昨天同事在部門分享中談到了Android的虛擬機機制。正好想到我在學習.Net CLR的時候研究過CLR運行時的相互關系，所以拿出來分享一下。

我們在本文中要搞清楚類型，對象，線程棧，托管堆的關系。

首先你需要對內存管理、.net框架和.net clr有個基本的了解。.net框架

線程棧

我們先來看看一個加載了CLR的Microsoft Windows的進程。一個進程可能會有多個線程。一個線程創建時，會分配到1MB大小的棧。
作用

• 保存向方法傳遞的實參
• 保存方法內部定義的局部變量

棧是高位向低位地址構建的

一個線程的棧，準備調用M1方法

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分配局部變量name的內存

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M1調用M2方法，把實參s壓入棧，調用方法時，還需要將“返回地址”壓入棧，被調用方法結束后，返回這個位置。

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M2開始執行，最終到達return語句，指令指針被設置為棧中的返回地址，M2的棧幀（指當前線程中調用棧的一個方法調用，每個方法調用都會在調用棧中創建并壓入一個棧幀）會被釋放。線程棧如下圖

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線程將繼續執行M1在調用M2之后的代碼

托管堆

我們假定有這兩個類的定義

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window進程已經啟動，托管堆已初始化，已經創建了一個線程。該線程已經調用了一些代碼，現在馬上要調用M3。

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這時候CLR要做的事情

• 確保M3內部引用的所有類型的程序集都已加載
• 利用程序集的元數據創建類型對象（Type Object表示類型本身）

類型對象包括

• 類型對象指針（Type Object Pointer）和同步塊索引（sync block index）
• 靜態字段
• 方法表

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當前面的事情做好后，開始執行M3的本地代碼，首先為局部變量分配內存，CLR會自動將局部變量初始化成null或0

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接下來，M3代碼開始構造一個Manager實例（也就是一個Manager對象），步驟如下

1. 初始化類型對象指針，并指向與對象對應的類型對象
2. 初始化同步索引塊
3. 將所有實例字段初始化
4. new操作符會返回對象的內存地址，將之保存到變量e

對象包括

• 類型對象指針（Type Object Pointer）和同步塊索引（sync block index）

• 實例字段

  
  
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M3下一行調用Employee的靜態方法Lookup。調用靜態方法的步驟

1. CLR會定位與定義靜態方法的類型相對應的類型對象
2. JIT編譯器在類型對象的方法表找到該方法，對方法進行JIT進行編譯（如果需要的話），再調用JIT編譯的代碼
3. Lookup方法在堆上構造一個新的Manager對象，并返回地址
4. M3將地址存到變量e

需要注意的是，變量e已經引用了新的對象。原來的對象沒有變量引用，GC將會對其自動進行回收。

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M3的下一行代碼調用虛實例方法GenProgressReport。調用一個虛實例方法時，JIT編譯器要在方法中生成一些額外的代碼；方法每次調用時，都會調用這些代碼。

1. 檢查發出調用的變量，跟隨地址來到發出調用的對象，檢查對象的類型對象指針，找到類型對象，并在方法表中定位該方法。（和非虛方法的區別：非虛關心的是變量e的類型，而虛關心的是變量e所指向的對象的類型）
2. JIT編譯器在類型對象的方法表找到該方法，對方法進行JIT進行編譯（如果需要的話），再調用JIT編譯的代碼

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Manager和Employee類型對象也有類型對象指針，那這些指針是指向哪里的呢？實際上，CLR在進程運行時，會為System.Type創建一個特殊的類型對象，Manager和Employee的類型對象的類型對象指針都指向它。System.Type的類型對象指針就指向自身。
System.Obejct有一個GetType方法，返回類型對象指針，這樣就可以判斷系統中任何對象（也包括類型對象）的類型了。

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