题。正是因为这些资历，我才知道如何用.NET Framework进行高效编程。贯穿全书，你会看到我数十年积累下来的经验。
本书面向的读者

1999年10月，微软的团队首次向我展示了他们的成果：.NET Framework、公共语言运行时(Common Language Runtime，CLR)和C#编程语言。看到眼前的一切，我惊呆了，顿时觉得写软件的方式要发生重大变化了。他们聘请我担任他们的顾问，我当即就同意了。刚开始，我以为.NET Framework是Win32 API和COM上的一个抽象层。但随着我投入越来越多的时间进行研究，深刻认识到它是一个更宏大的项目。在某种程度上，它是自己的操作系统。它有自己的内存管理器、自己的安全系统、自己的文件加载器、自己的错误处理机制、自己的应用程序隔离边界(AppDomain)、自己的线程处理模型等。本书着重于解释所有这些主题，帮助大家为这个平台高效地设计和实现应用程序与组件。 我动手写这本书是2012年10月，距离首次接触.NET Framework和C#编程语言正好13年。13年以来， 我以微软顾问的身份开发过各种应用程序，为.NET Framework本身也贡献良多。我作为Wintellect(http://Wintellect.com)的合伙人，也为大量客户提供服务，帮助他们设计、调试、优化软件以及解决使用.NET Framework时遇到的问题。正是因为这些资历，我才知道如何用.NET Framework进行高效编程。贯穿全书，你会看到我数十年积累下来的经验。 本书面向的读者 本书旨在解释如何为.NET Framework开发应用程序和可重用的类。具体而言，我要解释CLR的工作原理及其提供的功能，还要讨论框架类库（Framework Class Library，FCL)的各个部分。没有一本书能完整地解释FCL——其中含有数以千计的类型，而且这个数字一直在以惊人的速度增长。所以，我准备将重点放在每个开发人员都需要注意的核心类型上。 本书围绕Microsoft Visual Studio 2012/2013，.NET Framework 4.5.x和C# 5.0展开。由于微软在发布这些技术的新版本时，会试图保持很大程度的向后兼容性，所以本书描述的许多内容也适合之前的版本。所有示例代码都用C#编程语言写成。但由于CLR可由许多编程语言使用，所以本书内容也适合非C#程序员。 我和我的编辑们进行了艰苦卓绝的工作，试图为大家提供最准确、最新、最深入、最容易阅读和理解、没有错误的信息。但是，即便有如此完美的团队协作，疏漏和错误也在所难免。如果你发现了本书的任何错误或者想提出一些建设性的意见，请发送邮件给本书中文版编辑coo@netease.com。 致谢 没有来自其他人的帮助和技术支持，我个人是不可能写好这本书的。尤其要感谢我的家人。写好一本书所投入的时间和精力无法衡量。我只知道，没有我的妻子克里斯汀和两个儿子艾登和格兰特的支持，我根本不可能完成这本书。多少次想花些时间一家人小聚，都因为本书的写作而放弃。现在，总算告一段落，我终于有时间做自己喜欢做的事情了。 本书的修订得到了一些高人的协助。.NET Framework团队的一些人(其中许多都是我的朋友)审阅了部分章节，我和他们进行了许多发人深省的对话。克里斯托弗·纳沙雷参与了我几本书的出版，在审阅本书并确保我能以最恰当的方式来表达的过程中，他表现出了非凡的才能。他对本书的品质有至关重要的影响。和往常一样，我和微软出版社的团队进行了令人愉快的合作。特别感谢本·瑞安（Ben Ryan）、德文·马斯格罗夫（Devon Musgrave）和卡罗尔·迪林汉姆（Carol Dillingham）。另外，感谢苏茜·卡尔（Susie Carr）和坎迪斯·辛克莱尔（Candace Sinclair）提供的编辑和制作支持。 勘误和支持 我们一直以最大的努力保证本书的准确性。英文版勘误或更改会添加到以下网页： http://www.oreilly.com/catalog/errata.csp?isbn=0790145353665  http://go.microsoft.com/FWLink/?Linkid=266601 如果发现的错误在此处未列出，可通过同一个网页联系我们。 如需其他支持，请发送邮件联系我们： mspinput@microsoft.com 注意，上述邮件地址不提供产品支持。 最后，本书简体中文版的勘误和资源下载可以访问译者的博客，当前中文版已综合了英文版到(2023年)为止所有的勘误： https://bookzhou.com

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深入CLR(第4版 中文限量版)

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